CN102957168B - 基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制方法，包括以下步骤：（A）在监控或分散控制系统和励磁系统的现有硬件平台基础上，增强励磁系统与监控或分散控制系统的通信，获取不同机组的协调信息；（B）在原有励磁系统的软件平台上增加机组间的智能化直接协调控制模块。励磁系统打破了原有的单机单控的结构形式，通过增强与监控或分散控制系统的通信能力，直接参与机组间的协调控制，充分发挥了励磁系统调节迅速、稳定可靠的优点，弥补了当前AVC无功调节的不足，确保了所有机组运行的安全性和经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制方法，通过这种技术能够改变目前励磁系统单机控制的状况，实现同一厂站内所有机组励磁系统之间的协调控制，属于电力系统自动化技术领域。
背景技术
众所周知，发电机励磁系统（AVR）作为发电厂重要的自动装置，主要有三个作用：一是维持维持发电机或其他控制点的电压在给定水平，保证发电机运行的经济性，保证电力系统运行设备的安全；二是控制并联运行机组无功功率的合理分配；三是提高电力系统的静态、暂态、和动态稳定性。
目前，火力发电厂或者水力发电站的发电机励磁系统主要是面向单机进行调节控制的，同一发电厂站相邻机组之间励磁系统的调节控制保持着各自相对独立的状态，不同机组之间的励磁系统通常没有直接的通信或硬接线联系。而每台机组的励磁系统仅仅与该机组的监控系统或分散控制系统（DCS）是有直接通信和硬接线联系的。
在同一发电厂站内，各机组之间的协调控制通常有两种方式：一种方式是控制室运行值班人员通过监控或分散控制系统进行人工协调控制的，另一种方式是通过监控或分散控制系统（DCS）、自动发电控制系统（AGC）、自动电压控制系统（AVC）等装置进行自动协调控制的。除个别发电厂站使用人工协调外，绝大多数发电厂站采用的都是通过自动装置进行不同机组之间自动协调控制的。与励磁系统密切相关的自动电压控制系统（AVC）通常也不是与励磁系统直接交互通信的，所涉及到的励磁状态量和增磁、减磁指令一般通过硬接线的方式与监控或分散控制系统连接，再通过监控或分散控制系统转接来实现增磁、减磁控制。
在这种机组协调控制模式下，励磁系统仅仅作为监控或分散控制系统下面的执行单元，只是被动地单向执行相关的开机、停机、增磁、减磁指令，与监控或分散控制系统的通信只是常规状态量和告警信息的显示，通常不与监控或分散控制系统进行交互协调控制。当前这种机组间协调控制模式不仅存在着执行速度慢、调节时间长（1～10min）等缺点，自动电压控制系统（AVC）还存在以下问题：总无功需求较小时AVC难以分配、在边界区域的调节容易导致振荡、特殊工况时因母线电压高导致机组无功无法恢复、无法及时检测应对机组振荡或失步工况、安全约束条件死区导致厂用母线电压过低的安全隐患。另外，励磁系统的调差控制、PSS控制、欠励限制等也可能对AVC系统带来频繁调节不利影响。
机组之间的励磁协调控制是智能电网和智能电站建设新形势下对励磁系统提出的新要求，是励磁系统未来的发展方向。
发明内容
本发明所要解决的关键问题是提供一种基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制技术，通过这种技术能够改变目前励磁系统单机单控的状况，实现同一厂站内所有机组励磁系统之间的有效协调控制，避免当前AVC无功调节的各种缺点，确保所有机组运行的安全性和经济性。
本发明采用的方案如下：
一种基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制方法，包括以下步骤：
（A）在监控或分散控制系统和励磁系统的现有硬件平台基础上，增强励磁系统与监控或分散控制系统的通信，获取不同机组的协调信息。通过485通讯协议或者以太网通讯协议，实现励磁系统与监控或分散控制系统之间的实时信息交互，获取其他不同机组的交互信息，该交互信息包括有功、无功、机端电压、定子电流、励磁电流、系统电压、触发角度、限制报警信息，将自身的状态信息和控制信息反馈给监控或分散控制系统，并将相关信息通过监控或分散控制系统转发反馈给其他机组的励磁系统。
