RELIANCE P28G5281
摘要：針對大型機組進入小網控制出現的頻率波動等特點，本文基于NT6000DCS控制系統上提出一種機爐優(yōu)化控制策略，通過理論分析和在舟山電廠實驗，協調機爐負荷和頻率控制以及提高調速控制回路速度，優(yōu)化DEH硬件，能夠滿足機爐對小網控制的要求。
關鍵詞：小網控制；NT6000DCS控制系統；優(yōu)化控制策略；DEH
ABSTRACT: To the characteristic of the frequency fluctuations appeared the large Units into the isolated power network, Base on the NT6000 Distributed Control System, the paper propose a new boiler-turbine optimal control strategy. After theoretical analysis and experimentation in ZhouShan plant, By coordination of boiler load and turbine frequency control, and improve the speed control loop speed, optimize the DEH hardware, we can meet the requirement for the isolated power network control.
KEY WORDS: the isolated power network control; NT6000 Distributed Control System; optimal control strategy; DEH
0 引言
隨著中國經濟的長期高速發(fā)展，中國電力工業(yè)也向著現代化和大型化發(fā)展，在小型電網中備受關注的孤網和小網控制問題已經較少被人提及。2008年南方雪災中的電網故障引發(fā)大面積停電，造成重大損失的嚴重后果，向我們敲醒了警鐘，在大型電網中，孤網和小網控制問題仍然是保障電力工業(yè)安全的重要技術支撐。
舟山是我國的第四大島，是一個由群島組成的城市。島上的用電主要由舟山發(fā)電廠提供，同時有跨海電纜與大陸電網相連。這樣特殊的電網結構決定了舟山發(fā)電廠的技術裝備要求方面，對孤網和小網控制有著更加現實的需求。
所謂小網，一般泛指對脫離大電網的小容量的電網。在電力建設規(guī)程中規(guī)定，電網中單機容量應小于電網總容量的8%，以保證當單機甩負荷時不影響電網的正常運行。關于電網的頻率偏差，國家標準中規(guī)定，裝機容量在3000MW及以上電力系統，頻率允許偏差為Hz；裝機容量在3000MW以下電力系統，頻率允許偏差為Hz。
小網控制，最突出的特點，是由負荷控制轉變?yōu)轭l率控制，要求調速系統具有符合要求的靜態(tài)特性、良好的穩(wěn)定性和動態(tài)響應特性，以保證用戶負荷變化的情況下自動保持電網頻率的穩(wěn)定[2]。因此，小網控制應具有一次調頻能力。同時，一次調頻是有差調節(jié)，為了維持小網頻率在額定頻率附近，還應要求機組調速系統具有二次調頻能力。對單臺機組在從滿負荷狀態(tài)下，甩負荷到廠用電，還應保證其最高轉速小于ETS（Emergrncy Trip System，汽輪機緊急跳閘系統）保護動作值。
