專(zhuān)利名稱(chēng)：一種水電站調(diào)壓井a(chǎn)gc控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力領(lǐng)域，具體涉及一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法。
背景技術(shù)：
水電站引水發(fā)電系統(tǒng)是由管道、明渠和上游水庫(kù)、下游水庫(kù)、機(jī)組、調(diào)壓井、串點(diǎn)、岔點(diǎn)、閘門(mén)等組成的一個(gè)復(fù)雜的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)。調(diào)壓井中會(huì)產(chǎn)生涌浪水位和水波反射，涌浪水位和水波反射的衰減程度決定了此調(diào)壓井還允許有多少可調(diào)節(jié)余量。而涌浪水位和水波反射不容易測(cè)量，從安全考慮，對(duì)幅度不同的功率調(diào)節(jié)，自動(dòng)發(fā)電控制一般固定等待不同長(zhǎng)度的平壓時(shí)間后，才允許下一次調(diào)節(jié)指令。這樣雖然解決機(jī)組的安全性問(wèn)題，但卻使水電站不能連續(xù)響應(yīng)上級(jí)調(diào)度指令，不能滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)水電站自動(dòng)發(fā)電控制的要求。平壓等待時(shí)間水電站機(jī)組運(yùn)行必須受很多因素的限制，故必須對(duì)機(jī)組的運(yùn)行加以限制，為保護(hù)調(diào)壓井運(yùn)行安全，采用保守策略，在某一次功率調(diào)節(jié)后，固定等待一定時(shí)間后才允許下一次功率調(diào)節(jié)，這個(gè)等待時(shí)間就是平壓等待時(shí)間?；谝陨蠁?wèn)題，需要一種算法，在保證安全的前提下，實(shí)時(shí)計(jì)算出調(diào)壓井開(kāi)放的調(diào)節(jié)容量，從而連續(xù)響應(yīng)上級(jí)調(diào)度指令。該算法充分利用設(shè)計(jì)院和相關(guān)規(guī)范指導(dǎo)給出的平壓時(shí)間，將固定的平壓時(shí)間轉(zhuǎn)換成調(diào)壓井閉鎖容量，實(shí)時(shí)計(jì)算每一次有功調(diào)節(jié)在一定時(shí)間后調(diào)壓井閉鎖容量的累加和，然后基于各調(diào)壓井閉鎖容量累加和進(jìn)行水電站可運(yùn)行區(qū)間計(jì)算，然后依據(jù)可運(yùn)行區(qū)間進(jìn)行負(fù)荷分配。調(diào)壓井閉鎖容量是隨時(shí)間連續(xù)變化的衰減量，所以可使水電站連續(xù)響應(yīng)上級(jí)調(diào)度指令，從而滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)水電站自動(dòng)發(fā)電控制連續(xù)調(diào)節(jié)的要求。調(diào)壓井閉鎖容量是指將調(diào)壓井內(nèi)機(jī)組某一次功率調(diào)節(jié)對(duì)調(diào)壓井的影響估算成機(jī)組可調(diào)節(jié)容量的縮減，是一個(gè)隨時(shí)間逐步衰減到零的應(yīng)變量。水電廠以往通常是采用功率成組調(diào)節(jié)裝置，按流量(或按水位)調(diào)節(jié)裝置等實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制功能。在采用了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后，自動(dòng)發(fā)電控制(Automatic GenerationControl,簡(jiǎn)稱(chēng)AGC)功能在水電廠控制領(lǐng)域得到了廣泛的使用。在水電站發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷控制中，經(jīng)常會(huì)碰到不可運(yùn)行區(qū)，即水輪機(jī)的振動(dòng)、汽蝕區(qū)等問(wèn)題。振動(dòng)區(qū)水輪機(jī)在一定出力區(qū)間運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，葉片繞流情況變壞，水輪機(jī)功率下降，效率降低，過(guò)流部件形成空蝕、剝蝕甚至穿孔。伴隨著汽蝕的發(fā)生，還會(huì)產(chǎn)生噪音和壓力脈動(dòng)，尤其是尾水管中的脈動(dòng)渦帶，當(dāng)其頻率一旦與相關(guān)部件的自振頻率相吻合，則必然引起共振，造成機(jī)組的振動(dòng)、出力的擺動(dòng)等，嚴(yán)重威脅著機(jī)組的安全運(yùn)行，該出力區(qū)間稱(chēng)為機(jī)組振動(dòng)區(qū)。個(gè)別機(jī)組的振動(dòng)區(qū)甚至出現(xiàn)在機(jī)組的高效率區(qū)，廠內(nèi)躲避振動(dòng)區(qū)可根據(jù)機(jī)組振動(dòng)區(qū)段數(shù)及大小，確定電廠負(fù)荷的可運(yùn)行區(qū)域，并按照避振原則優(yōu)化計(jì)算得到機(jī)組間最優(yōu)負(fù)荷分配。