電廠集控運行與機組協調控制應用

高 晗

（河北省唐山市豐潤電廠，河北 唐山 063000）

0 引 言

隨著智慧電網的建設，組網運行系統對于供電穩定性的要求不斷提升。在這樣的背景之下，通過電廠集控運行系統對機組的協調性能進行提升，不僅可以提高負荷調節功能，滿足組網的實際要求，而且可以在水電廠裝機容量不斷增加的情況下，提升水電廠運行的環保效能，降低對資源的消耗。

1 水電廠集控運行

集控運行系統的全稱是集散控制運行系統，該系統是水電廠運行調度的核心，對分散控制起到實際分配作用。在水電廠的運行架構過程中，通過三層分層方式，可以實現比較靈活的集控運行調度。第一層為綜合管理，通過機組不同生產機構的運行功效，進行生產效能的組合與生產任務的分配，并對各機組的實際配合進行整體協調。第二層為中間集中操作監控，該層級可以對各個機組實際的運行效率進行監督，并分析運行過程中存在的異常問題，再按照優先級，合理的對維修資源進行調度。第三級為現場分布控制層，可以對現場的實際生產情況進行匯總，并整理為數字化運行數據，對縱向運行情況進行分析對比，從而為后續生產管理的升級，做出數據支撐。通過這種層級化的組合方式，使得電廠集控運行系統的效能比較高，屬于一種創新性的生產管理方式，適應目前電廠數字化以及自動化的管理方向[1]。

但是，隨著技術的不斷發展，尤其是智能化技術的不斷發展，這種三級控制系統在電廠集控運行方面也受到了一定的挑戰。第一層綜合管理系統對于第三層現場分布的數據提取并不是實時的，而是有一定的遲滯。出現這種現象的原因主要是通過分散過程對象每一個層級的劃分，匯總成為集控運行中心的整體數據，才能進行二次傳播。這就一定程度上制約了機組協調運行的效率，不利于管理科學性的提升。在智能化背景下，通過機組協調方式進行集控運行的升級，就是要通過指揮控制中心的大數據技術升級，實現對冗余數據的有效剔除，減少無效數據對傳輸通路的擠占，提升數據傳輸的有效性，實現對集控運行各個子系統的優化配置，通過生產安全監督與生產效率管理，對危險源進行立即處理，從而降低生產停車現象，提高機組運行的協調性[2]。

2 機組協調控制

機組協調控制主要是對渦輪、水輪機等水電廠核心設備的控制與協調，通過發電機組優化配合，在各個機組運行的最優功率上，進行生產效能、生產安全性的全面提升。這種管理方式可以在發電元件的自適應條件下，對生產元件的系統反應進行升級，并運用數字化的CCS 系統進行組網方式的升級，從而將渦輪、水輪機等不同的發電核心機組，作為統一的發電整體，進行協調控制，將功率調整的耗時與耗能降到最低。

控制系統可以通過不同功率自動化差異計算，對勢能效應的差值進行管理與分析，并依照組網的需求情況，對負荷變化進行更加靈活的調整，以適應電網智慧化發展趨勢。同時，還可以通過自動糾偏等過程，進行相關的參數調整，從而實現CCE-TF 系統的全面升級，使得各個參數始終處于良好配合的狀態，提升實際運行管理的效果。

3 一種典型的電廠集控運行與機組協調控制裝置

青島市某水電廠運用SG213/23.12-ma4x 型水輪機組，裝機容量為2×1 000 MW。該電廠進行優化設計，通過集控運行改革與升級，提高機組協調控制效果，主要設計方案如下。

3.1 軟件設計

通過軟件協調方式對cs 架構進行升級，并且充分應用集控運行客戶端以及服務端的硬件，對環境進行優化分析。

3.1.1 軟件架構升級

第一，嚴格限制任務管理流程，通過隔離分配方式，在保障整個機組協調運行控制效果的前提下，盡可能的對運行成本進行縮減；通過服務端雙重顯示系統實時交換數據，達到優化通信服務的效果。這兩臺雙重終端顯示器互為備用，盡可能將故障發生頻率控制在最低，避免突發狀況發生導致服務器故障，影響切換的準確性以及安全性。

第二，在客戶端進行操作員站優化建設，進行多點信息傳輸，從而全面提高服務器對于客戶端信息搜集全面性以及系統性。這種數據采集以及備份方式，可以盡可能在現有軟件架構內，對客戶端信息進行完善，并且對傳輸路徑進行升級，提高服務器信息捕捉的自動化能力，服務器的負荷可降低到原本負荷的65%。

3.1.2 功能模塊重組

機組協調控制系統的優化設計，要與整個綜合控制網絡結合在一起，通過全面動態的運行效果分析，進行數字化協調控制。從這個角度來看，要建立起協調控制系統，拆分好各個模塊的運行功能，才能夠不斷完善功能流程。

一方面，將整個控制模塊分為主控、渦輪主控、水輪機主控以及各項子系統，可以提高協調能力以及整個控制系統的穩定性[3]。

另一方面，水汽輪機主控作為最關鍵的節點，可以顯著降低組網負荷，并提高對負荷變化的敏感程度，盡可能做到量化平衡，避免電壓不穩定造成安全問題。

同時，在不同的組網層面對模塊進行多元配合設計，可以顯著提升組網運行的效率，降低能耗，避免由于多元系統運行線路交叉，造成危險因素上升。這種組網協調方式還可以顯著降低設備維修的頻率，使之全時段運行。

3.2 硬件設計升級

3.2.1 硬件網絡架構

電廠將硬件網絡架構分為現場控制、系統服務層兩個層面，對主控室相鄰的電子設備室內建設，進行硬件升級，通過采集CPU、現場控制站CPU 集中安裝方式，對信號的傳輸路徑、處理路徑、運算邏輯、儲存模塊進行全面管理，使得優化后的信息結果，可以按照暢通路徑傳輸到現場執行器當中，提高機組運行的協調效能。

同時，如圖1 所示，這種硬件網絡架構形式還可以對冗余網進行更加有效地利用，剔除冗余信息，盡可能保障計算機高效連接，實現雙向傳輸目標。這兩個層面的優化結果，可以直接作用于檢測控制層，方便服務器終端進行實時通信傳輸，避免由于信道阻塞，造成傳輸不暢。

圖1 監控組態軟件的熱備與冗余

3.2.2 功能模塊升級

硬件設計升級的功能模塊主要劃分為主控系統、汽機主控系統、水輪機主控系統，升級后可以實現自動調節和手動調節的配合，將負荷降低，并在最短的時間內對于輔機出現的故障問題進行靈活的調整，使機組運行實際效果與目標結構盡可能吻合，并通過負荷質量檢測，對主水壓閉環效果進行合理分析。

3.2.3 調節器參數控制與給水設置

系統優化配合可以顯著提高機組控制的協調性，進行系統負荷集中管理，使得目標負荷與整體負荷盡可能接近，通過參數系統設置的方式，對給水自動調節進行數據優化，盡可能找到溫度數值的合理點，對水流量進行系統調節，盡可能提高給水流量的穩定性。

4 結 論

現代社會智能電網建設背景下，只有進行機組協調性的不斷提升調整，集控運行系統才能夠降低負荷，提高運行穩定性。從本文分析可知，研究電廠集控運行和機組協調控制，有利于從問題的角度，看待目前集控運行管理系統的升級。因此，要加強系統性研究，提高整體建設能力，將水輪機進行優化協調設計，提高電力事業發展的健康程度。