单元自动控制装置的软件设置

以水力发电机组起动、停机以及实时数据处理中有关程序编制方法分别加以讨论。

1.响应上级计算机的主控命令

单元自动控制装置接收到主控命令后立即引起中断响应，执行一段分析命令性质的判断程序，确定任务的内容并转向执行该任务的程序。当任务执行完毕后返回退出中断响应程序。主控命令响应程序流程图如图6-11所示。

图6-11　主控命令响应程序流程图

2.机组起动

以混流式水轮发电机组为例。当水轮发电机接收到开机命令后，开机程序由中断响应任务管理调用。首先检查开机条件是否满足。开机条件包括进水闸门和尾水闸门已提起，油压装置、顶盖排水装置处于“自动”位置，制动闸处于无压状态，发电机断路器和励磁开关未投入，事故电磁阀和事故配压阀已复归，油压正常，若上述条件任何一项不满足，将给出开机失败信号并退出开机程序。开机条件满足后立即起动辅助设备，当冷却水、润滑水已给上，接力器锁定已拔出后投入功调装置。然后将调速器开度限制机构和导水机构打到空载位置。当转速达到90%额定转速时，投入励磁开关。当发电机电压达到正常时投入同期装置。如果不是调相命令，则将开度限制机构打开到全开位置，准备带上负荷，开机结束。开机流程如图6-12所示。

图6-12　开机程序流程图

3.机组停机

机组停机分正常停机和紧急停机两种。正常停机是在负荷减至空载的情况下将断路器断开并同时关闭导水机构、退出功调装置，断开励磁开关。当转速低于额定转速30%时，起动制动闸作用于制动，停止辅助设备。

紧急停机是指在停机命令发出后首先要执行断开发电机断路器，同时起动事故停机电磁阀，有时还要关闭进水闸门。然后执行与正常停机相同的程序。停机流程见图6-13所示。

图6-13　停机程序流程图

4.事件记录

水电站生产过程的状态量数量较多，需对状态量进行编组，由计算机根据程序设定采集。程序采集的方式有两种：一是状态变化必须立即由计算机取入，登记事件发生的时间和异变前后的状态，常采用外部状态异变中断的方法。发生事件即引起中断请求，同时外部硬件把发生事件的一组信号寄存在中断寄存器中，计算机立即响应，记录事件发生的时间，随即读取中断字，由中断字提取异变字，并检出异变信号。图6-14示出了由中断方式进行事件记录的程序。另一种方式是由计算机查询状态变化，记录在这一时段中发生状态异变的对象。

图6-14　中断方式事件记录程序示意图

状态的异变用一条异或指令就可判定。如果某组开关原状态为11100111（若定义“1”为合闸状态，“0”为断开状态），并存放在指定的寄存器中，现时刻采集的该组状态为11110011，将原状态与现状态异或运算，则有

图6-15　模拟量采集流程框图

于是可以得到D2代表的开关变位，由合闸状态断开；而D5代表的开关变位，由断开状态闭合。

5.模拟量数据采集和处理(www.xing528.com)

数据采集由任务管理调用。首先对各模拟量采样，存入相应的存储单元。为了保证数据的正确性，一般都必须采取数字滤波。对于需要监视的物理量，滤波后进行标度变换将所得参数送变送器；判断是否越限，如果越限则转向越限处理程序，如图6-15所示。

（1）数字滤波。数字滤波是通过一定的计算程序对采样信号进行平滑加工，消除或减少各种干扰和噪声，提高其有用信号。通过软件数字滤波的常用方法有：程序判断滤波法、算术平均滤波、加权平均滤波和一阶滞后滤波。

（2）标度变换。生产过程中存在各种各样的物理量，如温度、压力、流量、电流、电压等，它们有着不同的数值和量纲。因此必须将所有待测的参数都要经过变送器转换成A/D转换器所能接受的标准电压，如统一变换为0～5V直流电压（把它称为标度变换），再由A/D转换成数字量。实际物理参数由线性转换器（或一次仪表）输出呈线性关系时，从模拟量变为数字量的关系如图6-16所示，变换式为

式中 A0——一次测量仪表的下限；

Am——一次测量仪表的上限；

Ax——实际物理参数量；

N0——仪表下限所对应的数字量；

Nm——仪表上限所对应的数字量；

Nx——实际物理参数数值所对应的数字量。

A0、Am、N0、Nm对于某一待测参数来说，其值是常数。当A0和N0设定为0时，数字量Nx转换为对应实际物理参数Ax，此时式（6-1）可写成

图6-16　标度变换示意图

式（6-2）为线性转换关系条件下的标度算式，当具体参数的一次仪表量程已知时，Am/Nm为一常数，称为标度系数。

当实际仪表输出与实际参数量是非线性关系时，则其标度公式应根据具体问题确定。例如水轮机的过流量用蜗壳断面测流法来测取时，当已知蜗壳测流系数K时，可按式（6-3）计算水轮机流量。

式中 ΔP——断面测点压差。

当计算机测得断面压差ΔP的数字量为Nx，考虑下限值Q0=0及N0=0时，则流量的标度变换式为

式中 Qm——对应压差上限ΔPm的流量上限。

（3）越限报警处理。为了保证水电站生产安全可靠，对重要的参数一般都设有上、下限检查和报警系统。当处于非正常状态时，提醒运行人员注意或采取紧急措施。

采样参数经滤波和标度变换后与该参数的上、下限给定值进行比较，作出判断。当越限时程序转向报警，并作用声光信号。对于转速飞逸、冷却水中断等物理参数，若连续N次报警，说明系统存在故障，应转向处理程序、或作用于紧急停机、或作用于备用设备、或指示人工干预。