小型水电站综合自动化系统设计研究
|
摘要
本文在对小型水电站综合自动化系统结构进行研究的基础上，完成了某小型水电站的综合自动化系统的计算机监控系统及二次保护系统的设计、安装和调试工作。
系统为上、下两级结构，本文在下位机即现地控制单元(LCU)中，采用PLC设计并实现了水轮机组的自动程序控制、功率调节、同期并网及发电机转速的监控等任。LCU可以完成接受上位机的命令，实现按给定负荷曲线运行，或按上下游水位优化运行。并结合水电站机组控制，提出了一种在完成相同任务的前提下减少PLC输入点的新方法；在上位机中完成了水电站监控系统的各种监控画面设计，特别是“组态王”软件与外部EXCEL数据软件的连接，解决了“组态王”软件报表功能差的问题。本文完成了上下位机通信驱动程序的编制、电站报表的智能管理等工作。
在对水轮机调速器中常规PID控制算法进行分析、研究的基础上，提出了模糊PID控制的设想，并进行了仿真研究，结果表示该算法具有良好的适应性和鲁棒性，能满足水轮机非线性、时变、非最小相位复杂调速系统的控制要求。
On the basis of research to a mini type hydropower station comprehensive automation system, this paper has accomplished the research & development of the computer supervision & controller
This system can be divided into remote unit and local unit. In the Local Control Unit (LCU),with the help of PLC ,we achieved many assignment, such as the automatic control program, power modulation connecting to the power network at the same term , monitoring the rotate speed of generator , and so on. Also, combined with the control of hydraulic turbine, we have raised a new way to reduce the input points of the PLC. The Local Control Unit (LCU) can receive commands from the remote unit and run according to the given load curve or run with the optimization of the upward or backward position. The remote unit realized kinds of control menus of the station's control system, especially the connection of the software of the King Configuration to the database designed by Excel, which have made up the defects of the report forms of the King Configuration. This paper also finished the design of communication's drive programs between the remote and local unit, the intelligent management of report" forms, etc. And ba
sed on the analysis and researches to the existent problems of classical PID control algorithm of hydraulic turbine governor, we put forward the assumption of fuzzy PID controller, and did some simulation. The adaptability and robustness of the fuzzy PID control algorithm came out good enough to meet the requirements of complex system, such as non-linearity, timing, non-least phase and so on.
系统为上、下两级结构，本文在下位机即现地控制单元(LCU)中，采用PLC设计并实现了水轮机组的自动程序控制、功率调节、同期并网及发电机转速的监控等任。LCU可以完成接受上位机的命令，实现按给定负荷曲线运行，或按上下游水位优化运行。并结合水电站机组控制，提出了一种在完成相同任务的前提下减少PLC输入点的新方法；在上位机中完成了水电站监控系统的各种监控画面设计，特别是“组态王”软件与外部EXCEL数据软件的连接，解决了“组态王”软件报表功能差的问题。本文完成了上下位机通信驱动程序的编制、电站报表的智能管理等工作。
在对水轮机调速器中常规PID控制算法进行分析、研究的基础上，提出了模糊PID控制的设想，并进行了仿真研究，结果表示该算法具有良好的适应性和鲁棒性，能满足水轮机非线性、时变、非最小相位复杂调速系统的控制要求。
On the basis of research to a mini type hydropower station comprehensive automation system, this paper has accomplished the research & development of the computer supervision & controller
This system can be divided into remote unit and local unit. In the Local Control Unit (LCU),with the help of PLC ,we achieved many assignment, such as the automatic control program, power modulation connecting to the power network at the same term , monitoring the rotate speed of generator , and so on. Also, combined with the control of hydraulic turbine, we have raised a new way to reduce the input points of the PLC. The Local Control Unit (LCU) can receive commands from the remote unit and run according to the given load curve or run with the optimization of the upward or backward position. The remote unit realized kinds of control menus of the station's control system, especially the connection of the software of the King Configuration to the database designed by Excel, which have made up the defects of the report forms of the King Configuration. This paper also finished the design of communication's drive programs between the remote and local unit, the intelligent management of report" forms, etc. And ba
sed on the analysis and researches to the existent problems of classical PID control algorithm of hydraulic turbine governor, we put forward the assumption of fuzzy PID controller, and did some simulation. The adaptability and robustness of the fuzzy PID control algorithm came out good enough to meet the requirements of complex system, such as non-linearity, timing, non-least phase and so on.