本文基于NT6000DCS（Distributed Control System，分散控制系統）控制系統，設計了一種機爐協調優(yōu)化控制策略，提高調速控制回路速度，優(yōu)化設計DEH硬件，通過理論分析和在舟山電廠中的實踐，表明該控制方案能提高小網頻率的穩(wěn)定性和動態(tài)響應特性，滿足小網控制的要求。
1 小網控制調頻原理
小網的頻率直接反映了小網有功功率供求關系是否平衡，當供大于求時，小網的頻率會升高，反之會降低。發(fā)電機組可以通過分析小網的特征，優(yōu)化機組的靜態(tài)和動態(tài)特性，來維持小網頻率的穩(wěn)定和準確。小網的調頻特性，包括靜態(tài)調頻和動態(tài)調頻，是小網負荷變化所引起的電網頻率變化的傳遞關系。
1.1一次調頻原理
一次調頻，是機組在保證安全的前提下，適當利用機組的蓄熱快速改變調門開度，調節(jié)機組的負荷，使小網頻率穩(wěn)定在靜態(tài)特性規(guī)定的偏差范圍內。
現代廣義的電網一次調頻功能，需要考慮汽輪機、鍋爐、發(fā)電機以及電網間的相互協調問題，應當以整臺機組作為控制對象。從功能上講，汽輪機要快速響應外界負荷、頻率的變化，鍋爐側要維護主汽壓力在調頻過程中穩(wěn)定。電力系統要求電源功率與負荷必須動態(tài)平衡，當電源功率或負荷發(fā)生波動時，機組的頻率也會發(fā)生相應的變化。
機組的一次調頻，屬于靜態(tài)調頻特性，一般用汽輪機調速系統的速度變動率及遲緩率表示。
速度變動率是指汽輪機由滿負荷到空負荷的轉速變化與額定轉速的比例，其計算公式如下：
（1）
其中，為空負荷時轉速，為額定功率時轉速，為額定轉速。
由于液壓調節(jié)器及液壓部分的非線性，文獻[3]中采用局部速度不等率的概念，即
（2）
可得：
（3）
當電網發(fā)生故障或汽輪發(fā)電機出口跳閘，汽輪機由帶滿負荷甩負荷到帶廠用電時，，可得，即，甩負荷后的轉速會快速飛升，造成電網頻率發(fā)生較大波動，為滿負荷，為帶廠用電負荷，為滿負荷時轉速，為帶廠用電時轉速。
進一步研究汽輪機轉子力矩平衡方程：
（4）
（5）
式中，J為轉子轉動慣量，為轉子角速度，為汽輪機蒸汽力矩，為發(fā)電機反力矩，為汽輪機內功率，為蒸汽流量，為汽輪機焓降，為汽輪機內效率，為汽輪機轉速。
前面分析，在機組甩負荷后，汽輪機轉速飛升，，又發(fā)電機反力矩 與轉速成正比例關系，一次調頻特性用來實現小網頻率穩(wěn)定，即，由公式（5）得，通過改變蒸汽流量（定壓模式）或者汽輪機焓降（滑壓模式）來增大蒸汽力矩實現。
一次調頻的原理如圖1所示。
圖1 一次調頻控制原理圖
1.2二次調頻原理
二次調頻主要是為了保證電網的頻率維持在恒定值，屬于動態(tài)調頻。
一次調頻是有差調頻，不能完全消除小網頻率的偏差，為此，DEH系統設計了二次調頻功能，當出現小網運行或快速減負荷（FCB）時，能迅速穩(wěn)定電網周波。所謂二次調頻過程是根據電網頻率偏差，通過改變調頻機組調速系統的給定值，將電網負荷變化轉移到由調頻機組來承擔，使電網頻率回到額定值。
通常二次調頻是由網調調度來實施的，電網調度人員通過人工或自動手段，控制調頻機組調速系統給定值，完成二次調頻過程。
二次調頻采用PID控制器，其設定點為額定轉速3000r/min，反饋變量為機組實際轉速。二次調頻的輸出與當然給定值的疊加，作為一次調頻的給定值[4]。
