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掌握CCS协调控制系统:原理、应用与自动化技术详解
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更新于2024-07-18
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CCS讲义深入探讨了协调控制系统(Coordinated Control System, CCS)在电力行业的核心作用。协调控制系统是一种连续调节系统,其设计目标是确保在大型汽轮发电机组中,锅炉和汽轮机能够协同工作,满足电网负荷需求的同时保持机组的安全稳定运行。该系统通过比较被控量(如汽包水位)与设定值,利用调节器(如P、PI、PID等)进行运算,输出控制信号来调整被控变量,形成一个封闭的闭环控制系统。 在实际应用中,随着发电厂规模的扩大和参数提升,对自动控制系统的依赖性和要求也随之提高。例如,随着大容量、高参数汽轮发电机组的出现,需要监控和控制的参数数量剧增,这使得自动化设备的可靠性和控制系统性能成为关键。电子技术的进步,尤其是计算机控制技术的飞跃发展,如微机分散控制系统(DCS),如WDPF系统在淮北二电厂的应用,显著提升了电厂的自动化水平,实现了功能全面、组态灵活且安全可靠的操作环境。 在CCS的基础知识中,核心概念包括被控对象(如汽包,即需要控制的设备或过程)、被控量(如汽包水位)、设定值(期望达到的目标值)、扰动量(影响控制系统稳定性的外部因素,如蒸汽流量和给水量)以及调节器(硬件或软件设备,负责执行控制策略)。控制指令则是调节器输出的结果,可能由调节器自行决定,也可能由操作人员手动输入。 后续章节将详细解析淮北二电厂的单元机组主要闭环控制系统的设计思路,深入剖析这些自动化技术如何具体实现协调控制,以提升电力生产效率和安全性。通过对CCS的学习,可以理解并掌握电力系统中这一关键技术在实际运行中的应用和优化策略。
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3 较高者
4 A
5 B
若 TRIN 不是 1~5,或者是对 TRIN 未作初始化,则选择平均值。
如果上一个方式被禁止了,或者由于质量问题,或者存在大偏差报警而不能进入某一个
方式,那么,将选择下一个优先级较低的方式。平均值方式的优先级最高,而 B 的优先级
最低。直到选择一个未遭禁止的方式。
如果两个测量都有质量报警,则该算法的输出选择零输出,而方式仍为 A 方式。
当 TMODE 信号为 FALSE 时,可由运行人员任意选择不同的方式。
(二)该算法的输出
1.XOUT: 将按照所选择的方式,决定用哪一个信号值输出,作为 CCS 中的过程变量。
它们可能是平均值、较低者、较高者、变送器A或变送器B。
2.XDEV: 变送器偏差报警
当两个变送器测量值的偏差大于偏差报警死区值 ALDB 时,或两个变送器信号都含有非
法数值时,将产生变送器偏差报警。
3.XABQ: 变送器A质量报警
当变送器A模拟量值为 BAD 或 NOT GOOD 时,将产生变送器A质量报警。
4.XBBQ: 变送器B质量报警
当变送器B模拟量值为 BAD 或 NOT GOOD 时,将产生变送器B质量报警。
5.XALM: 变送器异常报警
两个变送器中任一个有质量报警、或者两个输入或其中一个有非法数值、或两个变送器
的值的偏差大于控制偏差死区 CNDB 时,将产生变送器异常报警。
6.MRE: 切手动
当两个变送器都有质量报警或两者偏差大于 CNDB 时,将发出切手动信号。
用图形界面上的 DEV 按钮,可决定是否对偏差进行检查。在界面上若显示出红色的"DEV
CHECK"则说明当前对偏差是进行检查的,若此时出现大偏差,将会产生 MRE 信号。;如
果再按下 DEV 按钮,则取消检查。若取消检查,则只有在两个变送器都出现质量报警时,
才会产生 MRE,而不管是否有大的偏差;
7.PBPT: 打包的数字输出
它包含两个变送器质量报警、MRE、变送器异常报警、跟踪请求信号、该算法的方式、
禁止对控制偏差报警检查而产生 MRE 等特征状态。
(三)其它说明
如果使用 RATE 或 DBND 参数,那么,
1.SM2XMTRS 在方式切换时,将按照用户输入的速率(单位/秒),将控制系统采用
的过程变量 XOUT 从一个旧值变化到新的值。否则,若 RATE 值中输入的是零或无输入,
则在方式变化时,输出 XOUT 立即变化到新的值。
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2.当 XA 和 XB 两者偏差的绝对值小于 ALDB-DBND 时,XDEV 状态才会消失。若
DBND 没有或为零,则在 XA 与 XB 的偏差回到 ALDB 以下时 XDEV 才会消失。
3.CNDB 状态的消除与 XDEV 相似.
