水輪發(fā)電機組的自動控制課件

水輪發(fā)電機組的自動控制

2023/9/61機組的自動控制水輪發(fā)電機組的自動控制

2023/8/31機組的自動控

1.自動控制的定義automaticcontrol

controlofanoperationwithouthumanintervention,inresponsetotheoccurrenceofpredeterminedconditions.沒有人為干預的情況下，對出現(xiàn)的預定狀況做出反應的運行控制。2023/9/62機組的自動控制

1.自動控制的定義automaticcontro2.自動控制處理的三類變量2.1模擬量analogquantity（AI、AO）連續(xù)變化的量。實際生產(chǎn)過程中，電流、電壓、轉速、溫度、水位等都是模擬量。2.2數(shù)字量digitalquantity(DI、DO)用有限個數(shù)位（0和1）表示的不連續(xù)變化的量。為了使計算機和PLC等數(shù)字設備能夠識別和處理，模擬量必須轉換為數(shù)字量才能輸入各類數(shù)字設備。2.3二進制量（開關量）binaryquantity(DI、DO)

只能取值為0或1的量。用于表征有/無、是/非、通/斷、啟/閉等相反的狀態(tài)。二進制量可被視為數(shù)字量的特殊形式，常被稱為數(shù)字量。2023/9/63機組的自動控制2.自動控制處理的三類變量2.1模擬量analogqua模擬量隨時間的變化2023/9/64機組的自動控制模擬量隨時間的變化2023/8/34機組的自動控制數(shù)字量隨時間的變化2023/9/65機組的自動控制數(shù)字量隨時間的變化2023/8/35機組的自動控制二進制量（開關量）隨時間的變化2023/9/66機組的自動控制二進制量（開關量）隨時間的變化2023/8/36機組的自動控數(shù)字量舉例2023/9/67機組的自動控制數(shù)字量舉例2023/8/37機組的自動控制3.自動控制的類別及方法3.1閉環(huán)控制3.1.1閉環(huán)控制的范疇檢測被控設備的某個輸出參數(shù)與該參數(shù)給定值（期望值）之間的偏差，對此偏差進行處理（PID運算）后輸出對被控設備的調(diào)節(jié)命令，以減少和消除偏差，使輸出參數(shù)達到該參數(shù)的給定值。它是一種“檢測偏差、消除偏差”的控制。水電廠的調(diào)速器和勵磁調(diào)節(jié)器是實現(xiàn)此類控制的設備。2023/9/68機組的自動控制3.自動控制的類別及方法3.1閉環(huán)控制2023/8/383.自動控制的分類3.1.2閉環(huán)控制的特點1）被控量是模擬量。但在采用計算機實現(xiàn)閉環(huán)控制時，必須在數(shù)值上和時間上將模擬量離散化，轉化為斷續(xù)采樣、數(shù)值不連續(xù)的數(shù)字量。2）經(jīng)典的控制方式是PID控制，建立在狀態(tài)方程基礎上的現(xiàn)代控制理論也已經(jīng)在許多控制領域應用，但PID仍然是最常見的控制方式。2023/9/69機組的自動控制3.自動控制的分類3.1.2閉環(huán)控制的特點2023/8/3.1.3閉環(huán)控制舉例2023/9/610機組的自動控制3.1.3閉環(huán)控制舉例2023/8/310機組的自動控制3.2邏輯控制3.2.1邏輯控制的范疇控制設備根據(jù)輸入信號的組合，按照預定的規(guī)律輸出操作命令。3.2.2邏輯控制的分類：第一類為組合邏輯控制,其輸出只取決于當前輸入變量的邏輯組合，與此前的輸入變量取值無關。第二類為順序邏輯控制，即帶記憶的邏輯控制，其輸出不但與當前輸入變量的邏輯組合有關，還與此前的輸入變量取值有關。2023/9/611機組的自動控制3.2邏輯控制3.2.1邏輯控制的范疇2023/8/31組合邏輯舉例2023/9/612機組的自動控制組合邏輯舉例2023/8/312機組的自動控制帶記憶的邏輯控制2023/9/613機組的自動控制帶記憶的邏輯控制2023/8/313機組的自動控制3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）1）IEC60848SpecificationlanguageGRAFCETforSequentialFunctionCharts2）GB/T15969.3（等效采用IEC61131.3）可編程序控制器第3部分編程語言以上標準中都對SFC即“順序功能圖”作了規(guī)定。“順序功能圖”既是一種清晰的分析和描述方法，又是一種嚴密的編程語言。已在各個工業(yè)領域廣泛應用.2023/9/614機組的自動控制3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）與其他描述SFC順序邏輯控制的方法相比，SFC既簡單，又清晰嚴格。文字敘述順序邏輯控制的缺點是，當有多種可能的選擇時，文字敘述會導致“歧路亡羊”。舊式框圖分不清輸入和輸出、條件和動作,很不嚴密。借用計算機軟件流程形式的框圖是嚴密的,但不便于轉化為PLC程序。2023/9/6機組的自動控制153.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）不嚴密的流程框圖和計算機程序式的流程框圖2023/9/6機組的自動控制16不嚴密的流程框圖和計算機程序式的流程框圖2023/8/3機組3.2邏輯控制