廠內(nèi)躲避振動(dòng)區(qū)原則一般有避免機(jī)組頻繁穿越振動(dòng)區(qū)、避免機(jī)組負(fù)荷大范圍波動(dòng)以及機(jī)組實(shí)發(fā)有功值以最快的速度跟蹤電網(wǎng)調(diào)度下達(dá)的負(fù)荷給定值等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種解決上述問(wèn)題的方案，提供一種安全可靠的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其是一種根據(jù)上級(jí)調(diào)度的調(diào)節(jié)指令控制全廠所有調(diào)壓井的AGC控制方法，其中每個(gè)調(diào)壓井控制至少一個(gè)水力發(fā)電的機(jī)組，其特征在于其包括以下實(shí)現(xiàn)步驟I)計(jì)算每個(gè)調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間；2)合并全廠所有調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間，獲得全廠有功可運(yùn)行區(qū)間；3)遍歷步驟2)中所得到的全廠有功可運(yùn)行區(qū)間中所有有功功率對(duì)應(yīng)的所有合理調(diào)節(jié)分配方案，計(jì)算每個(gè)合理調(diào)節(jié)分配方案中每個(gè)機(jī)組的能耗比I，并剔除其中機(jī)組的能耗比I高于預(yù)先設(shè)定的最大能耗比Imax或機(jī)組穿越振動(dòng)區(qū)次數(shù)超過(guò)2次或至少有2個(gè)機(jī) 組同時(shí)穿越振動(dòng)區(qū)的調(diào)節(jié)分配方案，獲得優(yōu)化后的全廠有功可運(yùn)行區(qū)間；4)判斷上級(jí)調(diào)度發(fā)出的所述調(diào)節(jié)指令是否在步驟3)中獲得的優(yōu)化后的全廠有功可運(yùn)行區(qū)間中；如果在，則執(zhí)行以下步驟；否則則拒絕執(zhí)行并報(bào)警；5)根據(jù)所給調(diào)節(jié)指令遍歷所有可能的合理調(diào)節(jié)分配方案，選取唯一的最優(yōu)方案并下發(fā)給機(jī)組執(zhí)行。優(yōu)選的，所述步驟I)計(jì)算單個(gè)所述調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間的步驟為I. I)計(jì)算該所述調(diào)壓井t2時(shí)刻前T時(shí)間內(nèi)單次有功調(diào)節(jié)造成的機(jī)組閉鎖容量和其在t2時(shí)刻的保守可調(diào)當(dāng)量Pktdl，其中T為一次有功調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)指令從下發(fā)到機(jī)組閉鎖容量為零所經(jīng)歷的時(shí)間；I. 2)計(jì)算該所述調(diào)壓井t2時(shí)刻前T時(shí)間內(nèi)所有有功調(diào)節(jié)造成的機(jī)組閉鎖容量的累加和及該所述調(diào)壓井在t2時(shí)刻的保守可調(diào)容量Pkt的累加和E Pkt ；I. 3)計(jì)算該所述調(diào)壓井t2時(shí)刻的當(dāng)前有功功率P，得到所述調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間為[P- E Pkt, P+ E Pkt]。優(yōu)選的，所述步驟I. I)中計(jì)算該所述調(diào)壓井在t2時(shí)刻的保守可調(diào)當(dāng)量Pktdl的計(jì)算公式為 Pkldt = PktdlmiK - P/ndl = Pktdlmax - " (I - ~)^P Kn，式中，Pktdlfflax為該所述調(diào)壓井的設(shè)計(jì)許可最大調(diào)節(jié)容量，Pbsdl為t2時(shí)刻調(diào)壓井閉鎖容量，為調(diào)節(jié)指令的下達(dá)時(shí)刻，T為一次有功調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)指令從下發(fā)到機(jī)組閉鎖容量為零所經(jīng)歷的時(shí)間，
frI (f -t <T)^ = L (t2Jh>T) AP^t1時(shí)刻調(diào)節(jié)指令的變化量的絕對(duì)值，Kn為該所述調(diào)壓井的設(shè)計(jì)保守當(dāng)量系數(shù)。優(yōu)選的，根據(jù)該所述調(diào)壓井在t2時(shí)刻的保守可調(diào)當(dāng)量Pktdl計(jì)算其在在t2時(shí)刻的保守可調(diào)容量Pkt的公式為Pkt=PktdlAn，其中Kn為該所述調(diào)壓井的設(shè)計(jì)保守當(dāng)量系數(shù)。優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)分配方案中每個(gè)機(jī)組的能耗比I的計(jì)算公式為r ,, _ jr_'
P -P
age