在对 SM2XMTRS 算法定义时,要定义一个字段 CNTL(控制指示字),这是一个整形
数。在该字段中,
第0位---平均值选择,0表示不允许,1表示允许。
第1位---低值选择, 0表示不允许,1表示允许。
第2位---高值选择, 0表示不允许,1表示允许。
第3位---质量报警类型, 0代表 BAD,1代表 NOTGOOD。
二、三测量处理算法 MEDSEL2
Median Value Selector Quality and Deviation Check
MEDSEL2 是一个文本算法,是一个三测量处理算法,它监视每一个输入的质量以及它们
之间的偏差。
只要没有质量报警和偏差报警,算法的输出将选取三个测量中的中间值,否则,算法将
决定选取最好或最可能正确的输入,或者是选取输入值的平均值。
该算法除了产生 XOUT 输出外,还将产生一个高值报警输出 HI,低值报警输出 LO,以
及 12 个数字信号,用来指示输入信号的状态。
MEDSEL2 算法的主要功能是:
1.若两个测量无质量报警,当两者的偏差大于控制偏差死区 CNDB 时,则产生一个控
制偏差报警。同样,当偏差大于报警偏差死区 ALDB 时,则产生一个报警偏差报警。
ALDB 应小于 CNDB。
2.如果所有变送器都有质量报警,则算法输出为零,即 XOUT=0。如果 XOUT 的值是
非法的,或三个输入都出现质量报警,则输出 XOUT 的质量为 BAD。
3.如果有两个输入存在质量报警,则 XOUT 选择第三个无质量报警的输入。
4.如果只有一个输入有质量报警,而且其它两个输入没有控制偏差报警,那么, XOUT
等于那两个无质量报警的输入信号的平均值。
5.如果只有一个输入出现质量报警,而另两个无质量报警,但有控制偏差报警,那么,
XOUT 在两个好的测量中选择。
a,如果其中的较大者大于高报警限值 HMTR,而较小者不小于低报警限值 LMTR,
则取较低者。
b,如果其中的较小者小于低报警限值 LMTR,而较大者不大于高报警限值 HMTR,
则取较大者。
c,根据控制字中的规定选择其中的一个。
6.如果三个输入都不存在质量报警,但三个当中两两之间都有控制偏差报警,那么,
a,如果其中最大者大于 HMTR,而最小者不小于 LMTR,则选最小者。
b,如果其中最小者小于 LMTR,而最大者不大于 LMTR,则选最大者。
c,根据控制字的规定,选择最大者或最小者。
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7.如果没有质量报警,但其中之一与另外两个都有控制偏差报警,而另两个之间没有
控制偏差报警,那么,XOUT 是那两个无控制偏差报警的输入信号的平均值。如果,三个
都无质量报警,而有两个之间存在控制偏差报警,但与第三个无控制偏差报警,那么 ,
XOUT 取第三个变送器的值。
8.如果三个都无质量报警,也无控制偏差报警,而两两之间都有报警偏差报警(或都
无报警偏差报警),那么,将取它们的中间值输出。
9.如果三个都无质量报警,也无控制偏差报警,但有一个变送器与另两个都有报警偏
差报警,而另两个之间无报警偏差报警,那么,取另两个的平均值输出。
10.如果无质量报警,也无控制偏差报警,但有两个输入存在报警偏差报警,而它们与
第三个却无报警偏差报警,那么,XOUT 取第三个变送器的值。
该算法除了产生 XOUT 输出外,还将产生下列输出:
(1)XBQ:质量报警。若三个都存在质量报警,则,XBQ 为 TRUE(真)。
(2)XABQ: A质量报警。
(3)XBBQ: B质量报警。
(4)XCBQ: C质量报警。
(5)ABDC: A与B之间存在控制偏差报警。
(6)ACDC: A与C之间存在控制偏差报警。
(7)BCDC: B与C之间存在控制偏差报警。
(8)ABDA: A与B之间存在报警偏差报警。
(9)ACDA: A与C之间存在报警偏差报警。
(10)BCDA:B与C之间存在报警偏差报警。
(11)XALM: 变送器异常报警。当任一变送器输入有质量报警,或者任意两个变送器
的偏差大于控制偏差死区 CNDB 或报警偏差死区 ALDB 时,称为变送器异常报警。
(12)MRE: 切手动
当下列情形出现时,产生 MRE 信号:
a,所有变送器都有质量报警
b,一个存在质量报警,而另两个无质量报警的输入之间却又存在控制偏差报警。
c,三个之间都有控制偏差报警。
MRE 信号可能是脉冲信号,也可能是保持信号,这取决于控制指示字 CNTL 的规定。
CNTL 控制指示字的第0位,表示 MRE 输出类型,0代表脉冲,1代表保持。
打包的数字输出 PBPT 包括了 MRE、变送器异常报警、质量报警、控制偏差报警、报警
偏差报警等信息。
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