本發(fā)明涉及一種水電站調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)提高功率調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于電網(wǎng)頻率波動頻繁，所以調(diào)速器進入一次調(diào)頻也十分頻繁，一次調(diào)頻與功率調(diào)節(jié)的相互矛盾，容易誘發(fā)機組負荷大幅波動，一次調(diào)頻動作期間由于水頭不同會導(dǎo)致的功率越限或調(diào)節(jié)量不夠。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種水電站調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)提高功率調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)。

本發(fā)明提供的一種水電站調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)提高功率調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)；包括監(jiān)控系統(tǒng)、控制單元以及調(diào)速器；

所述監(jiān)控系統(tǒng)接收agc信號接收端口和人工操作面板，將接收到的信號傳輸?shù)娇刂茊卧?/p>

所述控制單元接收監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的調(diào)節(jié)命令，將命令轉(zhuǎn)化為模擬量下發(fā)給調(diào)速控制器，同時也接收調(diào)速控制器反饋的功率值信號傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)；

所述調(diào)速器接收控制單元的模擬量并進行pid調(diào)節(jié)處理，然后調(diào)節(jié)水輪機導(dǎo)葉的開度，并將導(dǎo)葉開度反饋給控制單元。

所述調(diào)速器啟用功率調(diào)節(jié)模式并保留原開度模式，運行人員根據(jù)需要選擇調(diào)節(jié)模式為開度調(diào)節(jié)或功率調(diào)節(jié)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)選擇的調(diào)節(jié)方式發(fā)相應(yīng)控制信號至調(diào)速器控制器，調(diào)速器控制器根據(jù)監(jiān)控命令在功率調(diào)節(jié)模式和開度調(diào)節(jié)模式間進行切換。

所述功率調(diào)節(jié)模式下調(diào)速器功率目標值為功率給定與一次調(diào)頻疊加量；頻率偏離死區(qū)，實發(fā)功率為功率給定值與一次調(diào)頻動作量的疊加量；頻率回到死區(qū)內(nèi)，實發(fā)功率為上位機下發(fā)的給定功率，響應(yīng)agc的指令變化。

所述調(diào)速器在開度模式下監(jiān)控系統(tǒng)持續(xù)發(fā)有功給定值信號給調(diào)速器，并且在每次設(shè)定值變化后自動發(fā)“激活功率給定”信號至調(diào)速器以使新的設(shè)定值在調(diào)速器側(cè)生效。在調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模式下，監(jiān)控系統(tǒng)不再輸出調(diào)節(jié)脈沖信號，由調(diào)速器系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控發(fā)出的持續(xù)的4～20ma有功設(shè)定和有功實發(fā)信號進行功率閉環(huán)調(diào)節(jié)。

所述功率調(diào)節(jié)模式下一次調(diào)頻動作時，機組實發(fā)功率為功率給定值與一次調(diào)頻動作疊加量，頻率回到死區(qū)內(nèi)，響應(yīng)agc的指令變化，實發(fā)功率為上位機下發(fā)的功率給定。

所述功率模式載運行時如果功率給定輸入有故障，調(diào)速器自動切為開度模式運行，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)調(diào)速器的模式信號切換相應(yīng)的控制方式。

本發(fā)明的有益效果在于：使用調(diào)速器系統(tǒng)自身具備的功率調(diào)節(jié)功能，考慮到調(diào)速器作為機組功率調(diào)節(jié)的直接動作機構(gòu)，其調(diào)節(jié)響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)精度均優(yōu)于監(jiān)控調(diào)節(jié)，因此調(diào)速器采用功率模式運行，由監(jiān)控lcu將負荷設(shè)定通過模出方式送至調(diào)速器，在調(diào)速器形成功率閉環(huán)，由調(diào)速器完成機組功率調(diào)節(jié)，消除一次調(diào)頻動作期間由于水頭不同導(dǎo)致的功率越限或調(diào)節(jié)量不夠的缺陷，：調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)避免了監(jiān)控閉環(huán)調(diào)節(jié)時調(diào)節(jié)指令需經(jīng)過多道轉(zhuǎn)換，提高了功率調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度，避免了因調(diào)節(jié)速率不滿足電網(wǎng)要求而被考核，提高了企業(yè)發(fā)電效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的流程圖；

圖3是本發(fā)明功率閉環(huán)調(diào)節(jié)程序圖；

具體實施方式

下面進一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。

如圖1、圖2所示的一種水電站調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)提高功率調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)；包括監(jiān)控系統(tǒng)、控制單元以及調(diào)速器；

所述監(jiān)控系統(tǒng)接收agc信號接收端口和人工操作面板，將接收到的信號傳輸?shù)娇刂茊卧?/p>

所述控制單元接收監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的調(diào)節(jié)命令，將命令轉(zhuǎn)化為模擬量下發(fā)給調(diào)速控制器，同時也接收調(diào)速控制器反饋的功率值信號傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)；

所述調(diào)速器接收控制單元的模擬量并進行pid調(diào)節(jié)處理，然后調(diào)節(jié)水輪機導(dǎo)葉的開度，并將導(dǎo)葉開度反饋給控制單元。

