【正文】 程序執(zhí)行分兩級(jí)，第一級(jí)不改變?cè)羞\(yùn)行機(jī)組數(shù)和運(yùn)行，只是在。并采用發(fā)送機(jī)組功率絕對(duì)值的方法發(fā)給機(jī)組控制級(jí)，避免了機(jī)組控制級(jí)與電廠控制級(jí)聯(lián)絡(luò)中斷后恢復(fù)時(shí)重新計(jì)算功率的初始值。如果不一致，則采用調(diào)頻優(yōu)先的原則，即閉鎖系統(tǒng)發(fā)來的電廠需發(fā)功率信號(hào)，電廠功率整定值改由下式確定： Pst=Pst,a－ k△ f 式中 Pst電廠功率給定值 Pst電廠當(dāng)前實(shí)發(fā)功率 △ f頻率偏差 k系數(shù) 采用調(diào)頻優(yōu)先的原則有利于系統(tǒng)頻率的恢復(fù)。有時(shí)為了，消除功率“追逐”現(xiàn)象，電廠有引入當(dāng)?shù)仡l率差信號(hào)。 水電廠通常參加系統(tǒng)調(diào)頻。 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般分為兩級(jí)，即電廠控制級(jí)和機(jī)組控制級(jí)，水電廠自動(dòng)發(fā)電控制也相應(yīng)的分為兩級(jí)。 ，機(jī)組間負(fù)荷的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配 采用等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷分配。屬于必需滿足的限制條件有，電廠接線對(duì)運(yùn)行的要求、變壓器中性點(diǎn)接地要求、廠用電保證。 ，確定應(yīng)運(yùn)行機(jī)組臺(tái)號(hào) 確定應(yīng)運(yùn)行機(jī)組臺(tái)號(hào)要全面考慮各種安全性因素和經(jīng)濟(jì)性因素。通常的做法是，設(shè)置一個(gè)功率覆蓋區(qū)，就是將實(shí)際開機(jī)特性向右移一段距離，這意味著，只有等電廠功率比理論開停機(jī)特性線所需功率大某一值時(shí)方才開下臺(tái)機(jī)。但這些理論開停機(jī)特性曲線還需結(jié)合限制條件做些修正，如開 水輪機(jī)和發(fā)電出力限制。先用水輪機(jī)組合效率曲線交點(diǎn)法確定最佳運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)，再用開停機(jī)指數(shù)法確定應(yīng)運(yùn)行機(jī)組臺(tái)號(hào)，最后用等微增率法分配機(jī)組間負(fù)荷。 如采用存表待查法，又嫌要求占用的計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量太多。采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法又嫌計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)，滿足不了實(shí)時(shí)控制要求?！厩嚆~峽運(yùn)行部三值，青銅峽水電站河床機(jī)組有功功率的優(yōu)化分配原則】所以只需考慮 2~6機(jī)組的優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 9機(jī)組的裝機(jī)容量為 3 萬千瓦。 （ 4） 判斷是否滿足收 斂條件，否則轉(zhuǎn)入（ 3）。 （ 2） 由二元多項(xiàng)式插值逼近法，得到其他需要水頭值下的功率流量特性曲線。 遺傳算法的基本思想由美國(guó) Michigan 大學(xué) 教師于 1962 年提出，基于 Darwin 的生物進(jìn)化論和 Mendel 的基因遺傳學(xué)說，用數(shù)學(xué)方法模擬進(jìn)化演變的過程，將對(duì)問題的求解轉(zhuǎn)化為一群“染色體”（用一串二進(jìn)制連碼字符串標(biāo)志）進(jìn)行一系列操作，通過對(duì)模式數(shù)最大化群體的不斷進(jìn)化和淘汰，將“染色體”群收斂到一個(gè)最適值上，從而得到問題的最優(yōu)解。目前，對(duì)于這類混合變量組合問題的常用求解方法有：優(yōu)先順序法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、混合整數(shù)規(guī)劃法、局部尋優(yōu)法、拉格朗日松弛法和遺傳算法等。一般要求用最小二乘法來對(duì)原始特性進(jìn)行逼近。 拉格朗日算子法 青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 拉格朗日算子法解決的是各臺(tái)機(jī)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配。這時(shí)，最經(jīng)濟(jì)的是采用等微增率分配機(jī)組間負(fù)荷。這樣做，最容易實(shí)施，計(jì)算時(shí)間最短。 等微增率法 當(dāng)運(yùn)行機(jī)組臺(tái)號(hào)確定后，下一步要解決各運(yùn)行機(jī)組帶多少負(fù)荷最經(jīng)濟(jì)的問題。 b. 并入系統(tǒng)運(yùn)行累計(jì)時(shí)間最長(zhǎng)的機(jī)組優(yōu)先停。 