式中，Pi為i號(hào)機(jī)組的調(diào)整前功率值、Piage為i號(hào)機(jī)組在所述調(diào)節(jié)分配方案中的設(shè)定值、P為全廠機(jī)組調(diào)整前的功率值、Pag。為全廠機(jī)組在所述調(diào)節(jié)指令中的設(shè)定值。優(yōu)選的，其還包括以下步驟
3. 2)建立全廠機(jī)組的負(fù)荷波動(dòng)方程，計(jì)算所有所述調(diào)節(jié)分配方案的負(fù)荷波動(dòng)；3. 3)選擇所有所述調(diào)節(jié)分配方案中的負(fù)荷波動(dòng)最小的所述調(diào)節(jié)分配方案。優(yōu)選的，所述負(fù)荷波動(dòng)方程為
權(quán)利要求
1.一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其是一種根據(jù)上級(jí)調(diào)度的調(diào)節(jié)指令控制全廠所有調(diào)壓井的AGC控制方法，其中每個(gè)調(diào)壓井控制至少一個(gè)水力發(fā)電的機(jī)組，其特征在于其包括以下實(shí)現(xiàn)步驟 1)計(jì)算每個(gè)調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間； 2)合并全廠所有調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間，獲得全廠有功可運(yùn)行區(qū)間； 3)遍歷步驟2)中所得到的全廠有功可運(yùn)行區(qū)間中所有有功功率對(duì)應(yīng)的所有合理調(diào)節(jié)分配方案，計(jì)算每個(gè)合理調(diào)節(jié)分配方案中每個(gè)機(jī)組的能耗比I，并剔除其中機(jī)組的能耗比I高于預(yù)先設(shè)定的最大能耗比I_或機(jī)組穿越振動(dòng)區(qū)次數(shù)超過(guò)2次或至少有2個(gè)機(jī)組同時(shí)穿越振動(dòng)區(qū)的調(diào)節(jié)分配方案，獲得優(yōu)化后的全廠有功可運(yùn)行區(qū)間； 4)判斷上級(jí)調(diào)度發(fā)出的所述調(diào)節(jié)指令是否在步驟3)中獲得的優(yōu)化后的全廠有功可運(yùn)行區(qū)間中；如果在，則執(zhí)行以下步驟；否則則拒絕執(zhí)行并報(bào)警； 5)根據(jù)所給調(diào)節(jié)指令遍歷所有可能的合理調(diào)節(jié)分配方案，選取唯一的最優(yōu)方案并下發(fā)給機(jī)組執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其特征在于所述步驟I)計(jì)算單個(gè)所述調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間的步驟為 I. I)計(jì)算該所述調(diào)壓井t2時(shí)刻前T時(shí)間內(nèi)單次有功調(diào)節(jié)造成的機(jī)組閉鎖容量和其在t2時(shí)刻的保守可調(diào)當(dāng)量Pktdl，其中T為一次有功調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)指令從下發(fā)到機(jī)組閉鎖容量為零所經(jīng)歷的時(shí)間； I. 2)計(jì)算該所述調(diào)壓井t2時(shí)刻前T時(shí)間內(nèi)所有有功調(diào)節(jié)造成的機(jī)組閉鎖容量的累加和及該所述調(diào)壓井在t2時(shí)刻的保守可調(diào)容量Pkt的累加和E Pkt ； I. 3)計(jì)算該所述調(diào)壓井t2時(shí)刻的當(dāng)前有功功率P，得到所述調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間為[P- E Pkt, P+ E Pkt]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其特征在于所述步驟I.I)中計(jì)算該所述調(diào)壓井在t2時(shí)刻的保守可調(diào)當(dāng)量Pktdl的計(jì)算公式為1! ~ PkkIlmaK ' ^bsdl =尸編max — " O 〒~^)lSP Kn , 式中，PktdIfflax為該所述調(diào)壓井的設(shè)計(jì)許可最大調(diào)節(jié)容量，Pbsdl為t2時(shí)刻調(diào)壓井閉鎖容量，h為調(diào)節(jié)指令的下達(dá)時(shí)刻，T為一次有功調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)指令從下發(fā)到機(jī)組閉鎖容量為零所經(jīng)歷的時(shí)間， (I (/,-/. < I) "=卜A P為tI時(shí)刻調(diào)節(jié)指令的變化量的絕對(duì)值，Kn為該所述調(diào)壓井的設(shè)計(jì)保守當(dāng)量系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其特征在于根據(jù)該所述調(diào)壓井在t2時(shí)刻的保守可調(diào)當(dāng)量Pktdl計(jì)算其在在t2時(shí)刻的保守可調(diào)容量Pkt的公式為 Pkt=PktdlAn，其中Kn為該所述調(diào)壓井的設(shè)計(jì)保守當(dāng)量系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)分配方案中每個(gè)機(jī)組的能耗比I的計(jì)算公式為