所述調(diào)速器啟用功率調(diào)節(jié)模式并保留原開度模式，運行人員根據(jù)需要選擇調(diào)節(jié)模式為開度調(diào)節(jié)或功率調(diào)節(jié)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)選擇的調(diào)節(jié)方式發(fā)相應(yīng)控制信號至調(diào)速器控制器，調(diào)速器控制器根據(jù)監(jiān)控命令在功率調(diào)節(jié)模式和開度調(diào)節(jié)模式間進行切換。在監(jiān)控系統(tǒng)中增加3個脈沖型開出信號，定義為：投調(diào)速器功率調(diào)節(jié)、投調(diào)速器開度調(diào)節(jié)、激活功率給定。前兩個信號分別用于控制選擇調(diào)速器的調(diào)節(jié)方式，最后一個開出信號用于激活調(diào)速器側(cè)功率給定值生效。

所述功率調(diào)節(jié)模式下調(diào)速器功率目標值為功率給定與一次調(diào)頻疊加量；頻率偏離死區(qū)，實發(fā)功率為功率給定值與一次調(diào)頻動作量的疊加量；頻率回到死區(qū)內(nèi)，實發(fā)功率為上位機下發(fā)的給定功率，響應(yīng)agc的指令變化。

所述調(diào)速器在開度模式下監(jiān)控系統(tǒng)持續(xù)發(fā)有功給定值信號給調(diào)速器，并且在每次設(shè)定值變化后自動發(fā)“激活功率給定”信號至調(diào)速器以使新的設(shè)定值在調(diào)速器側(cè)生效。在調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模式下，監(jiān)控系統(tǒng)不再輸出調(diào)節(jié)脈沖信號，由調(diào)速器系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控發(fā)出的持續(xù)的4～20ma有功設(shè)定和有功實發(fā)信號進行功率閉環(huán)調(diào)節(jié)。在監(jiān)控系統(tǒng)增加3個開入信號，定義為：調(diào)速器在功率調(diào)節(jié)模式、調(diào)速器在開度調(diào)節(jié)模式。2個信號用于顯示和判斷當(dāng)前調(diào)速器的實際調(diào)節(jié)模式。在監(jiān)控系統(tǒng)增加1個4～20ma模出信號，定義為：機組有功實發(fā)值。信號輸出至調(diào)速器系統(tǒng)用于調(diào)速器系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)。

所述功率調(diào)節(jié)模式下一次調(diào)頻動作時，機組實發(fā)功率為功率給定值與一次調(diào)頻動作疊加量，頻率回到死區(qū)內(nèi)，響應(yīng)agc的指令變化，實發(fā)功率為上位機下發(fā)的功率給定。為配合一次調(diào)頻工作，在功率閉環(huán)模式下，監(jiān)控輸出的有功設(shè)定值僅隨上位機agc或人工設(shè)定變化，不隨實發(fā)值變化，調(diào)速器在動將一次調(diào)頻動作量疊加至有功設(shè)定值。

所述功率模式載運行時如果功率給定輸入有故障，調(diào)速器自動切為開度模式運行，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)調(diào)速器的模式信號切換相應(yīng)的控制方式。為保證調(diào)節(jié)方式切換時不會造成負荷波動，不論調(diào)速器是在開度調(diào)節(jié)模式還是功率調(diào)節(jié)模式，監(jiān)控系統(tǒng)有功設(shè)定值信號持續(xù)輸出到調(diào)速器系統(tǒng)。在調(diào)速器系統(tǒng)功率故障或監(jiān)控自身有功測量異常的情況下，調(diào)節(jié)方式均自動切換為開度調(diào)節(jié)方式，故障信號消失后調(diào)節(jié)方式不進行自動切換，由運行人員視情況手動切換。

