PLC异构发电控制系统设计

【摘 要】异构发电控制主要用于控制一个相同系统的发电机组群并入到另一个相同系统的发电机组群时，能够实现两个不同系统发电机组群组网发电的稳定运行。本控制系统中的PLC通过Ethernet与单机具有ECU系统的发电机组群进行通信，读取其中每台机组的运行参数，并对每台机组目标功率值进行实时设定，这样可实现两个不同系统发电机组群在一起组网发电。

【关键词】PLC；机组；并网；并机；目标功率

引言

在以内燃机为原动机的两个不同系统发电机组群中，一般同一厂家机组会采用相同控制系统，机组群并机时能够自动实现功率分配，但是当两个不同厂家机组在一起并机时，由于各自机组控制系统很难相同，导致不能直接实现自动并机，为解决该问题，我们采用相对并机的控制方法，只需控制其中某一厂家机组群，逐一并入另一厂家正在并机发电的机组群中，并根据电网总负荷的变化，不断地调整前者机组群中每台在发电机组的目标功率，这样既能让被并机组群不改变固有并机模式，又能控制并网机组能够按需发电，并且确保电网的安全运行。

1 异构发电控制原理

首先确定并网机组群（以下简称为A）和被并机组群（以下简称为B）， 异构发电控制系统仅作用于A，当A中有机组并向正在发电的B时，PLC能够对该机组目标功率进行动态设定，使其平稳加载到预计目标功率，以确保A、B组网发电的稳定运行，当PLC检测到B中所有机组都停止发电时，立即向A中机组控制系统同时发出并机信号，激活A固有的并机模式，一般当用电负荷长期较低时，并考虑到B发电成本明显比A高，才会出现A并机发电的情况。

2 异构发电控制过程分析

异构发电控制系统是将PLC作为控制核心，把以太网交换机作为数据链路的中间媒介，通过Ethernet的Modbus TCP/IP通信协议，实现PLC同HMI和各个发电机组系统ECU之间的数据交换。异构发电控制系统的控制参数设置和运行管理的操作通过HMI完成，同时系统可以实现对发电机组运行数据读取和控制数据写入。PLC通过本身自带的数字量输入接口从被并机组群得到并网闭合信号后，数字量输出通道将断开信号输出给继电器，此时发电机组系统中的功率管理模块根据此继电器常闭触点的闭合信号转入并网控制模式，在PLC中通过编程算法快速检测各发电机组的系统ECU通信是否正常，如果某台发电机组的系统ECU通信正常并且正在发电过程中，PLC系统继续对该机组目标功率进行实时控制，否则暂停控制该机组的目标功率，并报警提示该机组的系统ECU通信故障。PLC与电量测量仪表通过RS484串口通信读取总负荷的实时有功功率，作为系统对发电机组系统ECU的总体目标功率控制的参考数据。PLC一旦检测到并网信号断开，通过本身自带的数字量输出通道将闭合信号输出给继电器，此时发电机组系统中的功率管理模块根据继电器常闭触点的断开信号转入并机控制模式。

2.1 并网控制过程

PLC实时采集总负荷的有功功率（以下简称为总功率），作为功率控制的基准。当PLC判断出A中实际在发电机组输出功率之和+设定差值1≥总功率时，控制器按照总功率值减去设定差值1计算出总目标功率，然后按照最优算法向正在发电的机组进行合理的目标功率分配，以提前保护电网免受冲击。当输出功率之和+设定差值2≤总功率时，PLC按照相应算法向正在发电的机组进行适当的目标功率设定，如果分配给某台机组的目标功率超出其最大设定目标功率值时，改机组按照最大设定目标功率输出。

PLC系统能够捕捉到某台发电机组正合闸时布尔值的正跳变，此时系统将计算分配给该机组的目标功率值，按照参数设定中的单位时间（S）增加一定功率值（kW）的方法，将输出目标功率值均匀递增的输出给机组系统ECU，这种稳态加载控制对该机组在停机后第一次合闸后的运行稳定性尤为必要，同时对整个电网冲击影响降至最低。

如果某台在发电机组需要在定值功率输出条件下进行性能检测时，可以将本台机组的控制模式打到手动控制模式，输入一个固定目标功率值，待该机组性能检测完成后再切换回自动控制模式。

2.2 并机控制过程

PLC向A发出并机信号后，不再对机组目标功率进行设定，此时目标功率控制权移交给A中机组控制系统，此时电网完全按照A固有的并机模式发电。

3 设备选型和硬件连接

PLC选用施耐德的TM258LD42DT控制器，该PLC性价比高，本身具有Ethernet接口，无需扩展模块，在网络中既能做主站，又能做从站，另外还有一个串口支持RS485通信，恰好满足整个系统的通信需要。系统需要的数字量输入输出信号，通过PLC控制器本体的IO通道便能实现。HMI选用昆仑通太的TPC7062K触摸屏，该屏经济适用，本身具有Ethernet接口，配置为主站，用于本控制系统的人机交互，友好的界面有助于操作人员轻松完成对系统控制参数的设置和系统运行管理的操作。电量测量仪表选用施耐德的PM210MG，该仪表测量精度高，响应速度块，并且支持RS485通信，用于给PLC传送总有功功率参数，作为PLC对发电机组系统ECU的总体目标功率控制的实时参考数据。

4 结束语

PLC异构发电控制系统使得两个不同系统发电机组群组网发电成为可能，并且对保护电网安全和维持电网的稳定运行起着至关重要的作用。

参考文献：

[1]M218SoMachine指令手册[Z].施耐德电气中国.

[2]杨新民.电力系统综合自动化[M].北京：中国电力出版社.2008.