二次調頻的原理圖如圖2。
圖2 二次調頻控制原理圖
2 控制方案
2.1存在問題
小網控制一次調頻要求機組調速響應非常迅速，汽輪機在甩負荷過程中，每秒鐘的轉速飛升量能夠達到200r以上，對于常規(guī)的DEH控制回路如圖3所示，轉速卡一般會有20ms的延時，DCS控制周期一般在200ms左右，輸出卡和伺服卡的信號傳遞也會產生約50ms的延時，那么整個系統的控制時延在270ms左右，也就是說，會產生54r的轉速飛升，過大的時延會嚴重降低小網調頻控制品質。
圖3 常規(guī)DEH的轉速控制回路
一次調頻動作主要是由汽輪機側完成，時間短，速度快，而汽輪機和鍋爐的響應特性不同，鍋爐的響應慢，鍋爐的能量信號（表示汽機調節(jié)級壓力，表示主蒸汽壓力，表示主汽壓力）隨汽輪機閥門開度發(fā)生劇烈變化，同時會造成鍋爐燃燒工況出現極大擾動，甚至導致鍋爐滅火。
另一方面，甩負荷后轉速迅速飛升，達到原DEH系統中OPC動作的設定點103%，從而造成OPC在3090r/min時動作。OPC動作后，調門全部關閉，機組出力小于小網上的電負荷，汽機轉速下降，OPC消失，調門打開，機組負荷又迅速上升，如此反復，使得小網頻率反復震蕩，最終可能導致小網崩潰[5]。
2.2鍋爐側控制方案
針對小網運行時，一次調頻會經常動作汽輪機閥門，導致鍋爐主汽壓力經常波動，同時主汽壓力不穩(wěn)定反過來又會影響一次調頻的調節(jié)品質。文獻[6]指出，一次調頻特性在較高頻段受主汽壓力變化影響不大，而在低頻段考慮主蒸汽壓力變化后一次調頻增益明顯偏小，會出現一定時間之后一次調頻出力回落、偏離理想設計性能。
在鍋爐側，NT6000DCS系統設計如下控制方案。
（1）充分利用鍋爐蓄熱，消除機組一次調頻對鍋爐側主汽壓力等參數的影響。
（2）為了提高調頻性能，引入CCS側一次調頻邏輯，自動調節(jié)主汽壓力。
（3）在鍋爐側主控輸入增加速率限制模塊，減小由于汽輪機閥門開度過頻變化引起的鍋爐主控指令過快變化，同時要考慮對其他工況的影響。
（4）加強對主要參數的監(jiān)控及調整，及時跟蹤，當出現主汽壓力等參數波動過大，超出設定限制，引入輔機故障減負荷(RB)邏輯。
2.3汽機側控制方案
針對汽機側一次調頻存在的問題，NT6000DCS系統設計了改進后的控制策略，方案如下。
（1）優(yōu)化DEH控制邏輯。在DEH中引入小網運行控制狀態(tài)，當轉速偏差超過一定范圍時，DEH自動進入小網控制狀態(tài)。這種設計能夠同時適應并網運行和孤網運行的要求。用戶正常時并入大電網，當大電網發(fā)生故障時，會脫離大電網進入小網控制狀態(tài)。
（2）設計快速一次調頻回路。DEH中將與一次調頻相關的轉速采樣，轉速三值優(yōu)選，一次調頻計算，調速指令輸出都設置為快速運行，運行周期小于50ms，轉速采樣和模擬量輸出模塊采用高速硬件，使控制周期小于100ms，提供DEH一次調頻的控制速度。
（3）設計智能OPC卡。在進入小網控制時，采用轉速加速度計算預估的轉速最高值，當預估的轉速最高值高于OPC設定值時，提前動作OPC。由于OPC動作回路比調節(jié)閥動作回路要快200ms左右，這種設計將大大減小轉速飛升。在進入小網控制后，將103%OPC動作值抬高。
（4）減小DEH控制周期，在NT6000DCS系統中，設計直接接在IO總線上的伺服卡，省去了輸出卡的環(huán)節(jié)，改進后如圖4所示，控制器的控制周期減小到50ms，轉速卡的測量時延減小到1ms，整個系統的時延在51ms內，由此產生的轉速飛升減少80%以上。
