300MW 级抽水蓄能机组国产化调速器的研究开发.pdfVIP

300MW 级抽水蓄能机组国产化调速器的研究开发 1 1 2 2 2 2 王国玉 秦卫潮 邵宜祥 张新龙 何林波 蔡卫江 1 2 （国网新源安徽响水涧抽水蓄能有限公司 国网电力科学研究院 ） [摘 要] 本文介绍了基于 PCC 控制器基础对大型抽水蓄能机组调速器进行的研究开发，阐述了双机冗 余控制系统、TPU 模式的高精度频率测量、采用有限状态机方法处理蓄能机组复杂的工况转换关系、采用 双微分通道的 PID 控制算法、根据实时多任务操作系统来构建的软件结构。试验表明本调速器具有良好的 调节性能。 [关键词] PCC 抽水蓄能机组 调速器 1 引言 抽水蓄能机组调速器作为抽水蓄能电站主要的控制设备之一，对保证抽水蓄能机组根据需要及 时安全可靠的运行在不同的工况下起着非常重要的作用。而当前我国的大型抽水蓄能机组调速器全 部依赖进口，从运行情况看，大都存在着抽水蓄能机组控制方式不完全符合中国电网安全稳定运行 的需要、技术服务跟不上、备品价格高等问题。因此，尽早实现国产化势在必行。 抽水蓄能机组比常规机组的运行工况和控制过程要复杂得多，同时启停也比常规机组频繁得多， 所以必须保证工况之间转换和控制过程的可靠性,这就相应的要求调速器具备高可靠的性能。可编程 计算机控制器（PCC ）集成了PLC 和 IPC 的优势，既有PLC 的高可靠性、易扩展性，又有IPC 的分 时多任务操作系统功能，具有运算能力强、实时性好、编程方便的特点；同时，PCC 的CPU 模块有 独特的时间处理单元（TPU ），可以在不增加主 CPU 负荷的前提下很好的解决抽水蓄能机组调速器 的频率测量问题。所以把PCC 作为大型抽水蓄能机组调速器的核心控制器必将能保证调速器的可靠 性和实时性。 2 抽水蓄能机组调速器的系统结构 2.1 硬件配置 PCC 硬件的模块化设计给抽水蓄能机组调速器的硬件结构配置带来了很大的方便，选用 2005 系列的 PCC 作为抽水蓄能机组调速器的硬件主体。PS465 作为 PCC 的电源模块；IP161 作为调速器 的CPU 模块，该 CPU 模块功能强大，具有 850KB SRAM，1.5MB FlashPROM，2 个 RS232 接口，1 个 CAN 接口，12 个数字量输入输出，6 个模拟量输入，6 个模拟量输出，同时具有 TPU 功能，可 以方便的完成对机组频率或电网频率的测量，借助于 IP161 可以完成抽水蓄能机组调速器的调节计 算和控制输出；选用 CP340 作为辅助处理器和通信单元，CP340 具有 32MB DRAM、512kB SRAM、 Compact Flash、1 个 aPCI 通讯模块插槽、1 个 USB 接口、1 个 RS232 接口、1 个 10/100M Ethernet 接口；数字量输入模块 DI476 作为调速器开关量输入模块，开关量输入包括开机、停机、发电、调 相、抽水、增加、减少等外部开关量命令；数字量输出模块 DO479 作为调速器开关量输出模块，开 关量输出包括空载、发电、调相、抽水、停机的指示灯信号以及一些故障输出信号。 图1 抽水蓄能机组调速器电气系统结构图 由PCC 模块组成的抽水蓄能机组调速器双机冗余系统电气结构图如图 1 所示。双机之间的可靠 切换是由一个智能切换 PLC 来保证的。人机接口面板部分选用 12 英寸高亮度液晶触摸显示屏，作 为整个控制系统的监控显示和操作界面。 2.2 设计特点 由上述模块构成的抽水蓄能机组调速器具有以下特点： （1）无扰切换的双机冗余系统：采用冗余配置系统可以大大提高调速器的可靠性，无扰可靠的 切换是保证双机冗余系统可靠性的关键因素。选用智能切换 PLC 实时监测两套调节器的工作状态， 在两套调节器都正常的情况下，按照运行人员的指令把系统的控制权授予相应的调节器；在一套调 节器出现故障时，控制权自动授予另一套调节器，保证双机无扰切换。 （2 ）方便可靠的频率测量单元：利用集成在 CPU 上的高可靠性的测频模块配合专门的测频语 句就可