c. 距上次停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)達(dá) n天的優(yōu)先開（ n 的具體值由具體情況而定）。開停機(jī)指標(biāo)數(shù)法是確定那臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，先考慮下列因素： a. 機(jī)組停機(jī)至少已滿足某一時(shí)間（該時(shí)間由具體情況而定 ）。 開停機(jī)指標(biāo)數(shù)法 確定各種類型最佳運(yùn)行機(jī)組數(shù)以后，還應(yīng)確定各種類型機(jī)組應(yīng)運(yùn)行的機(jī)組臺(tái)號(hào)。此法的最大優(yōu)點(diǎn)是，可以允許電廠設(shè)有不同的機(jī)組，并且同時(shí)可以確定那臺(tái)機(jī)運(yùn)行，各運(yùn)行機(jī)組發(fā)多少功率。 目標(biāo)函數(shù)、聯(lián)系方程和限制方程前面已作介紹。多階段過程，由于其特殊性，可將過程劃分為若干相互聯(lián)系的階段，在它的每一個(gè)階段都需作出決策，并且每一階段的決策確定以后，常影響下一個(gè)階段的決策，從而影響整個(gè)過程的活動(dòng)路線。 動(dòng)態(tài)規(guī)劃法 動(dòng)態(tài)規(guī)劃法是運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)分支。但是，從理論上來說，電廠設(shè)有不同機(jī)組時(shí)，它不能給出最佳運(yùn)行機(jī)組的組合。 1%。 12345dabcd 1a 1b 1c 1電 廠 實(shí) 發(fā) 功 率 P G TPη(%)圖 61水輪機(jī)組合效率曲線 圖 71 中， 1,2,3,4， ? ,表示機(jī)組運(yùn)行數(shù)，上部曲線代表高水頭，下部曲線代表低水頭。就得到了不同水頭下的理論開停機(jī)特性曲線。分別找出高水頭和低水頭下水輪機(jī)組組合效率曲 線的交點(diǎn)。 具體方法是根據(jù)制造廠提供的水輪機(jī)模型特性曲線，求出各種水頭下不同運(yùn)行機(jī)組數(shù)是的效率特性曲線 ?=f(P,H,n),又稱水輪機(jī)組組合效率曲線。 模型中還需要考慮實(shí)際運(yùn)行中對(duì)電 廠和機(jī)組的其他要求，如：避開機(jī)組氣蝕振動(dòng)區(qū)、機(jī)組起停要求、水庫水位約束、下游泄水量等。青銅峽水電廠自動(dòng)發(fā)電控制（ AGC）相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型可以描述為： ???Ni iii PQuC 1 )(m inm in 約束條件為：dNi ii PPu ???1 sdgiNi i pppu ???? m a x1 m axm in iii ppp ?? 其中 ui=1 表示機(jī)組運(yùn)行 ,ui=0 表示機(jī)組停機(jī)。具（王定一等，水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)視與控制）。如何 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)分配給電廠的需發(fā)功率是水電廠自動(dòng)發(fā)電控制的任務(wù)。 （ 5） 操作過程中（除停機(jī)過程），若機(jī)組設(shè)備發(fā)生事故，或運(yùn)行狀態(tài)變化，不允許操作繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，應(yīng)自動(dòng)中斷過程使程序退出。若操作條件未具備，根據(jù)操作要求，中斷操作過程使程序退出或發(fā)出故障信號(hào)后繼續(xù)執(zhí)行， （ 4） 對(duì)每一操作命令，均檢查其執(zhí)行情況。一旦停機(jī)命令被選中，其他控制均被禁止。 水電站機(jī)組順序控制設(shè)計(jì)原則 順序操作程序的設(shè) 計(jì)原則： （ 1） 在操作人員發(fā)出機(jī)組操作命令后，微機(jī)可以自動(dòng)按預(yù)先設(shè)定的流程 完成全部的操作，也可以在操作人員的干預(yù)下進(jìn)行單步操作。然后經(jīng)過單元調(diào)試、軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)，對(duì)程序進(jìn)行修改，經(jīng)過一定時(shí)間運(yùn)行考驗(yàn)，方可投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作。 由于設(shè)備體積大、動(dòng)作速度慢、接線復(fù)雜，通用性、靈活性較差，維護(hù)工作量大，維修也相當(dāng)困難，特別是可靠性差，沒有計(jì)算和存儲(chǔ)功能，與水電廠站的其它計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)接需要許多接口設(shè)備，而 PLC 控制系統(tǒng)克服繼電器控制的弱點(diǎn)，把計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來 ，為工業(yè)自動(dòng)化提供了更加先進(jìn)的現(xiàn)代化控 制裝置。