（B）在原有励磁系统的软件平台上增加机组间的智能化直接协调控制模块:所述协调控制模块及时根据自身的状态以及电站内其他机组的运行状态，调整励磁系统的控制调节行为，根据自动电压控制系统（AVC）存在的问题，以及励磁系统本身的正常调节对AVC无功调节带来的不利影响，通过不同机组间的励磁协调控制策略，改善与AVC之间的配合调节。
步骤（B）中所述的不同机组间的励磁协调控制策略具体包含三个步骤：（a）根据各机组间的无功分配原则核算无功。在AVC无功调节正常的情况下，根据等功率因数或者无功容量比例分配原则，以及机端电压和系统电压的相对高低，重新核算本机组的无功功率是否合适，并跟踪AVC无功调节方向，如果发现无功在限制值附近，AVC不能及时调节或已闭锁调节，励磁系统适当小范围微调机组的无功。（b）保持与AVC无功调节的密切配合。励磁系统正常配合AVC的增磁、减磁信号，并及时跟踪AVC无功调节效果，当发现总无功需求较小AVC难以分配、AVC在边界区域的调节发生调节振荡、特殊工况因母线电压高导致机组无功无法恢复、无法及时检测应对机组振荡或失步工况或安全约束条件死区导致厂用母线电压过低时，及时通过励磁系统的快速调节功能微调机组无功。 （c）减小励磁系统对AVC无功调节的不利影响。当励磁系统的调差控制、PSS控制、欠励限制等附加控制输出较大时，及时发出励磁系统闭锁AVC无功调节信号。
本发明能够实现以下有益效果：
通过基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制技术，励磁系统就摆脱了目前相对独立的状况，通过与监控或离散控制系统通讯，与其他机组共同进行交互协调控制。这种协调控制方法更直接，省去了许多中间环节，有效克服了传统模式执行速度慢、调节时间长的缺点。励磁系统打破了原有的单机单控的结构形式，通过增强与监控或分散控制系统的通信能力，直接参与机组间的协调控制，充分发挥了励磁系统调节迅速、稳定可靠的优点，弥补了当前AVC无功调节的不足，确保了所有机组运行的安全性和经济性。
附图说明：
图1是机组间的励磁协调控制系统结构图。
具体实施方式：
本发明基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制方法中机组间的励磁协调控制系统结构图如图1所示。
为了能够实现监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制技术，需要在监控或分散控制系统和励磁系统的现有硬件平台基础上，增强励磁系统与监控或分散控制系统的通信能力，获取不同机组的协调信息，在原有励磁系统的软件平台上增加机组间的智能化直接协调控制功能。
1、增强励磁系统与监控或分散控制系统的通信能力，获取必要的机组协调信息。通过485或者以太网通讯协议，使得励磁系统实时与监控或分散控制系统之间进行信息交互，及时获取其他不同机组的相关运行信息，并将自身的状态信息和控制信息反馈给监控或分散控制系统；通过这种通信功能，励磁系统能够实时了解整个电站其他机组的相关信息，这些交互信息主要包括有功、无功、机端电压、定子电流、励磁电流、系统电压、触发角度、限制报警等，并将相关信息通过监控或分散控制系统转发反馈给其他机组的励磁系统。这样，所有机组的励磁系统通过与监控或分散控制系统通讯功能有机融为一体。
2、在原有励磁系统软件功能的基础上增加机组间的智能化直接协调控制功能。励磁系统软件增加机组协调控制功能功能模块，该模块能够及时根据自身的状态以及电站内其他机组的运行状态，及时地调整励磁系统的控制调节行为。根据自动电压控制系统（AVC）存在的问题，以及励磁系统本身的正常调节对AVC无功调节带来的不利影响，根据适当的不同机组间的励磁协调控制策略，从根本上改善与AVC之间的配合调节，弥补AVC无功调节的不足和缺点。
3、不同机组间的励磁协调控制策略主要包含以下几个方面：
（1）根据各机组间的无功分配原则核算无功。在AVC无功调节正常的情况下，根据等功率因数或者无功容量比例分配原则，以及机端电压和系统电压的相对高低，重新核算本机组的无功功率是否合适。并跟踪AVC无功调节方向，如果发现无功在限制值附近，AVC不能及时调节或已闭锁调节，励磁系统可以适当小范围微调机组的无功，保证机组无功出力在安全、经济范围之内。
