邵政修，朱 佳

(1.浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠，浙江 衢州 324005;2.華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200)

0 引言

成組控制是指在全廠監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，按照調(diào)度給定的負(fù)荷曲線或?qū)崟r(shí)給定的電站總有功，機(jī)組自動(dòng)開停機(jī)、增減負(fù)荷，完成計(jì)劃性或隨機(jī)性的負(fù)荷要求任務(wù)［1］.

華東桐柏抽水蓄能電站共裝有4臺(tái)單機(jī)容量為300 MW的可逆式水泵水輪機(jī)－發(fā)電電動(dòng)機(jī)機(jī)組，電站擔(dān)負(fù)華東電網(wǎng)的調(diào)頻、削峰填谷及事故備用等任務(wù).電站監(jiān)控系統(tǒng)采用DCS分布式控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)之上，成組控制功能由安德里茨公司提供的JointControl成組控制軟件、GDK接口軟件和監(jiān)控系統(tǒng)的LCU9共同完成.其中JointControl軟件主要負(fù)責(zé)根據(jù)接收的負(fù)荷設(shè)定值來發(fā)出機(jī)組的開停機(jī)命令和有功設(shè)定值;GDK軟件作為監(jiān)控系統(tǒng)與JointControl軟件的通訊接口，負(fù)責(zé)兩者之間的通訊;LCU9主要負(fù)責(zé)與調(diào)度通信，并作為GDK軟件和機(jī)組控制聯(lián)系的中轉(zhuǎn)站.

1 成組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行方式

1.1 成組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

調(diào)度的電站日負(fù)荷曲線通過TASE II協(xié)議傳輸?shù)诫娬緜?cè)負(fù)荷曲線接收服務(wù)器，采用2臺(tái)HP ML350工作站互相冗余備用.電站成組控制功能由電站成組計(jì)算機(jī)完成，采用2臺(tái)HP XW4100工作站互相冗余備用.成組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本控制流程(見圖1).

1.2 上位機(jī)控制界面

操作員站上的成組控制界面(見圖2).通過這個(gè)控制界面，運(yùn)行人員可以進(jìn)行成組總投入、成組總退出，各機(jī)組單機(jī)、成組方式的切換以及成組控制自動(dòng)模式、指導(dǎo)模式的選擇.

圖1 成組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本控制流程

1.3 成組控制負(fù)荷值下發(fā)模式

成組控制投入后，給機(jī)組下發(fā)負(fù)荷值有曲線模式和設(shè)定值模式兩種方式.

曲線模式是通過LCU9接收調(diào)度發(fā)到負(fù)荷曲線接收服務(wù)器的96點(diǎn)負(fù)荷曲線設(shè)定值，由成組控制軟件決定開哪幾臺(tái)機(jī)、負(fù)荷分別是多少，最后發(fā)出開停機(jī)命令及相應(yīng)的機(jī)組負(fù)荷設(shè)定值，經(jīng)LCU9轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)機(jī)組LCU控制開停機(jī)，相應(yīng)機(jī)組的負(fù)荷設(shè)定值則由機(jī)組LCU直接從GDK接收.曲線模式只有在電站控制為“中控室”時(shí)有效.當(dāng)廠站側(cè)的控制方式為成組“總投入”時(shí)，成組控制軟件根據(jù)負(fù)荷曲線中的負(fù)荷設(shè)定值自動(dòng)開機(jī)、停機(jī)或調(diào)整負(fù)荷;控制方式為成組“總退出”時(shí)，由操作員按照曲線計(jì)劃手動(dòng)控制機(jī)組啟停以及設(shè)定機(jī)組出力.

設(shè)定值模式有兩種情況，一種是中控室發(fā)設(shè)定值，一種是調(diào)度發(fā)設(shè)定值.這兩種情況實(shí)質(zhì)上沒什么區(qū)別，只是總有功設(shè)定值的來源不同，由LCU9中的程序確定從何處取總負(fù)荷設(shè)定值給成組控制軟件，余下的流程和曲線模式下一樣.