圖4 改進后的轉速控制回路
綜上所述，圖5，為改進后的小網控制原理圖。
圖5 改進后的小網控制原理圖
3 系統應用
舟山朗熹發(fā)電有限責任公司（舟山發(fā)電廠）作為“九五”期間浙江省重點工程，現有裝機容量為260MW，是舟山電網主力發(fā)電廠，目前發(fā)電量占電網總發(fā)電量的80%以上，現裝有1*300MW機組，采用NT6000DCS控制系統，正常情況下熱電廠接入電網系統，但在故障情況下，集團與大網的進線會斷開，則要求熱電廠在故障過程中，能夠完成從并入大電網到脫離大電網進入小網控制的切換，維護小網的穩(wěn)定運行。
根據小網控制以及在舟山電廠實驗的情況，NT6000DCS系統還進行如下優(yōu)化設計。
（1）優(yōu)化NT6000控制器性能。NT6000DCS控制器型號為KM940，采用PowerPC8247芯片技術，支持精簡指令集（RISC），主頻400MHz，相當于Pentinum400MHz芯片的運算能力。在冗余狀態(tài)下以50ms的控制周期運行，控制器負荷不超過15%。
（2）高速轉速卡設計。NT6000DCS系統轉速卡型號為KM523，在機組高速運行過程中，轉速卡連續(xù)記錄60個脈沖的時間，通過線性回歸得出轉速值，在額定轉速3000r/min下，60個脈沖的時間為20ms，為了進一步提高測量速度，不必等到60個脈沖全部被更新才進行轉速計算，只要有一個脈沖被更新，就能得到當前最新的60個脈沖數據，這樣計算的結果，是轉速卡中的轉速測量周期減小到1/3ms。
（3）先進伺服卡設計。NT6000DCS的伺服卡型號為KM522，一般DCS沒有專門的伺服卡，采用第三方設備，需要通過通用的模擬量輸出卡(AO)將調門指令送到伺服卡。為了提高速度，NT6000在I/O總線上設計了伺服卡，省去了中間環(huán)節(jié)，伺服卡的控制調節(jié)周期小于15ms。
另外，NT6000DCS還采用了先進的控制策略與靈活的組態(tài)邏輯，通過在舟山電廠經行小島運行控制實驗，從汽輪機脫網，甩部分負荷以及甩全部負荷，均能在允許的時間內實現小網頻率的穩(wěn)定，滿足小網控制的要求。
4 結論
上述理論分析和實驗結果表明，采用具有快速運算能力的NT6000控制器實現小網控制能夠取得良好的效果，并優(yōu)于其他調速方式。
基于NT6000的小網控制模式，邏輯設計靈活，能夠完成功能完善的小網控制邏輯，其較小的遲緩率和較好的控制靈敏度不僅有利并網控制品質的提高，而且有利于小網控制品質的提高。
參考文獻
[1] 黃靜，戴彥，韓連.2004浙江局部電網解列事故的分析與探討[A].第二屆中國浙江學術節(jié)-浙江電力科學發(fā)展[C]，2005： 17－19.
[2] 張靜.DEH系統孤網運行控制技術解決方案[J].熱力透平，2009，38(1)：65－67.
[3] 蔣勇，芮志清，余震虹.基于二次調頻的電網小島運行控制研究[J].發(fā)電設備，2008，No.3：248－251.
[4] 王宏偉，姚玉雁.火電廠小網運行功能的應用[J].華中電力，2007,20(1)：45-47.
[5] 劉曉強，王西田.考慮主蒸汽壓力變化的機組一次調頻動態(tài)特性[J].熱能動力工程，2008,23(2)：140-143..