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5其中之一所述的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法,其特征在于其還包括以下步驟 3.2)建立全廠機(jī)組的負(fù)荷波動(dòng)方程，計(jì)算所有所述調(diào)節(jié)分配方案的負(fù)荷波動(dòng)； 3.3)選擇所有所述調(diào)節(jié)分配方案中的負(fù)荷波動(dòng)最小的所述調(diào)節(jié)分配方案。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其特征在于所述負(fù)荷波動(dòng)方程為J_wave[n][Pset] =(Gset [n] -GenP[n]) X (Gset [η] -GenP[n]) +J_wave [n-1] [Pset—Gset [n]] 式中，J_wave為所述負(fù)荷波動(dòng)，Gen_Num為全廠機(jī)組總臺(tái)數(shù)，Run_No為機(jī)組臺(tái)數(shù),Agc_No為所述調(diào)節(jié)方案中的機(jī)組臺(tái)數(shù)，Pset為所述調(diào)節(jié)指令中全廠功率設(shè)定值，Genptd為機(jī)組當(dāng)前實(shí)發(fā)值，Gset [η]是機(jī)組的在所述調(diào)節(jié)分配方案中的設(shè)定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其特征在于所述步驟3)后還包括以下步驟 3.I)將獲得的優(yōu)化后的全廠有功可運(yùn)行區(qū)間上報(bào)給上級(jí)調(diào)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其特征在于所述步驟5)中包括以下步驟 5. I)建立全廠機(jī)組的負(fù)荷波動(dòng)方程，計(jì)算所有所述調(diào)節(jié)分配方案的負(fù)荷波動(dòng)； 5.2)選擇所有所述調(diào)節(jié)分配方案中的負(fù)荷波動(dòng)最小的所述調(diào)節(jié)分配方案； 5.3)根據(jù)所述調(diào)節(jié)分配方案生成調(diào)度指令，下發(fā)到機(jī)組調(diào)速器執(zhí)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其特征在于所述負(fù)荷波動(dòng)方程為J_wave[n][Pset] =(Gset [n] -GenP[n]) X (Gset [η] -GenP[n]) +J_wave [n-1] [Pset—Gset [n]] 式中，J_wave為所述負(fù)荷波動(dòng)，Gen_Num為全廠機(jī)組總臺(tái)數(shù)，Run_No為機(jī)組臺(tái)數(shù),Agc_No為所述調(diào)節(jié)方案中的機(jī)組臺(tái)數(shù)，Pset為所述調(diào)節(jié)指令中全廠功率設(shè)定值，Genptd為機(jī)組當(dāng)前實(shí)發(fā)值，Gset [η]是機(jī)組的在所述調(diào)節(jié)分配方案中的設(shè)定值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水電站調(diào)壓井AGC控制方法，其包括以下步驟1)計(jì)算每個(gè)調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間；2)合并累加全廠所有調(diào)壓井t2時(shí)刻的有功可運(yùn)行區(qū)間，獲得全廠有功可運(yùn)行區(qū)間；3)遍歷步驟2)中所得到的全廠有功可運(yùn)行區(qū)間中所有有功功率對(duì)應(yīng)的所有調(diào)節(jié)分配方案，刪除其中機(jī)組的能耗比高于預(yù)先設(shè)定的最大能耗比或機(jī)組穿越振動(dòng)區(qū)次數(shù)超過(guò)2次或至少有2個(gè)機(jī)組同時(shí)穿越振動(dòng)區(qū)的調(diào)節(jié)分配方案，獲得優(yōu)化后的全廠有功可運(yùn)行區(qū)間；下發(fā)給機(jī)組執(zhí)行。本發(fā)明在保證調(diào)壓井安全的前提下，既滿(mǎn)足了調(diào)度連續(xù)調(diào)節(jié)的要求也確保了分配方案的經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)H02J3/46GK102684189SQ20121015015
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者單鵬珠, 吳正義, 徐麟, 朱華, 閻應(yīng)飛 申請(qǐng)人:南京南瑞集團(tuán)公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院