1.4 開停機(jī)優(yōu)先級(jí)

當(dāng)電站的控制方式在成組“總投入”，處于“成組”模式下的機(jī)組的啟機(jī)和停機(jī)將直接由成組軟件自動(dòng)控制，并且優(yōu)先級(jí)高的機(jī)組先開后停，優(yōu)先級(jí)低的機(jī)組后開先停.默認(rèn)優(yōu)先級(jí)按照機(jī)組運(yùn)行時(shí)間數(shù)從小到大排列，操作員可以根據(jù)機(jī)組的實(shí)際情況，手動(dòng)修改機(jī)組啟停的優(yōu)先級(jí)，有選擇的開機(jī).

當(dāng)需要機(jī)組抽水時(shí)時(shí)，原則上不直接走停機(jī)到抽水流程，而是由運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)日負(fù)荷計(jì)劃曲線，提前手動(dòng)開機(jī)到抽水調(diào)相工況，然后將已經(jīng)處于抽水調(diào)相工況機(jī)組的優(yōu)先級(jí)設(shè)至最高，確保優(yōu)先將已處于抽水調(diào)相的機(jī)組轉(zhuǎn)為抽水.

圖2 成組控制界面

1.5 機(jī)組啟停提前時(shí)間

負(fù)荷曲線中，將1天劃分為96個(gè)時(shí)間點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)間隔15 min.在曲線模式下，機(jī)組的自動(dòng)啟停是以下一時(shí)間點(diǎn)的負(fù)荷設(shè)定值為目標(biāo)來執(zhí)行的［2］.考慮到機(jī)組啟停所需的時(shí)間和電網(wǎng)的要求，發(fā)電開停機(jī)提前12 min，抽水開停機(jī)提前5 min，如只需調(diào)整負(fù)荷，也是提前12 min(都是相對(duì)下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)).當(dāng)同一點(diǎn)有2臺(tái)或以上機(jī)組啟停的時(shí)候，第二臺(tái)機(jī)組的啟停時(shí)間與第一臺(tái)有2分鐘間隔.抽水時(shí)一般不考慮同一個(gè)點(diǎn)啟動(dòng)2臺(tái)及以上機(jī)組.

2 成組控制原則

2.1 成組控制管理模式

電站成組控制系統(tǒng)采用分級(jí)管理模式，可以分為現(xiàn)地控制、電站控制、調(diào)度控制三級(jí).當(dāng)機(jī)組控制方式選為“Local”時(shí)，可以通過現(xiàn)地觸摸屏上控制機(jī)組啟停，這就是現(xiàn)地控制級(jí);機(jī)組控制方式選為“Remote”時(shí)，機(jī)組控制權(quán)就交給了電站控制級(jí).電站控制級(jí)在成組總投入、相應(yīng)機(jī)組成組投入后，有“曲線”和“設(shè)定”兩種方式，“設(shè)定”方式又有“調(diào)度設(shè)定”和“中控室設(shè)定”兩種，其中“曲線”方式和“調(diào)度設(shè)定”方式就是調(diào)度控制級(jí).“曲線”方式下，成組控制軟件根據(jù)96點(diǎn)日負(fù)荷曲線設(shè)定值管理電站總負(fù)荷;“調(diào)度設(shè)定”方式下成組控制軟件根據(jù)調(diào)度實(shí)時(shí)的負(fù)荷設(shè)定值管理電站總負(fù)荷［3］.

一般情況下，桐柏電站現(xiàn)地控制級(jí)選為“Remote”，電站控制級(jí)和調(diào)度控制級(jí)選為“曲線”、“中控室設(shè)定”.自動(dòng)模式下，機(jī)組啟停和機(jī)組功率設(shè)定值的分配都由成組控制系統(tǒng)計(jì)算并發(fā)令執(zhí)行.指導(dǎo)模式下，機(jī)組啟停命令由成組控制系統(tǒng)發(fā)出，但需要運(yùn)行人員確認(rèn)才能執(zhí)行，機(jī)組功率設(shè)定值的分配和自動(dòng)模式一樣.