阿爾泰RS485模塊在農田節(jié)水灌溉系統中的應用
方案背景：
近些年來，隨著全球水資源供需矛盾的日益加劇，節(jié)水農業(yè)成為當今的焦點問題之一，我國在節(jié)水灌溉技術方面進展不快，我國的節(jié)水灌溉技術的開發(fā)研究和設施建設，遠遠不能滿足節(jié)水農業(yè)的發(fā)展和節(jié)水工作的要求。
隨著自動化技術的發(fā)展，智能農業(yè)越來越走近人們的生活，通過無線傳輸控制的系統，不僅降低了人們的勞動力，而且達到了節(jié)能節(jié)水和智能管理的目的。
在我國，農業(yè)是用水大戶，農業(yè)用水量約占總用水量的80%左右，由于農業(yè)灌溉效率普遍低下，水的利用率僅為45%，而水資源利用率高的國家已達70%～80%，因而，解決農業(yè)灌溉用水的問題，對于緩解水資源的緊缺是非常重要的，也是節(jié)水潛力最大的領域。目前，農業(yè)節(jié)水灌溉的困難在于農田分布范圍廣泛，各種農作物的用水需求也不相同。使用大面積的溝渠灌溉技術，不僅浪費水資源，而且在農田利用上也造成很大的浪費。采用自動化控制的技術，可以根據各種農作物對水量的要求，以及土壤的水情合理配置各個供水設備運行情況。另外，通過自動化控制，可以將整個農場系統中的各種資源使用情況進行統計分析，使相關人員及時了解整個系統的相關資源信息，通過統計分析，進行合理使用，從而達到省水節(jié)能、省工省地的效果，以及發(fā)展節(jié)水農業(yè)的目的。
系統結構：
在該系統中，現場設備主要由土壤水分傳感器、模擬量采集模塊DAM-3058R和數字量模塊DAM-3024D組成，然后通過GPRS1090I傳輸模塊把現場的數據傳到監(jiān)控中心的上位機，其中，當水分傳感器的檢測到的土壤濕度達到設置的上限值的，可以通過自動或手動的方式打開水泵，另外，通過上位機保存的數據可以使管理員分析農田的土壤墑情,系統的方案結構圖如下：
組態(tài)軟件的設計：
上位機主要是為用戶提供良好的人機界面，它能將電量模塊采集數據信息進行處理，生成報表及數據曲線圖，方便用戶查看。該方案上位機的設計采用的是組太軟件易控，易控（INSPEC）是北京九思易自動化軟件有限公司（BEIJING Control Ease Automation Software）在國內率先推出的基于.NET Framework的新一代的自動化過程監(jiān)視、控制和管理的平臺軟件。它采用開放的C#高級語言作為編程語言。用戶程序可編譯執(zhí)行，運行快，功能強，可視化編程和智能感知等編程技術簡化了用戶程序的編寫難度。
上位機的界面如下圖所示：主要是由水井源和農田兩部分構成，水井源部分可以顯示泵的工作狀態(tài)，綠色表示正在工作，紅色表示的是停止狀態(tài)的，管理員可以通過手動的或是自動的形式讓水泵工作，左上面顯示的是各個傳感器的采集的數據，管理員更加直接的了解每塊農田的濕度的情況，并且根據濕度的情況可以自動或手動打開相應的開關，
硬件選型：
產品名稱：電量模塊 型號：DAM-3058R 八路模擬量采集模塊
產品名稱：RS485模塊 型號：DAM-3024D 四路數字量輸入，四路繼電器輸出
產品名稱：無線模塊 型號：GPRS1090I GPRS無線通訊模塊
產品名稱：水分傳感器
產品名稱：組態(tài)軟件 型號：易控64點
★廈門興銳達自動化設備有限公司 《低價》：LS36060YE
★聯系人：劉錦玲 ★ Q Q ：2679731576 ★
★電話：0592-5361112 ★ 400-855-5103轉003 ★ 手機：15359273791 ★
★傳真：0592-5581710（注劉錦玲收） ★ 《全新》：LS36060YE
★郵箱：2679731576@qq.com ★
★《促銷》：LS36060YE
★地址；廈門市五緣灣運動館營運中心一號樓二層EFQPQ單
榮譽客戶：
福建江陰電廠
山西大同發(fā)電有限責任公司
JFE 日本
土耳其Isdemir
德國H& K公司
寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司
邢臺鋼鐵有限責任公司
武漢鋼鐵（集團）公司
包頭鋼鐵（集團）公司
邯鄲鋼鐵股份有限公司
興澄特鋼股份有限公司
現貨 意想不到的折扣
假一賠十 現貨超低!!