內(nèi)部控制部分有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中間繼電器等器件，以及許多常開、常閉觸點(diǎn)。其輸入主要是一一些按鈕、按點(diǎn) 、行程開關(guān)、限位開關(guān)、動(dòng)斷觸點(diǎn)等開關(guān)量為主的控制信號(hào)。 順序控制是指生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)過程根據(jù)工藝要求按照邏輯運(yùn)算、順序操作，定時(shí)和計(jì)數(shù)等規(guī)則，通過預(yù)先編制的程序，在現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)作用下，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定程序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)以開關(guān)量為主的自動(dòng)控制。 主 機(jī)C P U 4 1 7 4 H模 塊 1C P 4 4 3 5 擴(kuò) 展 型模 塊 2I M 1 5 3 2模 塊 3E T 2 0 0 M 圖 41 模塊鏈接方式 第五章 水電站機(jī)組順序控制程序設(shè)計(jì) 青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 水電站機(jī)組順 序控制內(nèi)容及實(shí)現(xiàn) 常規(guī)水電廠機(jī)組順序控制的自動(dòng)操作是發(fā)電、停機(jī)和調(diào)相三個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。 （ 6） ETM200 分布式 I/O,其配置規(guī)格為， 配置規(guī)格如下： ① IM1532高性能接口模塊（ PROFIBUSDP Link） 2塊 ② IM 總線模塊（有源底板），用于安裝 /連接 2個(gè) IM1532 高性能模塊 ③ I/O模塊， 數(shù)字量輸入模塊 SM 421 DI 16 DC24V 六塊 ， 數(shù)字量輸出模塊 SM 422 DI 16 DC20125V/ 五塊，模擬量輸入模塊 SM431 AI16 16 四塊。 組態(tài) 每一臺(tái)機(jī)組的 非電氣 模擬量輸入測(cè)點(diǎn)為 38，電氣模擬量輸入測(cè)點(diǎn)為 12，開關(guān)量輸入測(cè)點(diǎn)為 78，開關(guān)量輸出測(cè)點(diǎn)為 63。 電源模塊的 冗余電源模塊型號(hào)為 PS 407 10A ，輸入電壓為 88 到 264VDC,輸出電壓為 24VDC/1A。如果在 CR2 的第二個(gè)區(qū)段中使用，則電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)發(fā)送消息。如果每個(gè)模塊中只使用一塊備用電池， 只可能實(shí)現(xiàn)非冗余備用，因?yàn)檫@兩塊電池會(huì)同時(shí)使用。 （ 4） 各電源模塊監(jiān)控各自的功能并失效時(shí)發(fā)送一條消息。 （ 3） 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以調(diào)換各電源模塊。 （ 2） 每個(gè)電源模塊在另一個(gè)電源模塊失效時(shí)能夠向整個(gè)機(jī)架供電。 5％ （ 3） 從 5V DC 的電流消耗誒 , （ 4） 功率損失為 電源模塊選擇 S7400 的電源模塊通過背板總線向機(jī)架的其他模塊供給工作電壓，不給信號(hào)模塊提供負(fù)載電壓。 CP4435擴(kuò)展型通訊模塊的技術(shù)規(guī)范： 青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) （ 1） 數(shù)據(jù)傳輸率為 kbit/s12Mbit/s （ 2） 電源電壓 5V DC177。既不需要后備電池也不需要存儲(chǔ)器模板；最多可操作 16個(gè) CP。帶有通訊模板的 S7400 的通訊可以 作為 PROFIBUSDP的主站，符合 IEC61158/EN50170 標(biāo)準(zhǔn)。 CP4435 擴(kuò)展通訊處理是 PROFIBUS 總線系統(tǒng)中 SIMATIC S7400 所需的模板。 8 點(diǎn)輸出，分辨率為 13位。 模擬量輸出模塊把 從 S7400H PLC 來的 數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換 過程用的 模擬量信號(hào)。需要外部電源電壓 24VDC(僅限電流2DMU)。 /輸出模塊 模擬量輸入模塊把用于來自傳感變送器等設(shè)備的諸如壓力、液位、溫度等模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為 S7400H PLC 可以處理的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字量輸出模塊的型號(hào)為 SM 422 DI 16 DC20125V/。 