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案例頻道 隨著現代微機化控制的普遍應用，水電廠調速器系統具備了更為強大的功能，其中包括和其他系統、尤其是和監控系統更為豐富的接口功能，主要指高可靠的通訊和硬接點接入。在此意義上，總結作者對調速器的認識和維護經驗，提出調速器應該具備現地和遠方控制模式。
如大家所知道，一般調速器基本具備了自動調節模式和手動調節模式，在自動模式下又有頻率調節、功率調節、開度調節及流量調節等。而現在本文所提出的現地調節和遠方調節則是在此基礎上更為宏觀的一個控制模式分類，它強調了在機組并網后調節主動權的歸屬，從而盡量避免由于歸屬不清而引起的一些運行問題。下面就現地和遠方調節模式的概念、意義等做一簡單探討。
一、現地和遠方控制模式的分類：
目前水電廠調速器由于采用了科技含量極高的PLC或類PLC作為核心控制部件，從而極大地豐富了調速器的各類功能。同時雖然各調速器在所用的機械部件、反饋量源、數學模型和算法等方面有所不同，但實現的基本功能或者說是對用戶的界面都基本一樣，比如電網頻率、機組頻率的采集，開停機流程，負反饋控制，界面顯示內容，實現與監控通訊等等。
但卻并非各個調速器都具備了現地和遠方控制方式的與分類及切換等有關的功能。
其實在微機化監控系統已經進入水電廠而調速器還處在模擬電調的時代，就已經有了遠方控制的痕跡，比如由監控發出有效的電平信號通過調速器來控制導葉的位置從而實現對功率的調節。而當調速器進入微機化控制時，監控系統則可以通過直接將需要調節的目標由通訊傳給調速器，然后由調速器自動調節來實現控制功能。
因此，作者認為目前調速器在機組并網后有如下控制方式：
1) 現地自動（PID）調節：在現地設定功率、開度或流量等控制目標值，由調速器按照自己的參數進行PID調節，調速器系統的模擬量作為反饋量。
2) 現地手動調節：在現地非PID調節手段，人為地進行增減操作而達到需要目標，調節效果與掃描周期、控制步長有關。
3) 遠方通訊調節：由監控系統進行AGC運算后，通過通訊將功率、開度或流量等控制目標值傳到調速器后由調速器進行自動PID調節來達到控制目的。
4) 遠方PID調節：由監控系統做PID運算，靠開出繼電器電平信號給調速器，監控系統的模擬量作為反饋量。一般做法將該信號和調速器手動控制按鈕并聯，也就意味著調節效果與掃描周期、控制開出步長有關。
還有一種方式稱為機械純手動，是指完全脫離電氣控制純機械操作的一種模式，不在本文討論的范圍之內，本文僅就上述四種控制展開討論。
在實際運行中，如果沒有進行這四種控制類型的現地遠方區分，勢必造成一些運行中的問題。比如，當在現地進行50MW負荷的自動控制操作時，而監控通訊下達了60MW負荷的命令，則導致控制目標不一致、控制效果混亂的局面。或者由于切換到現地手動模式下時，將會由于現地PID退出調節而使遠方自動調節失敗。
由此可見，進行現地和遠方控制模式的劃分是有必要的。
二、四種控制類型的優缺點比較：
現對上節四種類型的控制方式進行比較，從而幫助我們確定在運行過程中如何進行正確有效的方式切換選擇：
1. 現地自動（PID）調節：本方式優點是使用最優的PID參數進行調節，直觀性強，缺點是需要一定的人力資源，同時調節受一定的人為因素影響比如輸入錯誤等。
2. 現地手動調節：本方式無明顯優點，適用于進行相關的調速器試驗。
3. 遠方通訊調節：本方式的優點是能保證水電廠自動發電控制，作業流程簡單清晰，同時能利用調速器的PID參數達到好的調節性能。主要的缺點來自于對通訊質量的高要求。
4. 遠方PID調節：本方式的優點是能保證水電廠自動發電控制，但由于采用監控系統的未經優化的PID參數進行調節，故不能達到很好的調節性能。
三、現地和遠方控制模式的實現：
上述可知，進行現地和遠方控制模式的劃分是有必要的，其具體做法是：
1. 進行現地和遠方控制模式分類，其中現地控制模式包括1、2類型控制，遠方控制模式包括3、4類型控制；
2. 增加相應地操作功能，即現地控制和遠方控制的切換功能。當切換至現地控制時，1、2調節方式可用而控制方式3的通訊值和4的電平值均無效，當切換至遠方控制模式時，3、4調節方式可用而控制方式1的界面輸入值和無效。該操作功能的引入或者說是進行現地和遠方控制模式的劃分，有效地避免了前面所提到的運行中可能會存在的一些問題。