引文
【1】叱志祥 浅谈变电站综合自动化 青海电力 2001年No．2
【2】小型水电站应用微机综合自动化存在的问题 农村电气化 2000年第11期
【3】陈恩文 对小水电自动化若干问题的探讨 广东水利水电 13)，2001：8-8
【4】王玲花，沈祖冶 水轮机调速器控制策略研究综述 水利水电科技进展 22(2)2002：56-58
【5】肖宾 小型水电站综合自动化监控系统的探讨 贵州水力发电 14(1) 2001：61-64
【6】王定一 水电站控制技术 华中理工大学出版社 1988：125-137
【7】童建栋 小型水电站计算机监控技术 中国计划出版社 1999年
【8】李本番 计算机在电力系统中的应用概论 东北电力出版社 1997．10
【9】解建宝等 一种适用欲老电厂改造的全分布监控系统 西北水电 1998．1
【10】邓仲华等 水电站监控系统的完整性控制 武汉水利大学学报 1997(2)
【11】张建荣等 电站分布式监控系统的建摸支撑系统 清华大学学报，1997(2)
【12】无人值守变电站直流系统计算机监控 曹国义，西安理工大学硕士论文，1999年
【13】三凌微型可编程控制器编程手册 三菱电机株式会社 99(1)
【14】审一峰 综合自动化系统在棣山水电站的应用 中国农村水利水电 99．01
【15】张润时 现代化电站综合自动化方案 电力系统自动化 1999年No．22 Vol．23
【16】水电站监控系统中IRMX For Windows与Windows人机界面的DDE通讯及其设计。
【17】孙浩 工业控制组态软件的发展现状及应用 冶金自动化 96．6
【18】智能控制技术在水电厂自动化中的应用 东北水利水电 98．9
【19】栗然 系统专家与神经网络及其结合在电力系统中的应用电力情报 98．1
【20】张建文等 基于模糊数学的变压器故障诊断专家系统高电压技术 98．04
【21】徐文等 模糊辫识在电力设备故障诊断中的应用 电力系统自动化 98．2
【22】徐大可等 人工神经网络在变压器绕组变形诊断中的应用 电力系统自动化 98．3
【23】王钰等 变压器绕组变形检测中的故障判定 电力系统自动化 97．3
【24】王平洋 电力系统自动化与智能技术 电力部电力科学研究院 98．1
【25】王印松等 水轮发电机组有功功率的可变参数PID控制 电力系统自动化 98．1
【26】王增平等 模糊理论在变压器保护中的应用 电力系统自动化 98．2
【27】申新卫等 面向对象的水电厂智能故障诊断系统 电力系统自动化 98．2
【28】文福栓 智能系统在电力系统中的应用国际会议论文述评 浙江大学电机工程系
【29】张学军等 基于正反向推理的电力系统故障诊断 电力系统自动化 98．5
【30】陈华元等 自学习神经模糊负荷频率控制器的研究 电力系统自动化 98．6
【31】韦东等 将嘉量原理用于水电机组的负荷分配 电力系统自动化 97．11
【32】孙增圻等 智能控制理论与技术 清华大学出版社
【33】王生铁等 水电站的控制与维修容错模式极其可靠性分析华中理工大学
【34】郑莉媛 水轮机调节 机械工业出版社
【35】沈宗树 水电站机组稳定与控制 华中理工大学出版社 1988年
【36】徐枋同水电站机组控制计算机仿真 武汉水利大学出版社 1995年
【37】李士勇 模糊控制、神经控制和智能控制理论 哈尔滨工业大学出版社
【38】侯嫒彬等 智能控制技术 北京工业大学出版社
【39】韦巍等 智能控制技术 机械工业出版社
【40】余永权 片机模糊逻辑控制 北京航空航天大学出版社 1995
【41】陶永华等 新型PID控制及应用 机械工业出版社 1998
【42】薛定宇 控制系统计算机辅助设计 东北大学控制仿真研究中心
【43】闻新 MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用，清华大学出版社
【44】李卓 基于Fuzzy推理的自调整PID控制器，控制理论与应用 1997年第二期
【45】李志东 水轮机调节系统模糊控制的仿真，南昌水专学报 2001年第一期
【46】张建明 模糊控制器在水轮机调节中的应用，大电机技术 1993年第四期
【47】纪宗南 Fuzzy-PID控制器的自动调节设计，电气自动化 1996年第一期
【48】巍克新 采用模糊控制工具箱设计模糊控制器的方法，电气传动 1998年第三期
【49】王玲花 水轮机调速器研究综述，水利水电工程2001年第三期
