基于监控系统下位机国产PLC功率跟踪功能程序优化

基于监控系统下位机国产PLC功率跟踪功能程序优化

李明顺、汪华平、胡凡庆、胡俊波、杨斌

（云南国际电力投资有限公司， 昆明）

摘要：目前能源领域，对于可再生能源的高效利用越来越受到重视。监控系统下位机国产PLC功率跟踪功能的优化对于提升可再生能源系统的性能和稳定性具有重要意义。普渡河六级电站通过深入研究国产PLC功率跟踪功能程序，找出存在的问题，并提出相应的优化方案进行论证，以提高其功率跟踪的准确性和效率。

关键词：监控系统；国产PLC；程序优化

普渡河六级电站发电机为立式混流式机组，采用全国产计算机监控系统。2022年底普渡河六级电站因监控系统下位机PLC功率调节（PID）模块程序不完善及对国产PLC控制逻辑的理解不充分，致使功率跟踪给定值功能失效，机组有功功率飘出调节死区后无法拉回至死区内，机组发出有功与计划值偏差过大，且存在溜负荷风险。为确保普渡河六级电站机组安全稳定运行，避免此类事件再次发生，进行查阅资料、分析PLC系统程序并咨询厂家技术人员，PDCA循环解决这一安全运行隐患。

一、现状分析

普渡河六级电站监控系统下位机PLC为和利时生产的LKC系列CPU。使用原施耐德PLC的有功功率跟踪程序段应用在和利时PLC上时，有功功率跟踪功能与监控系统上位机发出的调功指令（AGC、有功给定、单步调节）相冲突。将导致PID功能块卡死，直至有功调节超时（120s）退出后再执行调功程序，致使有功功率跟踪功能失效，导致机组功率输出不稳定。经现场试验论证表明，若因一次调频等影响导致功率在正常范围内调节时，易超出有功调节死区后，无法拉回至死区内。可见在实际运行中，国产PLC功率跟踪功能有时会出现较大的跟踪误差，导致能源利用效率低下。国产PLC的响应速度不能及时跟上，导致功率跟踪滞后等，影响系统的性能[1]。在复杂的工况环境下，功率跟踪算法容易出现不稳定的情况，影响系统的可靠性。电网及公司为解决此问题提出了一系列要求（如图1）；

图1 各级提出的问题

故需对机组LCU中有功功率跟踪功能程序进行优化，将有功功率跟踪程序由外部程序段改写入在功率调节功能块“P_adjust”中[2]。

二、优化方案研究

（一）原因分析

针对普渡河六级电站功率跟踪功能失效问题结合程序及相关资料进行原因分析如下：

1.使用原施耐德PLC的有功功率跟踪程序段应用在和利时PLC上时，有功功率跟踪功能与监控系统上位机发出的调功指令（AGC、有功给定、单步调节）相冲突。将导致PID功能块卡死，直至有功调节超时（120s）退出后再执行调功程序。

2.机组正常运行时因受一次调频等影响，正常调节有功功率时，当有功功率飘出有功调节死区后，不存在调功指令时，无法将有功功率拉回至死区内。

（二）方案选择

为解决机组有功输出不稳定问题，结合普渡河六级电站目前情况，可采取的方式有三种，相关试验及分析详见表1。

表1 完善功率跟踪功能方案分析表

（三）方案选定

经过以上对各种分解方案的分析和对比选择后，确定了性能稳定、安全可靠、经济可行，性价比高的能够实现目标的最佳方案，如表2所示。

表2  最佳方案

三、制定对策

优化普渡河六级电站调速系统程序及处置方法的方案对策表，见表3。

表7  对策表

四、对策论证

将有功功率跟踪程序由外部程序段直接编写在功率调节功能块“P_adjust”中。

将功率跟踪程序优化为当在功率跟踪功能投入、机组发电态、一次调频未动作、有功实时值大于5MW且有功功率实时值与目标值差值大于0.5MW同时小于2MW超过10S时，有功功率跟踪程序模拟下发一次调功令启动调功模块，直至功率调节完毕后调功模块停止运行，或者调功120S未调到目标值调功模块停止运行，直至调功模块接收到下一次调功令（上位机令或者有功功率跟踪程序下发调节令）使调功模块运行。本程序功率跟踪程序功率跟踪范围为0.5MW<实时值与目标值差值<2.0MW。当单步增、减功率时，一次命令调节脉宽内有功功率变化大于2MW时才不会被功率跟踪程序拉回目标值。（如图2）

图2 功率调节功能块“P_adjust”

五、效果验证

方案实施后，普渡河六级电站三台机组投入运行至今3个月的时间，期间机组均未发生有功功率输出不稳定或溜负荷现象，进几月AGC调节精度也均满足南网两个细则要求。

六、方案实施后的意义

（一）安全意义及经济效益

因3台机组有功功率跟踪功能不完善，导致机组输出有功功率不稳定，AGC调节精度不足被南网“两个细则”考核电量，直接及间接经济损失20万元。

优化方案的实施，避免了同类事件再次发生，不会造成相应的经济损失，同时提升机组设备的健康水平，确保机组能安全稳定运行。

（二）推广价值

对全国产PLC的推广有着积极的正向作用，将本小组的处置方法反馈至PLC厂家时，得到了厂家技术人员的认可，并对后续产品进行针对性的优化。为我国坚定的走国产化、智能化的道路提供了有力的支持。

结束语：

通过对监控系统下位机国产PLC功率跟踪功能程序的优化分析，我们明确了当前存在的问题，并提出了一系列针对性的优化方案。实施这些优化措施将提高国产PLC功率跟踪功能的准确性、响应速度和稳定性，提升可再生能源系统的性能和效率。在未来的工作中，我们将继续关注优化效果，不断进行改进和完善，为国产PLC在能源领域的应用发展做出更大的贡献。同时，也希望相关企业和研究机构加大对国产PLC技术研发的投入，推动国产PLC技术的不断创新和进步。

参考文献：

[1]黄华.计算机监控系统现地控制单元PLC功率调节程序优化[J].科技风, 2017, (02): 54.
[2]闫少勃.国产化PLC上下位机安全通信技术研究[D].西安电子科技大学,2017.