其特性如下： 輸入點(diǎn)為 16；額定 輸入電壓為直流 24V；適用于開 關(guān)和 2/3/4 線接近開關(guān)；每組 8個(gè)通道有 2個(gè)短路保護(hù)傳感器電源；內(nèi)部故障（ INTF） 和外部故障（ EXTF）的組錯(cuò)誤顯示；可編程診斷；可編程診斷中斷；可編程硬件中斷；可編程硬件中斷；可編程輸入延遲；輸入范圍內(nèi)的可編程替換值。 數(shù)字量輸入模板將外部過程發(fā)送的數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成 S7400內(nèi)部的信號(hào)電平。 在 S7400H 冗余系統(tǒng)中，通常配置冗余連接的 ET200M。 （ 2） 雙通道冗余配置， FM/CP 可插到兩個(gè)子單元或者是和這些子單元接口的擴(kuò)展設(shè)備中。 FM和 CP 的冗余。通過 PROFIBUSDP 連接到中央控制器可切換的 ET200M 兩個(gè)子單元中。 在切換式裝置中， I/O 模板雖然單通道設(shè)計(jì)，但是二個(gè)中央控制器均可通過冗余的 PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)訪問 I/O模板。在單邊配置中，讀到的信息同時(shí)提供給 2 個(gè)中央控制器，使訪問的 I/O 的操作正確地進(jìn)行。 青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 在單邊配置中， I/O 模板是單通道設(shè)計(jì)的，只能由二個(gè)中央控制中的一個(gè)配置地址。 I/O 模塊選擇 I/O 模塊主要完成 I/O 信號(hào)的采集及輸出，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行一定的預(yù)處理。傳輸速率為 9kbit/s 至 12mbit/s。 CPU4174H的同步模板，型號(hào)為 IF964 DP PROFIBUS。 （ 7） 集成式 HMI 服務(wù) （ 8） 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，把從 CPU 來的診斷信息標(biāo)記上日期和時(shí)間。 （ 4） 模式選擇器，為鑰匙開關(guān)，取出模式選擇器可限制對(duì)用戶數(shù)據(jù)的訪問， （ 5） 塊保護(hù)，除了鑰匙開關(guān)外，口令保護(hù)可防止非法訪問用戶程序。 （ 2） 4MBRAM,可擴(kuò)展到 20MB。 CPU4174H 大約為原 CPU 的 倍，內(nèi)存為 20MByte。 CPU4174H 是 SIMATICS7400H 和 S7400F/FH 中功能最強(qiáng)的 。 兩種 CPU 所帶的集 成 PROFIBUSDP 接口能作為主站直接連接到 PROFIBUSDP 現(xiàn)場(chǎng)總線。 PLC 模塊選擇 CPU 模塊選擇 S7400H PLC 有兩種容錯(cuò) CPU,分別是 CPU4144H 或 CPU4174H。 中央功能總是冗余配置的， I/O 模板可以是常規(guī)配置或者切換型配置。 S7400H PLC 是西門子提供的冗余 PLC,為雙機(jī)架硬件級(jí)熱備產(chǎn)品，通過主、從兩個(gè)機(jī)架，兩套完整獨(dú)立的系統(tǒng)，兩套機(jī)架上的熱備單元通過光纖通訊。青 銅峽水電廠的監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班，少人值守”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。S7400 系列 PLC 是快速、高性能、堅(jiān)固設(shè)計(jì)、通用型功率 PLC，它能滿足中高性能要求的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)有部分水電廠采用了以 S7400PLC 為基礎(chǔ)的現(xiàn)地控制單元。 機(jī)組開關(guān)量輸入測(cè)點(diǎn) 78，包括蝶閥全開 /關(guān)位置，過電流，過電壓，導(dǎo)葉全開 /關(guān)， 導(dǎo)葉空載位置，導(dǎo)葉鎖定投入 /拔出位置，槳葉開啟位置，主軸密封 水 中斷，冷卻水電動(dòng)閥開啟 /關(guān)閉位置，油壓裝置隔離開關(guān)關(guān)閉 /開啟位置，導(dǎo)葉推力冷卻水中斷位置，調(diào)速器故障勵(lì)磁故障，導(dǎo) 葉失控位置，手動(dòng)開啟 /關(guān)閉蝶閥，蝶閥部分開啟位置，導(dǎo)葉投制動(dòng)位置，導(dǎo)葉投鎖錠位置，滅磁開關(guān)分閘位置，發(fā)電機(jī)開關(guān)合閘 /分閘位置，事故 /故障手動(dòng)復(fù)歸按鈕，機(jī)組制動(dòng)閘復(fù)位位置，機(jī)組制動(dòng)閘復(fù)位投入位置機(jī)械制動(dòng)投入位置，機(jī)組 25%轉(zhuǎn)速投入機(jī)械制動(dòng)閘，機(jī)組 50%轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速投入電氣制動(dòng)閥，機(jī)組 90%轉(zhuǎn)速投入水輪機(jī)油槽位保護(hù)，機(jī)組 95