【50】林富华 模糊PID控制技术在水轮机调速系统中的应用，动力工程 1996年第二期
【51】张恩勤 模糊控制系统近年来的研究与发展，控制理论与应用 2001年第一期
【52】彭声亮 模糊控制技术的应用与发展评述 自动化与仪器仪表 1995年第二期
【53】丁辉 国外模糊控制理论和技术的发展概况 自动化与仪器仪表 1995年第三期
【54】汪木兰 模糊控制的回顾和发展趋势，自动化与仪器仪表 1994年第一期
【54】沈宗树 张勇传等 水电站机组稳定与控制 华中理工大学出版社 1988
【55】程远楚 叶鲁卿 水轮机调速器的非线性PID控制 大大电机技术 2002 No1：63～66
【55】Li Zhuo, He Shizhong and Tan Shaohua. A refined on-line rule/parameter adaptive fuzzy controller. Proc.of 3th IEEE Inteernational Conf. on Fuzzy System, 1994,1472-1477
【56】Handschin E et al. Experiences with Two Different Fault Diagnosis system Applying Expert system and Device-specific ANN Techniques In:ISAP'97 1997 111～115
【57】Nagabhushana TN et al. An Adaptive self-constructing RBF Network for Fault Diagnosis of AC-DC systems IN :ISAP' 971997:116～121
【58】Lee HJ et al.An Advanced Fault Diagnosis system & SCADA simulator IN:ISAP'97 1997:122-126
【59】Katsuhiko Ogata Modern Control Engineering (Third Edition) 2000:625～633
【2】小型水电站应用微机综合自动化存在的问题 农村电气化 2000年第11期
【3】陈恩文 对小水电自动化若干问题的探讨 广东水利水电 13)，2001：8-8
【4】王玲花，沈祖冶 水轮机调速器控制策略研究综述 水利水电科技进展 22(2)2002：56-58
【5】肖宾 小型水电站综合自动化监控系统的探讨 贵州水力发电 14(1) 2001：61-64
【6】王定一 水电站控制技术 华中理工大学出版社 1988：125-137
【7】童建栋 小型水电站计算机监控技术 中国计划出版社 1999年
【8】李本番 计算机在电力系统中的应用概论 东北电力出版社 1997．10
【9】解建宝等 一种适用欲老电厂改造的全分布监控系统 西北水电 1998．1
【10】邓仲华等 水电站监控系统的完整性控制 武汉水利大学学报 1997(2)
【11】张建荣等 电站分布式监控系统的建摸支撑系统 清华大学学报，1997(2)
【12】无人值守变电站直流系统计算机监控 曹国义，西安理工大学硕士论文，1999年
【13】三凌微型可编程控制器编程手册 三菱电机株式会社 99(1)
【14】审一峰 综合自动化系统在棣山水电站的应用 中国农村水利水电 99．01
【15】张润时 现代化电站综合自动化方案 电力系统自动化 1999年No．22 Vol．23
【16】水电站监控系统中IRMX For Windows与Windows人机界面的DDE通讯及其设计。
【17】孙浩 工业控制组态软件的发展现状及应用 冶金自动化 96．6
【18】智能控制技术在水电厂自动化中的应用 东北水利水电 98．9
【19】栗然 系统专家与神经网络及其结合在电力系统中的应用电力情报 98．1
【20】张建文等 基于模糊数学的变压器故障诊断专家系统高电压技术 98．04
【21】徐文等 模糊辫识在电力设备故障诊断中的应用 电力系统自动化 98．2
【22】徐大可等 人工神经网络在变压器绕组变形诊断中的应用 电力系统自动化 98．3
【23】王钰等 变压器绕组变形检测中的故障判定 电力系统自动化 97．3
【24】王平洋 电力系统自动化与智能技术 电力部电力科学研究院 98．1
【25】王印松等 水轮发电机组有功功率的可变参数PID控制 电力系统自动化 98．1