3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）2023/9/617機組的自動控制3.2邏輯控制

3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）3.2邏輯控制

3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）SFC由步、有向連線和轉換組成1）步：系統(tǒng)的狀態(tài)，與一個或多個動作相聯(lián)系。當它被激活，即處于活動狀態(tài)時，相關聯(lián)的動作將被執(zhí)行。當它復歸,即處于非活動狀態(tài)時，相關聯(lián)的動作停止執(zhí)行。所謂動作，可以使啟動一臺電動機，開啟一個閥門，點亮一個信號燈，或是啟動一個內(nèi)部的計時器或計數(shù)器。一個步也可以沒有相關連的動作，這種步稱為等待步。2023/9/618機組的自動控制3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC3.2邏輯控制

2）轉換：只有當轉換的邏輯值為真，即等于1時，下一步才有可能會轉化為活動狀態(tài)。轉換可以是一個邏輯量，也可以是由多個邏輯量組成的邏輯式。這些邏輯量可以是來自被控制過程的信號，如溫度信號器、行程開關、轉速信號流量開關或液位開關，也可以是控制器內(nèi)部的內(nèi)部變量或計時器、計數(shù)器等。轉換經(jīng)常是上一步動作結果的反饋信號。2023/9/619機組的自動控制3.2邏輯控制2）轉換：只有當轉換的邏輯值為真，即等于13.2邏輯控制

只有上一步處于活動狀態(tài)時，轉換的邏輯值為真才會造成下一步的激活，下一步一旦激活，上一步就會復歸為非活動狀態(tài)。如果希望有些動作不隨步的復歸而停止執(zhí)行，或希望有些動作延時開始或延時停止，則需在這些動作旁加上特別符號標明。3）有向連線：順序功能圖依次推進的路線。如無箭頭，默認方向是自上而下。2023/9/620機組的自動控制3.2邏輯控制只有上一步處于活動狀態(tài)時，轉換的邏輯值為真

3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法

4）含同時序列和選擇序列的SFC

2023/9/621機組的自動控制

3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法

4）含3.3自動控制分類及解決方法小結

2023/9/622機組的自動控制3.3自動控制分類及解決方法小結

2023/8/322機組2023/9/6機組的自動控制234.水輪發(fā)電機組的啟?？刂扑啺l(fā)電機組有三種工況：靜止、發(fā)電、調(diào)相常規(guī)機組極少采用調(diào)相運行，所以實際上只有兩種工況：靜止與發(fā)電。工況轉換也就是開機與停機。開機與停機的順序控制流程與機組的型式有關?；炝鳈C組、軸流機組、燈泡機組、沖擊式機組和抽水蓄能機組的控制流程各不相同，但共同之處為主。以下的流程以混流機組為例。2023/8/3機組的自動控制234.水輪發(fā)電機組的啟?？?023/9/6機組的自動控制242023/8/3機組的自動控制242023/9/6機組的自動控制252023/8/3機組的自動控制252023/9/6機組的自動控制262023/8/3機組的自動控制262023/9/6機組的自動控制272023/8/3機組的自動控制272023/9/6機組的自動控制282023/8/3機組的自動控制282023/9/6機組的自動控制292023/8/3機組的自動控制295.故障導向安全（fail-safe）5.1故障導向安全的定義：防止個別元件的故障導致全系統(tǒng)的致命故障的設計原則。5.2發(fā)展史：最早出現(xiàn)于證券業(yè)，投資者用于防止個別的決策錯誤導致完全破產(chǎn)的投資策略。此后應用到鐵路運輸業(yè)，防止個別元件故障導致重大設備和人員安全事故。例如，在信號系統(tǒng)出現(xiàn)問題導致情況不明時，停止運行。下圖中，鐵道占位發(fā)紅燈信號，鐵路斷裂、信號電源或線路故障，也發(fā)紅燈信號。2023/9/6機組的自動控制305.故障導向安全（fail-safe）5.1故障導向安全的Fail-safe圖解2023/9/6機組的自動控制31Fail-safe圖解2023/8/3機組的自動控制31水電站如何實現(xiàn)“故障導向安全”“失電停機”是在水電站“故障導向安全”的重要措施。例如，在調(diào)速器失去控制電源時，事故電磁閥自動切換油路關閉導葉停機。LCU失去雙重控制電源時，啟動后備PLC啟動停機流程關閉導葉、跳閘停機。“失電停機”在國外的水電站廣泛應用。甚至被當做“默認”的方案。我國的傳統(tǒng)做法是“失電維持運行”，在電力緊張的歷史背景下有其合理性，但不適用于無人值班和“無人值班”（少人值守）的電站。2023/9/6機組的自動控制32水電站如何實現(xiàn)“故障導向安全”“失電停機”是在水電站“故障導電監(jiān)會文件電監(jiān)會電監(jiān)安全【2009】58號文件“關于吸取俄羅斯薩揚事故教訓，進一步加強安全監(jiān)督管理的意見”要求：“應根據(jù)水電站的重要性及規(guī)模，考慮機組保護和控制裝置采用“失電動作”規(guī)則的必要性，在機組的保護和控制回路電壓消失時，相關保護和控制能夠自動動作關閉導水機構?！倍砹_斯薩揚電站損壞機組重新投產(chǎn)時，調(diào)速器已改用“失電停機”設計。2023/9/6機組的自動控制33電監(jiān)會文件電監(jiān)會電監(jiān)安全【2009】58號文件“關于吸取俄羅