电厂集控运行与机组协调控制应用

高 晗

（河北省唐山市丰润电厂，河北 唐山 063000）

0 引 言

随着智慧电网的建设，组网运行系统对于供电稳定性的要求不断提升。在这样的背景之下，通过电厂集控运行系统对机组的协调性能进行提升，不仅可以提高负荷调节功能，满足组网的实际要求，而且可以在水电厂装机容量不断增加的情况下，提升水电厂运行的环保效能，降低对资源的消耗。

1 水电厂集控运行

集控运行系统的全称是集散控制运行系统，该系统是水电厂运行调度的核心，对分散控制起到实际分配作用。在水电厂的运行架构过程中，通过三层分层方式，可以实现比较灵活的集控运行调度。第一层为综合管理，通过机组不同生产机构的运行功效，进行生产效能的组合与生产任务的分配，并对各机组的实际配合进行整体协调。第二层为中间集中操作监控，该层级可以对各个机组实际的运行效率进行监督，并分析运行过程中存在的异常问题，再按照优先级，合理的对维修资源进行调度。第三级为现场分布控制层，可以对现场的实际生产情况进行汇总，并整理为数字化运行数据，对纵向运行情况进行分析对比，从而为后续生产管理的升级，做出数据支撑。通过这种层级化的组合方式，使得电厂集控运行系统的效能比较高，属于一种创新性的生产管理方式，适应目前电厂数字化以及自动化的管理方向[1]。

但是，随着技术的不断发展，尤其是智能化技术的不断发展，这种三级控制系统在电厂集控运行方面也受到了一定的挑战。第一层综合管理系统对于第三层现场分布的数据提取并不是实时的，而是有一定的迟滞。出现这种现象的原因主要是通过分散过程对象每一个层级的划分，汇总成为集控运行中心的整体数据，才能进行二次传播。这就一定程度上制约了机组协调运行的效率，不利于管理科学性的提升。在智能化背景下，通过机组协调方式进行集控运行的升级，就是要通过指挥控制中心的大数据技术升级，实现对冗余数据的有效剔除，减少无效数据对传输通路的挤占，提升数据传输的有效性，实现对集控运行各个子系统的优化配置，通过生产安全监督与生产效率管理，对危险源进行立即处理，从而降低生产停车现象，提高机组运行的协调性[2]。

2 机组协调控制

机组协调控制主要是对涡轮、水轮机等水电厂核心设备的控制与协调，通过发电机组优化配合，在各个机组运行的最优功率上，进行生产效能、生产安全性的全面提升。这种管理方式可以在发电元件的自适应条件下，对生产元件的系统反应进行升级，并运用数字化的CCS 系统进行组网方式的升级，从而将涡轮、水轮机等不同的发电核心机组，作为统一的发电整体，进行协调控制，将功率调整的耗时与耗能降到最低。

控制系统可以通过不同功率自动化差异计算，对势能效应的差值进行管理与分析，并依照组网的需求情况，对负荷变化进行更加灵活的调整，以适应电网智慧化发展趋势。同时，还可以通过自动纠偏等过程，进行相关的参数调整，从而实现CCE-TF 系统的全面升级，使得各个参数始终处于良好配合的状态，提升实际运行管理的效果。

3 一种典型的电厂集控运行与机组协调控制装置

青岛市某水电厂运用SG213/23.12-ma4x 型水轮机组，装机容量为2×1 000 MW。该电厂进行优化设计，通过集控运行改革与升级，提高机组协调控制效果，主要设计方案如下。

3.1 软件设计

通过软件协调方式对cs 架构进行升级，并且充分应用集控运行客户端以及服务端的硬件，对环境进行优化分析。

3.1.1 软件架构升级

第一，严格限制任务管理流程，通过隔离分配方式，在保障整个机组协调运行控制效果的前提下，尽可能的对运行成本进行缩减；通过服务端双重显示系统实时交换数据，达到优化通信服务的效果。这两台双重终端显示器互为备用，尽可能将故障发生频率控制在最低，避免突发状况发生导致服务器故障，影响切换的准确性以及安全性。

第二，在客户端进行操作员站优化建设，进行多点信息传输，从而全面提高服务器对于客户端信息搜集全面性以及系统性。这种数据采集以及备份方式，可以尽可能在现有软件架构内，对客户端信息进行完善，并且对传输路径进行升级，提高服务器信息捕捉的自动化能力，服务器的负荷可降低到原本负荷的65%。

3.1.2 功能模块重组

机组协调控制系统的优化设计，要与整个综合控制网络结合在一起，通过全面动态的运行效果分析，进行数字化协调控制。从这个角度来看，要建立起协调控制系统，拆分好各个模块的运行功能，才能够不断完善功能流程。

一方面，将整个控制模块分为主控、涡轮主控、水轮机主控以及各项子系统，可以提高协调能力以及整个控制系统的稳定性[3]。

另一方面，水汽轮机主控作为最关键的节点，可以显著降低组网负荷，并提高对负荷变化的敏感程度，尽可能做到量化平衡，避免电压不稳定造成安全问题。

同时，在不同的组网层面对模块进行多元配合设计，可以显著提升组网运行的效率，降低能耗，避免由于多元系统运行线路交叉，造成危险因素上升。这种组网协调方式还可以显著降低设备维修的频率，使之全时段运行。

3.2 硬件设计升级

3.2.1 硬件网络架构

电厂将硬件网络架构分为现场控制、系统服务层两个层面，对主控室相邻的电子设备室内建设，进行硬件升级，通过采集CPU、现场控制站CPU 集中安装方式，对信号的传输路径、处理路径、运算逻辑、储存模块进行全面管理，使得优化后的信息结果，可以按照畅通路径传输到现场执行器当中，提高机组运行的协调效能。

同时，如图1 所示，这种硬件网络架构形式还可以对冗余网进行更加有效地利用，剔除冗余信息，尽可能保障计算机高效连接，实现双向传输目标。这两个层面的优化结果，可以直接作用于检测控制层，方便服务器终端进行实时通信传输，避免由于信道阻塞，造成传输不畅。

图1 监控组态软件的热备与冗余

3.2.2 功能模块升级

硬件设计升级的功能模块主要划分为主控系统、汽机主控系统、水轮机主控系统，升级后可以实现自动调节和手动调节的配合，将负荷降低，并在最短的时间内对于辅机出现的故障问题进行灵活的调整，使机组运行实际效果与目标结构尽可能吻合，并通过负荷质量检测，对主水压闭环效果进行合理分析。

3.2.3 调节器参数控制与给水设置

系统优化配合可以显著提高机组控制的协调性，进行系统负荷集中管理，使得目标负荷与整体负荷尽可能接近，通过参数系统设置的方式，对给水自动调节进行数据优化，尽可能找到温度数值的合理点，对水流量进行系统调节，尽可能提高给水流量的稳定性。

4 结 论

现代社会智能电网建设背景下，只有进行机组协调性的不断提升调整，集控运行系统才能够降低负荷，提高运行稳定性。从本文分析可知，研究电厂集控运行和机组协调控制，有利于从问题的角度，看待目前集控运行管理系统的升级。因此，要加强系统性研究，提高整体建设能力，将水轮机进行优化协调设计，提高电力事业发展的健康程度。