現貨
序號 品牌 規(guī)格 型號 數量
1 西門子摩爾 CCM+4M QLCCM24AAN 16418-41/1 3
2 西門子摩爾 CCM+2M QLCCM22AAN 16418-31/1 8
3 西門子摩爾 CDM QLCDM024DCBAN 16809-41/3 27
4 西門子摩爾 CDM QLCDM024DCBAN 16809-41/1 26
5 西門子摩爾 CDM QLCDM024DCBAN 16809-41/2 4
6 西門子摩爾 VIM QLVIMBCN 16171-123/9 14
8 西門子摩爾 VIM QLVIMBCN 16171-123R/9 1
9 西門子摩爾 CAM QLCAMAAN 16404-1/1 3
10 西門子摩爾 ACM 39ACM24BDN 16139-205/1 4
11 西門子摩爾 VIM 39VIMCBN 16171-121/04 5
12 西門子摩爾 VIM 39VIMCBN 16171-121/03 2
13 西門子摩爾 SAM 39SAMCAN 16133-71/1R 1
14 西門子摩爾 SAM 39SAMCAN 16133-71/02 1
15 西門子摩爾 SAM 39SAMCAN 16133-71/03 3
17 西門子摩爾 EAM 39EAMCAN 16154-101/01 4
18 西門子摩爾 EAM 39EAMNAN 16154-1/04 1
19 西門子摩爾 EAM 39EAMCBN 16154-93/1 1
20 西門子摩爾 連線 54
21 西門子摩爾 機架 11
GE IC670MDL640J 6
GE IC670ALG240-JC 2
GE IC670MDL740J 7
GE IC670GB1002G 20
GE IC670ALG620-JD 1
GE IC670ALG330-JB 7
FOXBORO P0922YU 1
本特利 3300/20 8
3300/10. 1
3300/03. 2
3300/36 4
3300/16 4
3300/14 2
3300/01. 1
原裝正品
西門子：完美的PLC控制系統：高度靈活的動態(tài)應用
¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤
每一個從西門子的SIMATIC PLC控制系統均提供機電一體化任務嚴格要求的頂級性能，靈活性和功能性。T400技術模塊是高級驅動控制的理想選擇。SIMATIC TDC是一個完美的多處理器自動化系統，用于大批量、短周期的驅動、控制和技術任務。
¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤
通過正確的PLC控制系統進行簡單的配置和調試
就像T400，可使用STEP 7，工程工具CFC和SFC以及D7 - SYS塊庫對SIMATICPLC控制系進行自由配置。 它包含可自由組合的功能塊，從簡單的數學或邏輯運算直至全部線性和旋轉軸的運動控制。
是不是擔心交易安全問題？
我司提供"三證"以便查證，交易時雙方簽訂購銷合同。
您是不是擔心這么低的價格能買到好產品嗎？
我們一直本著“品質保障、誠信經營”的理念、有自己獨特的您進貨渠道、才會有這么低的價格。
本公司專業(yè)銷售大型進口各種品牌DCS系統模塊備件：AB,ABB Advant OCS，ABB MOD 30/MODCELL，ABB MOD 300，ABB Bailey INFI 90，ABB Procontic，ABB Procontrol，H&B Contronic，Moore APACS，Moore Panel Controllers，Rosemount RS-3，Siemens Iskamatic，Siemens Simatic S5，Siemens Simatic C1，Yokogawa Centum XL，Yokogawa microXL，FOXBORO I/A，Westinghouse,Ovation,Honeywell QCS，Honeywell TDC系列，Honeywell S9000，HITACHI，Mitsubishi PLC，Motorola MVME，ALSTOM MVME,Other VME,TOSHIBA,HP,Yaskawa,FANUC等大型模組，有著充足的庫存，交貨期快，歡迎來電查詢
咦，你今兒買的模塊是極好的，價格實惠，質量極好，是最好不過的了。我愿用幾塊，雖花銷挺大，倒也不負恩澤。
