[发明专利]基于PLC装置实现水电站机组自动发电控制的方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于PLC装置实现水电站机组自动发电控制的方法，属于水电站机组自动发电控制方法的创新技术。

背景技术

自动发电控制(AGC控制)是电厂配合电网调度，提高电能质量的重要技术手段之一。概括地讲就是电厂按照电网调度所给的负荷曲线或实时定值，自动分配厂内各机组出力，并准确、安全地予以执行。

全厂总负荷如何分配给多台运行机组，是比较复杂的决策问题。既要做到快速准确，又必须符合电厂的安全约束规定，还要分配结果优化。一般而言，有三类安全约束条件造成机组不能在空载(零负荷)到满载(额定负荷)之间任意调节：一是机组自身存在振动区(振动区范围一般为额定负荷的35％至80％左右)，机组不能在振动区内长期运行，否则会严重破坏其机械结构；二是受水工建筑物设计限制，比如水库水位高低对机组最大负荷的限制，比如引水隧洞和调压井对机组单次调节幅度的限值；三是系统整体结构对机组负荷的限值，比如在几台机组共用一条引水隧洞的情况下，往往会对这几台机的总负荷提出限制要求。至于优化问题，则是希望全厂调整时，或尽可能少的机组穿越振动区，或各机组的累计调节次数尽可能保持相当，或配合停机需要将减负荷机会集中于一台机组等等，而这些优化目标往往是相互冲突的，要在不同的情况下作出具体的取舍。

由于影响决策的因素较多，且目的多元化，造成算法提炼困难。为了解决这个问题，以前往往依靠电厂运行人员的手工计算。但随着电网对电能质量提出越来越高的要求，机组调节的频率也不断增加，运行人员的工作量加重，必须采用自动控制来应对。

现在，专业厂家的AGC程序无一例外都是运行在计算机(服务器)上，程序使用高级语言编写。在算法策略上，有两种思路可选：若电厂的机组台数较少，可用“穷举法”，即对所有机组进行排列组合，形成一张含有上亿条记录的数据表。每次根据调整目标检索出几十万条记录，再根据一定的规则对每条记录打分，根据分数排序后选择其中得分最高的一条作为分配方案；另外，也可整理出一组带约束条件的方程组，通过矩阵计算和迭代收敛，求其最优解。这些处理方法，技术复杂，对硬件配置的要求较高。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种可大幅度降低难度及大幅度降低成本，且大大缩短建设时间的基于PLC装置实现水电站机组自动发电控制的方法。

本发明的技术方案是：本发明的基于PLC装置实现水电站机组自动发电控制的方法，其包括有如下步骤：

1)进行机组参数辨识；

2)进行机组挑选；

3)进行机组尺度变换；

4)进行机组队列排序；

5)调前调后形态判断；

6)计算结果校验。

上述机组参数辨识是对采集来的设备信号进行甄别判断，识别出其中的坏数据或死数据，防止因数据的不正确造成误调节。

上述机组挑选的原则是根据机组的可调容量的大小进行挑选，容量大者被选，如果可调容量相等，继续比较穿越振动区次数、总调节次数，振动区次数、总调节次数大者被选。

上述尺度变换是使机组的额定功率、振动区上下限、空载参数被动态赋值，用于后继的准确计算。

上述机组队列排序按可调容量的大小、以及距离机组振动区的远近进行综合排队。

上述调前调后形态判断是一个计算区域细分的过程，每台机组必须在空载与额定负荷之间，且避开振动区运行。

上述计算结果校验用于判定计算结果正确与否，校验各机组的调节量之和是否与总量完全吻合，校验各机组的结果是否违反约束条件的限值，若有差错，则禁止计算结果发出，确保AGC控制的安全。

本发明采用使用PLC装置作为硬件平台，包括有进行机组参数辨识、进行机组挑选、进行机组尺度变换、进行机组队列排序、调前调后形态判断、计算结果校验等步骤的控制方法，较传统的控制方法大幅度降低了难度，成本也大幅度降低，建设时间缩短。本发明是一种方便实用的基于PLC装置实现水电站机组自动发电控制的方法。

附图说明

图1为本发明应用于天生桥二级电站时的硬件与网络连接示意图；

图2为本发明控制方法的流程框图。

具体实施方式

实施例：

本发明应用于天生桥二级电站时的硬件与网络连接示意图如图1所示，图中选用西门子公司的S7-400PLC作为AGC控制器，与众多的现场控制器进行以太网通信，协议为内置的ISO Transport。另使用iFix工业组态软件来开发人机界面。图1所示的控制器都是西门子S7-300PLC。

本发明的基于PLC装置实现水电站机组自动发电控制的方法，其包括有如下步骤：