2.2 負(fù)荷的計(jì)算和分配

當(dāng)電站處于成組控制，電站總的負(fù)荷指令的分配將計(jì)入運(yùn)行在“單機(jī)”的機(jī)組負(fù)荷，即:

電站成組控制僅影響和調(diào)節(jié)“成組”機(jī)組的輸出，并按平均分配的原則計(jì)算和分配各機(jī)組的負(fù)荷指令，即:

其中P單臺(tái)成組要確保在200 MW和300 MW之間.

為了避免在機(jī)組啟停過程中，成組控制負(fù)荷分配下達(dá)不當(dāng)引起的波動(dòng)，當(dāng)涉及到機(jī)組啟停時(shí)，機(jī)組負(fù)荷指令的下發(fā)將等到啟停機(jī)組發(fā)電機(jī)開關(guān)合上或斷開.

2.3 負(fù)荷可調(diào)范圍和旋轉(zhuǎn)備用

負(fù)荷可調(diào)范圍:

2.4 頻率閉鎖

當(dāng)電網(wǎng)頻率高于50.03 Hz，閉鎖發(fā)電開機(jī)或抽水停機(jī);當(dāng)電網(wǎng)頻率低于49.98 Hz，閉鎖抽水開機(jī)或閉鎖發(fā)電機(jī)組停機(jī).

當(dāng)存在頻率閉鎖時(shí)有開停機(jī)命令，機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)邏輯中會(huì)保存開停機(jī)命令2 min，在這2 min內(nèi)如果閉鎖解除，命令仍然能發(fā)出;超過2 min這一次的開停機(jī)命令將不再執(zhí)行.

2.5 負(fù)荷變化速率

為了減少機(jī)組啟停時(shí)增減負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的沖擊，調(diào)度對(duì)機(jī)組負(fù)荷變化速率有一定的要求.成組控制軟件將電站作為一個(gè)整體控制，所以實(shí)際的負(fù)荷變化率與參與負(fù)荷分配的“成組”機(jī)組臺(tái)數(shù)有關(guān)，即:

目前桐柏抽水蓄能電站單臺(tái)成組機(jī)組的負(fù)荷在200～300 MW之間增減時(shí)的變化速率為0.6 MW/s.

3 成組控制優(yōu)化

目前桐柏抽水蓄能電站的成組控制功能已經(jīng)基本完備.但是成組控制功能是通過在外方已有的軟件包上加以應(yīng)用的方式實(shí)現(xiàn)的，而外方的某些控制理念與我們的要求存在不一致需要修改完善.由于外方軟件是個(gè)黑匣子無法了解內(nèi)部運(yùn)行邏輯，更無法根據(jù)實(shí)際需求修改軟件，只能通過修改外部條件來實(shí)現(xiàn)某些需求，不利于維護(hù)人員深入了解成組控制運(yùn)行的邏輯和對(duì)缺陷的分析處理.因此一方面，維護(hù)人員需要掌握好成組控制外部回路的來龍去脈;另一方面，在合適的時(shí)機(jī)將成組控制系統(tǒng)改造為在通用PLC上運(yùn)行，提高系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性和可靠性.

4 結(jié)語

成組控制系統(tǒng)是抽水蓄能電站全面提高自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)無人值班、少人值守的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、高效運(yùn)行的重要保障.雖然目前投入運(yùn)行的成組控制系統(tǒng)已經(jīng)過試驗(yàn)，滿足控制要求，正常投入運(yùn)行，但內(nèi)部邏輯無法查看或修改，始終是成組控制系統(tǒng)的一個(gè)隱患.因此，今后還需要將成組控制系統(tǒng)改為在更通用的PLC上運(yùn)行，便于邏輯的修改調(diào)試，為華東電網(wǎng)遠(yuǎn)方緊急事故支援的投入做好準(zhǔn)備.

［1］王 竹.水電站自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)技術(shù)功能及調(diào)試分析［J］.四川水力發(fā)電，2002，21(2):55 －59.

［2］李瑞超，江山立，陳家庚，等.AGC機(jī)組調(diào)節(jié)效能定量評(píng)估與補(bǔ)償方式研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2001，25(8):15 －19.

［3］喻建波.AGC技術(shù)在重慶江口水電廠的應(yīng)用［J］.水電能源科學(xué)，2006，24(3):94－96.