【26】王增平等 模糊理论在变压器保护中的应用 电力系统自动化 98．2
【27】申新卫等 面向对象的水电厂智能故障诊断系统 电力系统自动化 98．2
【28】文福栓 智能系统在电力系统中的应用国际会议论文述评 浙江大学电机工程系
【29】张学军等 基于正反向推理的电力系统故障诊断 电力系统自动化 98．5
【30】陈华元等 自学习神经模糊负荷频率控制器的研究 电力系统自动化 98．6
【31】韦东等 将嘉量原理用于水电机组的负荷分配 电力系统自动化 97．11
【32】孙增圻等 智能控制理论与技术 清华大学出版社
【33】王生铁等 水电站的控制与维修容错模式极其可靠性分析华中理工大学
【34】郑莉媛 水轮机调节 机械工业出版社
【35】沈宗树 水电站机组稳定与控制 华中理工大学出版社 1988年
【36】徐枋同水电站机组控制计算机仿真 武汉水利大学出版社 1995年
【37】李士勇 模糊控制、神经控制和智能控制理论 哈尔滨工业大学出版社
【38】侯嫒彬等 智能控制技术 北京工业大学出版社
【39】韦巍等 智能控制技术 机械工业出版社
【40】余永权 片机模糊逻辑控制 北京航空航天大学出版社 1995
【41】陶永华等 新型PID控制及应用 机械工业出版社 1998
【42】薛定宇 控制系统计算机辅助设计 东北大学控制仿真研究中心
【43】闻新 MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用，清华大学出版社
【44】李卓 基于Fuzzy推理的自调整PID控制器，控制理论与应用 1997年第二期
【45】李志东 水轮机调节系统模糊控制的仿真，南昌水专学报 2001年第一期
【46】张建明 模糊控制器在水轮机调节中的应用，大电机技术 1993年第四期
【47】纪宗南 Fuzzy-PID控制器的自动调节设计，电气自动化 1996年第一期
【48】巍克新 采用模糊控制工具箱设计模糊控制器的方法，电气传动 1998年第三期
【49】王玲花 水轮机调速器研究综述，水利水电工程2001年第三期
【50】林富华 模糊PID控制技术在水轮机调速系统中的应用，动力工程 1996年第二期
【51】张恩勤 模糊控制系统近年来的研究与发展，控制理论与应用 2001年第一期
【52】彭声亮 模糊控制技术的应用与发展评述 自动化与仪器仪表 1995年第二期
【53】丁辉 国外模糊控制理论和技术的发展概况 自动化与仪器仪表 1995年第三期
【54】汪木兰 模糊控制的回顾和发展趋势，自动化与仪器仪表 1994年第一期
【54】沈宗树 张勇传等 水电站机组稳定与控制 华中理工大学出版社 1988
【55】程远楚 叶鲁卿 水轮机调速器的非线性PID控制 大大电机技术 2002 No1：63～66
【55】Li Zhuo, He Shizhong and Tan Shaohua. A refined on-line rule/parameter adaptive fuzzy controller. Proc.of 3th IEEE Inteernational Conf. on Fuzzy System, 1994,1472-1477
【56】Handschin E et al. Experiences with Two Different Fault Diagnosis system Applying Expert system and Device-specific ANN Techniques In:ISAP'97 1997 111～115
【57】Nagabhushana TN et al. An Adaptive self-constructing RBF Network for Fault Diagnosis of AC-DC systems IN :ISAP' 971997:116～121
【58】Lee HJ et al.An Advanced Fault Diagnosis system & SCADA simulator IN:ISAP'97 1997:122-126
【59】Katsuhiko Ogata Modern Control Engineering (Third Edition) 2000:625～633
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |