水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，此方法通过在不修改调速器电控系统开机过程控制、停机过程控制和调速器电控系统控制参数的前提下，在调速器电控系统原有的五大工作状态基础上，增加三种工作状态：开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态，实现监控系统一键开导叶排水功能，同时实现调速器电控系统在自动或手动方式下以及相互切换时，停机备用态、开机过程态、空载态、负载态、停机过程态、开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态八大工作状态之间平稳过渡和合理转换。工作状态之间平稳过渡和合理转换。工作状态之间平稳过渡和合理转换。

【技术实现步骤摘要】
水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法


[0001]本专利技术涉及混流式水轮发电机组
，具体涉及水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法。

技术介绍

[0002]根据水电机组检修作业安全技术措施要求，水轮发电机组在检修前需将引水隧洞内积水全部排尽。目前混流式水轮发电机组检修排水方式主要有机组技术供水排水、手动开导叶排水和开蜗壳盘型阀排水3种，但三种排水方式在使用条件上都存在一定的局限性。在水电站计算机监控系统程序上设计一套专门的顺控流程，通过监控系统一键启动开导叶排水流程控制调速器等设备，实现流程自动、快速、安全排出引水隧洞内积水。
[0003]目前，仅有一种关于混流式水轮发电机组调速器电控系统与计算机监控系统配合自动控制导叶排水方法的介绍。此方法是通过对操作人员手动开导叶排水过程中导叶开度、机组转速、蜗壳进口压力等特征数据变化趋势的统计分析，结合排水过程中机组振摆、轴瓦温度、冷却水流量变化情况和检修期间维护人员对引水隧洞的检查情况，综合分析得出的一个模拟手动开导叶排水过程的调速器电控系统控制模型。该方法在功能和安全方面都能满足要求，但存在的问题是对调速器电控系统现有工作状态的轮换和执行控制逻辑兼容性较差，实现难度大。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种混流式水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：此方法通过在不修改调速器电控系统开机过程控制、停机过程控制和调速器电控系统控制参数的前提下，在调速器电控系统原有的五大工作状态基础上，增加三种工作状态：开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态，实现监控系统一键开导叶排水功能，同时实现调速器电控系统在自动或手动方式下以及相互切换时，停机备用态、开机过程态、空载态、负载态、停机过程态、开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态八大工作状态之间平稳过渡和合理转换，保证调速器电控系统能在各工作状态下正常控制调节导叶开度、机组功率和频率，实现各工作状态控制目标。
[0006]在进行调速器电控系统工作状态的控制方法设计前，需要对引水隧洞混泥土强度和通气孔补气速度进行确定，确定监控系统一键开导叶排水模式下导叶开度大小和操作速率，避免有害真空对混泥土造成损害。
[0007]调速器电控系统控制参数定义：所述调速器电控系统控制参数包含：开机过程频率拐点f
开机
，开机过程导叶开度拐点P
开机
，P
开机
等于1.4倍的空载开度；调速器空载态频率判据f
空载
，空载态导叶开度判据P
空载
；停
机备用态频率判据f
停机
，停机备用态导叶开度判据P
停机
；开机步长P
开机步长
，停机步长P
停机步长
；调速器控制器根据采集的电控系统状态信号进行处理后，对水轮发电机组调速器电控系统工况轮转过程进行控制，同时将电控系统状态信息传输给监控系统；Status为调速器电控系统状态标志，停机备用态时Status＝1，开机过程态时Status＝2，空载态时Status＝3，负载态时Status＝4，停机过程态时Status＝5，开导叶排水开机过程态时Status＝6，开导叶排水态时Status＝7，开导叶排水停机过程态时Status＝8。
[0008]监控系统一键开导叶排水模式下调速器电控系统工作状态定义：开导叶排水开机过程态：调速器电控系统收到监控系统下发的“开导叶排水令”后，调速器由停机备用态转为开导叶排水开机过程态，进入两段开机过程，第一段开度限制为空载开度的1.4倍，开度给定按给定开机步长匀速增加，直到导叶开度达到第一段开限值即1.4倍的空载开度不变，使机组转速迅速上升，快速通过振动区；当机组频率达到开机过程拐点f
开机
时，开度给定为空载开度，导叶开度由1.4倍空载开度快速降至空载开度，机组频率增速变缓，防止机组过速超调；此执行控制过程与开机过程态执行控制过程相同，增设此状态是为了与正常开机作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故；开导叶排水态：当机组频率达到空载频率f
空载
，机组即进入开导叶排水态，投入PID进行计算，机组迅速调节至额定转速运行，当水轮机原动力不足以维持100%额定转速运行时，控制器通过比较频率与给定值的偏差并经过PID运算后输出导叶开度控制信号，自动调整导叶开度，导叶开度增加至最大开限且机组转速开始下降后退出PID运算，维持当前开度，确保引水隧洞内的积水被充分排尽；开导叶排水停机过程态：调速器控制器收到监控系统发出的“调速器停机令”后按照设定导叶开度P
给定
=0和停机步长P
停机步长
，调整导叶开度至全关的过程；开导叶排水停机过程态执行控制与停机过程态相同，增设此状态的是为了与停机过程态作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故。
[0009]调速器控制方式把手有“自动”和“手动”两种方式，为防止开导叶排水过程中操作人员进行控制方式把手切换时出现逻辑混乱，需设计开导叶排水自动和手动方式下工作状态轮换方法，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统自动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制；开导叶排水手动状态时，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统手动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制。
[0010]水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统自动方式工作状态轮转方法详细步骤如下：S1：控制器初始化，控制器设定Status＝1，进入S2；S2：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S3；若否，采取手动状态控制轮换方法；S3：电控系统采取自动状态控制轮换方法，进入S4；S4：控制器检测电控系统是否Status＝1，若是，进入S5；若否，进入S21；S5：电控系统进入停机备用态，控制器设定Status＝1，进入S6；S6：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S7；若否，采取手动状态控制轮换方法；
S7：控制器检测电控系统是否收到开机令，若是，进入S8；若否，返回S5；S8：控制器检测电控系统是否未收到停机令，若是，进入S9；若否，返回S5；S9：控制器检测电控系统是否锁定拔出，若是，进入S10；若否，返回S5；S10：控制器检测电控系统是否有开导叶排水投入令，若是，进入S11；若否，进入开机过程，Status＝2；S11：电控系统进入开导叶排水开机过程，控制器设定Status＝6，进入S12；S12：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S13；若否，采取手动状控制轮换方法；同时检测电控系统是否开机超时，若是，进入S18；若否，返回S11；S13：控制器检测电控系统是否无频率故障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于：此方法通过在不修改调速器电控系统开机过程控制、停机过程控制和调速器电控系统控制参数的前提下，在调速器电控系统原有的五大工作状态基础上，增加三种工作状态：开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态，实现监控系统一键开导叶排水功能，同时实现调速器电控系统在自动或手动方式下以及相互切换时，停机备用态、开机过程态、空载态、负载态、停机过程态、开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态八大工作状态之间平稳过渡和合理转换，保证调速器电控系统能在各工作状态下正常控制调节导叶开度、机组功率和频率，实现各工作状态控制目标。2.根据权利要求1所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，在进行调速器电控系统工作状态的控制方法设计前，需要对引水隧洞混泥土强度和通气孔补气速度进行确定，确定监控系统一键开导叶排水模式下导叶开度大小和操作速率，避免有害真空对混泥土造成损害。3.根据权利要求1所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，调速器电控系统控制参数定义：所述调速器电控系统控制参数包含：开机过程频率拐点f
开机
，开机过程导叶开度拐点P
开机
，P
开机
等于1.4倍的空载开度；调速器空载态频率判据f
空载
，空载态导叶开度判据P
空载
；停机备用态频率判据f
停机
，停机备用态导叶开度判据P
停机
；开机步长P
开机步长
，停机步长P
停机步长
；调速器控制器根据采集的电控系统状态信号进行处理后，对水轮发电机组调速器电控系统工况轮转过程进行控制，同时将电控系统状态信息传输给监控系统；Status为调速器电控系统状态标志，停机备用态时Status＝1，开机过程态时Status＝2，空载态时Status＝3，负载态时Status＝4，停机过程态时Status＝5，开导叶排水开机过程态时Status＝6，开导叶排水态时Status＝7，开导叶排水停机过程态时Status＝8。4.根据权利要求1所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，监控系统一键开导叶排水模式下调速器电控系统工作状态定义：开导叶排水开机过程态：调速器电控系统收到监控系统下发的“开导叶排水令”后，调速器由停机备用态转为开导叶排水开机过程态，进入两段开机过程，第一段开度限制为空载开度的1.4倍，开度给定按给定开机步长匀速增加，直到导叶开度达到第一段开限值即1.4倍的空载开度不变，使机组转速迅速上升，快速通过振动区；当机组频率达到开机过程拐点f
开机
时，开度给定为空载开度，导叶开度由1.4倍空载开度快速降至空载开度，机组频率增速变缓，防止机组过速超调；此执行控制过程与开机过程态执行控制过程相同，增设此状态是为了与正常开机作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故；开导叶排水态：当机组频率达到空载频率f
空载
，机组即进入开导叶排水态，投入PID进行计算，机组迅速调节至额定转速运行，当水轮机原动力不足以维持100%额定转速运行时，控制器通过比较频率与给定值的偏差并经过PID运算后输出导叶开度控制信号，自动调整导叶开度，导叶开度增加至最大开限且机组转速开始下降后退出PID运算，维持当前开度，确保引水隧洞内的积水被充分排尽；开导叶排水停机过程态：调速器控制器收到监控系统发出的“调速器停机令”后按照设
定导叶开度P
给定
=0和停机步长P
停机步长
，调整导叶开度至全关的过程；开导叶排水停机过程态执行控制与停机过程态相同，增设此状态的是为了与停机过程态作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故。5.根据权利要求1所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，调速器控制方式把手有“自动”和“手动”两种方式，为防止开导叶排水过程中操作人员进行控制方式把手切换时出现逻辑混乱，需设计开导叶排水自动和手动方式下工作状态轮换方法，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统自动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制；开导叶排水手动状态时，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统手动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制。6.根据权利要求5所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统自动方式工作状态轮转方法详细步骤如下：S1：控制器初始化，控制器设定Status＝1，进入S2；S2：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S3；若否，采取手动状态控制轮换方法；S3：电控系统采取自动状态控制轮换方法，进入S4；S4：控制器检测电控系统是否Status＝1，若是，进入S5；若否，进入S21；S5：电控系统进入停机备用态，控制器设定Status＝1，进入S6；S6：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S7；若否，采取手动状态控制轮换方法；S7：控制器检测电控系统是否收到开机令，若是，进入S8；若否，返回S5；S8：控制器检测电控系统是否未收到停机令，若是，进入S9；若否，返回S5；S9：控制器检测电控系统是否锁定拔出，若是，进入S10；若否，返回S5；S10：控制器检测电控系统是否有开导叶排水投入令，若是，进入S11；若否，进入开机过程，Status＝2；S11：电控系统进入开导叶排水开机过程，控制器设定Status＝6，进入S12；S12：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S13；若否，采取手动状控制轮换方法；同时检测电控系统是否开机超时，若是，进入S18；若否，返回S11；S13：控制器检测电控系统是否无频率故障，若是，进入S14；若否，进入S18；S14：控制器检测电控系统是否机组频率≥f空载，若是，进入S15；若否，返回S11；S15：电控系统进入开导叶排水态，控制器设定Status＝7，进入S16；S16：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S17；若否，采取手动状态控制轮换方法；同时检测电控系统是否频率故障，若是，进入S18；若否，返回S15；S17：控制器检测电控系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈哲之，熊腾清，李文锋，李初辉，杨赛，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：