實施例1，

1.1機組功率由監(jiān)控閉環(huán)改為由調(diào)速器閉環(huán)，將調(diào)速器由開度模式變更為功率模式運行。

1.1.1更改的電氣參數(shù)：

a機開度偏差開方向比例系數(shù)，改之前：10，改之后：20。

b機開度偏差開方向比例系數(shù)，改之前：5，改之后：20。

1.1.2a機主配零點，改之前：10，改之后：2610。

1.1.3b機主配零點，改之前：10，改之后：2610。

1.1.4a機功率給定測量零點(新增)，改之后：2480，工程零點：0mw，測量增益：9999，工程增益：300

1.1.5a機功率反饋標定測量零點(新增)，改之后：2019，工程零點：0mw，測量增益：9999，工程增益：342

1.1.6b機功率給定測量零點(新增)，改之后：2480，工程零點：0mw，測量增益：9999，工程增益：300

1.1.7b機功率反饋標定測量零點(新增)，改之后：2019，工程零點：0mw，測量增益：9999，工程增益：342

1.2增加的模件：

1.2.1模擬量轉(zhuǎn)換器：

此次增加的模擬量轉(zhuǎn)換器型號為：t1c3c-v24

具體參數(shù)為：

輸入信號：dc4——20ma

輸出信號：dc4——20ma

1.2.2主配反饋電源板：

此次增加的主配反饋電源板型號為：su10-24d12

具體參數(shù)為：

輸入信號：dc4——20ma

輸出信號：dc4——20ma

1.3調(diào)速器內(nèi)部程序修改：

在監(jiān)控系統(tǒng)中增加3個脈沖型開出信號，定義為：投調(diào)速器功率調(diào)節(jié)、投調(diào)速器開度調(diào)節(jié)、激活功率給定。前兩個信號分別用于控制選擇調(diào)速器的調(diào)節(jié)方式，最后一個開出信號用于激活調(diào)速器側(cè)功率給定值生效。在監(jiān)控系統(tǒng)增加3個開入信號，定義為：調(diào)速器在功率調(diào)節(jié)模式、調(diào)速器在開度調(diào)節(jié)模式。2個信號用于顯示和判斷當(dāng)前調(diào)速器的實際調(diào)節(jié)模式。在監(jiān)控系統(tǒng)增加1個4～20ma模出信號，定義為：機組有功實發(fā)值。信號輸出至調(diào)速器系統(tǒng)用于調(diào)速器系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)。調(diào)速器di增加由lcu送來的開度模式\功率模式切換命令和功率給定激活命令，do增加頻率模式、開度模式反饋信號送監(jiān)控lcu；

1.4功率閉環(huán)改造后的試驗：

1.4.1調(diào)速器內(nèi)部接線完畢，并更換完模件；監(jiān)控內(nèi)部接線完畢，并更換完模件；調(diào)速器和監(jiān)控接線完畢，并進行了對點，經(jīng)試驗動作正常。

1.4.2對1號機調(diào)速器開關(guān)機時間進行了測試。測得的開機時間為19.47s，關(guān)機時間為14.78s，而董箐發(fā)電廠調(diào)速器開關(guān)機時間的調(diào)保計算整定值分別為20±1s，14±1s。經(jīng)過試驗1號機調(diào)速器開關(guān)機時間均滿足要求。

1.4.32013年12月27日上午，調(diào)速器進行靜態(tài)故障模擬試驗。試驗檢測了1號機調(diào)速器在功率模式和開度模式之間的切換、運行模式切換、模擬機頻斷線、交直流電源斷電和功率信號斷線等。試驗結(jié)果滿足要求。

1.4.52013年12月27日下午15:00——19：50，1號機調(diào)速器進行帶負荷試驗。試驗檢測了1號機調(diào)速器并網(wǎng)運行時在功率模式和開度模式之間的切換、運行模式切換、模擬機頻斷線、交直流電源斷電和功率信號斷線等。試驗結(jié)果滿足要求。

1.4.6調(diào)速器進行了功率模式下的負荷擾動。試驗完成了負荷擾動量為10mw、20mw、30mw和50mw的測試(現(xiàn)董箐發(fā)電廠調(diào)速器的負荷調(diào)節(jié)步長為50mw)。其中，a機50mw負荷擾動時間為：21.5s，試驗結(jié)果滿足南網(wǎng)負荷調(diào)節(jié)要求，負荷調(diào)節(jié)過程平穩(wěn)，沒有超調(diào)量。之后又完成了開度模式下負荷變化量為50mw的擾動試驗。其中，a機50mw負荷擾動時間為：31.2s，且功率模式下的負荷擾動比開度下更穩(wěn)定。

1.4.7投入1號機組agc，退出正在并網(wǎng)帶負荷運行的3號機組agc功能，通過改變在“開度調(diào)節(jié)”模式下運行的3號機組的負荷來檢驗1號機組負荷的變化情況。試驗完成了負荷擾動量為30mw和50mw的測試。其中，a機50mw負荷擾動時間為：20.1s，試驗結(jié)果滿足南網(wǎng)負荷調(diào)節(jié)要求，負荷調(diào)節(jié)過程平穩(wěn)，沒有超調(diào)量。之后又完成了開度模式下負荷變化量為50mw的擾動試驗。其中，a機50mw負荷擾動時間為：30s，且功率模式下的負荷擾動比開度下更穩(wěn)定。

1.4.81號機組進行了功率模式下，機組由0負荷升至滿負荷的試驗(負荷增減步長為50mw)。1號機組在功率模式下升負荷時，負荷調(diào)節(jié)穩(wěn)定，沒有超調(diào)量，試驗過程中未發(fā)現(xiàn)自動降負荷的情況。整個試驗時間為223.5s。升至滿負荷后，負荷又平穩(wěn)的降至0，整個試驗時間為264.5s。

1.4.91號機組進行了功率模式下，機組由0負荷升至滿負荷的試驗(負荷增減步長為15mw)，另外又完成了開度模式下機組從0負荷增到220mw的試驗(負荷增減步長分別為15mw和50mw)。所有試驗均正常、平穩(wěn)的完成。試驗中沒有異常情況發(fā)生。經(jīng)過分析比較，在功率模式下，相同步長的帶負荷過程中，功率模式的負荷調(diào)節(jié)時間較開度模式快，而且負荷調(diào)節(jié)過程比開度調(diào)節(jié)更加穩(wěn)定。