但此時將引出一個問題：如果在遠方控制模式下，進行遠方PID的調節時，由于將監控傳來的電平信號和按鈕并聯，就會導致，遠方控制時，現地按鈕調節也會起作用。這一點無疑會引起運行人員操作和認識上的混亂。因此更為合理的做法是，將監控的PID調節輸入電平單獨接至開關量通道，然后進行和現地按鈕操作一樣的處理算法，或者僅僅在參數選擇上區別于現地按鈕操作。則對四種控制類型大致說明如下：
1. 現地自動（PID）調節：由調速器按照自己的參數進行PID調節；
2. 現地手動調節：在現地的非PID調節手段，手動進行增減操作而達到需要目標；
3. 遠方通訊調節：由監控系統進行AGC運算后，通過通訊將目標值傳到調速器后由調速器進行自動PID調節來達到控制目的；
4. 遠方PID調節：由監控系統做PID運算，靠開出繼電器電平信號給調速器開關量通道進行調節。
四、現地和遠方控制模式的切換：
本章節不僅討論現地和遠方的切換，還將進一步討論現地模式下1、2控制方式的切換，以及遠方模式下3、4控制方式的切換。
考慮要服從AGC控制，也就是保證監控系統自動發電控制的要求，當機組并網后應由調速器自動切入遠方控制模式。
對于監控系統，由于調速器系統PID參數是更適用于運行工況，故在遠方模式下，我們應更傾向于首先使用遠方通訊方式。這樣一則保證AGC運行、簡化流程，另則保證調節性能。
但由于存在通訊中斷、現地功率變送器等反饋錯誤等故障，為保證AGC不退出運行，故建議將遠方PID調節作為二級選用調節方式，在遠方模式下，由故障自動或人為手動時切換至該方式，其中人工切換的操作功能應放在監控系統人機界面下。
當監控系統中出現故障，比如功率采集出錯時，此時遠方PID調節由于無反饋信號而將自動切換至遠方通訊模式，不能成功切換至通訊模式時，將自動切換至現地。也即說，現地控制為三級選用控制模式。
現地的自動和手切換屬于一般的調速器指標要求，不再做過多討論。
因此，從上述來看，在現地人機界面上有以下幾類切換：
l 并網后自動切換至遠方模式；
l 人工進行遠方/現地的切換
l 自動進行1、2類控制模式切換
l 手動進行1、2類控制模式切換
而監控系統則有以下幾類切換：
l 自動進行3、4類控制模式切換
l 手動進行3、4類控制模式切換
l 自動進行遠方/現地的切換
l 人工進行遠方/現地的切換
五、需要補充的一些說明：
針對上述觀點，結合一些實際情況，本節將一些問題做簡單的補充說明：
1. 遠方PID控制類型的必要性：該控制方式就其性質而言，屬于遠方通訊控制方式的后備保護方式，即當遠方通訊方式不能正常運行時，該控制方式投入，從而保證廠站AGC的正常運行。但考慮監控系統的性能、運算速度、連接等問題，如果不能充分保證監控系統性能和遠方PID調節性能時，可以不設置該控制模式，也就是說，在遠方模式下，僅僅意味著通過通訊進行負荷設定。
2. 現地和遠方功率的變送器：由于調速器使用現地功率變送器作為反饋，監控使用遠方功率變送器作為反饋，因此在進行變送器校驗時，除了常規檢查校驗，還應進行兩個變送器之間的誤差校正，從而保證由遠方PID切換至現地自動控制時無擾動。同時，如果處于遠方通訊模式下時，當現地功率變送器故障，也將導致遠方通訊模式不能投入，應切換至遠方PID控制模式，因此，應將該故障信號通過通訊或硬接線傳至監控系統。
3. 現地界面設定值：按照先前所述，當控制模式處于遠方控制時，現地人機界面上的人工輸入區應封瑣，不能進行寫入操作，同時其值應實時追蹤實發值，一旦當模式切換至現地時，追蹤值則變為給定值，保證了無擾動切換。
4. 開度、流量等控制模式的對應關系：由于AGC主要面向功率進行調節控制，因此在運行中監控系統要想輸出開度、流量的控制值，不但要進行一定的公式計算，還要引入必要的量值如調速器當前所處的控制是功率、開度還是流量。因此，可以考慮監控系統只傳送功率設定值或電平信號，由調速器進行相應的計算后轉換成對應的開度和流量。這就要求比較完善的運行曲線。當然，不主張在遠方模式下，對開度和流量模式切換進行限制。
以上就是作者對水電廠調速器系統的現地和遠方控制模式的一點粗淺看法。鑒于作者水平有限，在上述觀點中難免有遺漏和不足之處，望多指正。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號