基于可编程自动化控制器的水轮机调速器初探

　　0 引言

    水轮机调速器作为水轮发电机组的重要控制设备, 其性能的好坏将直接影响到电能的质量和发电机组的安全可靠运行[1], 因此对水轮机调速器的软件、硬件实现的研究具有极为重要的意义。目前, 水轮机微机调速器在水电站的应用越来越广泛, 目前主要有基于单片( 板) 机、工业控制机( IPC) 、可编程逻辑控制器( PLC) 、可编程计算机控制器( PCC) 等几种类型[2- 4]。随着电力系统容量的不断增加和人们对电能质量要求的不断提高[5], 对水轮机调速器的控制功能也提出了更高的要求, 因此不断研究先进、可靠的水轮机调速器仍是调速器制造厂商研制和改进的重点[6]。

　　PAC( Programmable Automation Controller, 即可编程自动化控制器) 作为目前自动化产业最重要的发展趋势之一, 恰恰满足了自动化产业这种应用需求。将先进的可编程自动化控制器Wincon8000 引入到水轮机调节领域, 作为水轮机调速器的硬件核心, 结合WinconSDK 应用程序开发接口( API) 链接库, 开发人机界面友好、实现控制功能灵活方便、高效快速的基于可编程自动化控制器( PAC) 的水轮机调速器控制软件, 就是为了研究先进的、性能更好的现代水轮机调速器, 从而提高调速器运行的稳定性、可靠性和调节品质。

　　1 PAC 及Wincon8000 简介从著名工业咨询集团ARC Group 提出PAC 这个概念至今, 它已成为自动化产业最重要的发展趋势之一。PAC 的产生受益于嵌入式硬件系统设计、现场总线技术、工业以太网、嵌入式实时操作系统、软逻辑编程技术等嵌入式系统领域的发展和进步。目前已有多种符合PAC 定义的产品面世, 主要有: NI 公司的Compact FieldPoint、Ge Fanuc 公司的PACSystemsTMRX3i/7i、Beckoff 公司的CX1000、ICPDAS 泓格科技的WinCon/LinCon 等[7]。

　　Wincon8000 结合了IPC 和PLC 的功能, 具有强大的计算和通讯能力, 支持海量数据存储和丰富的I/O 选择, 可以很好的满足工控上的各种应用需求和承受工控现场恶劣的环境。它的嵌入式操作系统以微软Windows CE.NET 平台为架构基础, 驻留在Wincon8000 的CPU 模块的闪存里,WindowsCE.NET 的强实时及多任务的特性为工控提供了实时和确定性控制[8]。

　　2 基于PAC 的水轮机调速器的系统组成基于PAC 的水轮机调速器拟定位为中小型调速器, 主要应用在中小型电站。可实现的功能有开机, 空载调节控制, 负载调节控制, 调相, 甩负荷处理, 正常停机、事故停机控制, 机组频率、电网频率、电站水头变送器、接力器反馈的故障诊断等。基于PAC 的水轮机调速器主要由微机调节器和电液随动系统两部分组成, 以下仅对微机调节器部分作初步探讨。