（2）保持与AVC无功调节的密切配合，避免AVC调节失灵。励磁系统除了正常配合AVC的增磁、减磁信号外，及时跟踪AVC无功调节效果，当发现总无功需求较小AVC难以分配、AVC在边界区域的调节发生调节振荡、特殊工况因母线电压高导致机组无功无法恢复、无法及时检测应对机组振荡或失步工况、安全约束条件死区导致厂用母线电压过低时，及时通过励磁系统的快速调节功能微调机组无功，尽量躲开以上特殊工况，避免AVC调节失灵或调节振荡。
（3）减小励磁系统对AVC无功调节的不利影响，防止AVC不同步调节。当励磁系统的调差控制、PSS控制、欠励限制等附加控制输出较大时，及时发出励磁系统闭锁AVC无功调节信号，防止AVC系统带来频繁调节，导致AVC和AVR之间不同步调节现象的发生。
这样，通过基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制技术，励磁系统就摆脱了目前相对独立的状况，通过与监控或离散控制系统通讯，与其他机组共同进行交互协调控制。这种协调控制方法更直接，省去了许多中间环节，有效克服了传统模式执行速度慢、调节时间长的缺点。机组之间的励磁协调控制是智能电网和智能电站建设新形势下对励磁系统提出的新要求，是励磁系统未来的发展方向。
Claims (4)
1.一种基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制方法，包括以下步骤：
（A）在监控或分散控制系统和励磁系统的现有硬件平台基础上，增强励磁系统与监控或分散控制系统的通信，获取不同机组的协调信息：
通过485通讯协议或者以太网通讯协议，实现励磁系统与监控或分散控制系统之间的实时信息交互，获取其他不同机组的交互信息，所述交互信息包括有功、无功、机端电压、定子电流、励磁电流、系统电压、触发角度、限制报警信息，将自身的状态信息和控制信息反馈给监控或分散控制系统，并将相关信息通过监控或分散控制系统转发反馈给其他机组的励磁系统；
（B）在原有励磁系统的软件平台上增加机组间的智能化直接协调控制模块：
所述协调控制模块及时根据自身的状态以及电站内其他机组的运行状态，调整励磁系统的控制调节行为，根据自动电压控制系统（AVC）存在的问题，以及励磁系统本身的正常调节对AVC无功调节带来的不利影响，通过不同机组间的励磁协调控制策略，改善与AVC之间的配合调节；所述的不同机组间的励磁协调控制策略具体包含三个步骤：（a）根据各机组间的无功分配原则核算无功；（b）保持与AVC无功调节的密切配合；（c）减小励磁系统对AVC无功调节的不利影响。
2.根据权利要求1所述的基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制方法，其特征在于：步骤（a）中的核算过程为：在AVC无功调节正常的情况下，根据等功率因数或者无功容量比例分配原则，以及机端电压和系统电压的相对高低，重新核算本机组的无功功率是否合适，并跟踪AVC无功调节方向，如果发现无功在限制值附近，AVC不能及时调节或已闭锁调节，励磁系统适当小范围微调机组的无功。
3. 根据权利要求1所述的基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制方法，其特征在于: 步骤（b）中的配合过程为：励磁系统正常配合AVC的增磁、减磁信号，并及时跟踪AVC无功调节效果，当发现总无功需求较小AVC难以分配、AVC在边界区域的调节发生调节振荡、特殊工况因母线电压高导致机组无功无法恢复、无法及时检测应对机组振荡或失步工况或安全约束条件死区导致厂用母线电压过低时，及时通过励磁系统的快速调节功能微调机组无功。
4. 根据权利要求1所述的基于监控或分散控制系统的不同机组间的励磁协调控制方法，其特征在于: 步骤（c）中减小励磁系统对AVC无功调节不利影响的过程为：当励磁系统的附加控制输出较大时，及时发出励磁系统闭锁AVC无功调节信号，所述附加控制包括调差控制、PSS控制、欠励限制。
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