一种巨型水电厂调速器功率的闭环控制方法技术

本发明专利技术提供一种巨型水电厂调速器功率的闭环控制方法，采用负荷分段调节、单向握手及双通道控制模式、快速调节模块等实现。此调速器新型功率闭环控制方法是针对调速器功率闭环存在的问题，在未改变原有的部件情况下，对控制方法进行了优化和改进，以提升AGC发电单元功率调节能力、机组系统调频能力，提升精益化管理水平，实现功率的快速、精准、稳定调节。本发明专利技术通过构建新型的功率闭环控制框架，在满足南方电网对负荷调节速度和调节品质要求的同时，也尽可能地避免对云南电网造成冲击。也尽可能地避免对云南电网造成冲击。也尽可能地避免对云南电网造成冲击。

【技术实现步骤摘要】
一种巨型水电厂调速器功率的闭环控制方法


[0001]本专利技术涉及一种巨型水电厂调速器功率闭环控制方法，属于调速器功率闭环


技术介绍

[0002]目前水电厂调速器常用的控制模式为开度模式，在开度模式下小负荷调节速率缓慢、调节时间较长且调节不到位，调节速度和调节品质无法满足当前南方电网的要求。
[0003]当前云南电网为异步联网，大型水电机组负荷的快速调节会对云南电网造成一定的冲击，负荷调节速度较慢又无法满足南方电网的要求。现有技术的功率闭环控制逻辑如图1中的旧功率闭环所示，该功率闭环属于超前调节，监控系统以模拟量的形式下发功率给定Pc给调速器，功率给定经过增速限制、积分环节1/S 处理后分两路控制，一路乘以前馈系数Kp3计算出Pgv并以开度的形式下发给调速器执行机构进行导叶的控制，另一路与功率反馈做差比较，再将结果乘以调差系数BP叠加在一次调频控制流程上。
[0004]现有的功率闭环负荷调节只有一套PID参数，无论大负荷调节或小负荷调节均用同一套参数，为了满足南网负荷调节速度的要求，PID参数只能设置较大，容易出现超调及引起云网频率波动的情况；为了尽可能的降低对云网异步联网的冲击，只能将功率闭环的PID参数放小，这就无法满足南网对负荷调节速度的要求。由于负荷的调节速度和调节稳定性存在的矛盾，在实际应用中存在较大的风险，这就使得功率闭环模式无法投入实际应用生产中。
[0005]为了提高水电机组功率闭环模式下调速器的调节速度和调节品质，并提高功率闭环的可靠性，以满足南方电网的要求，有必要研发水电厂调速器新型功率的闭环控制方法。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种巨型水电厂调速器功率的闭环控制方法，此调速器新型功率闭环控制方法是针对调速器功率闭环存在的问题，在未改变原有的部件情况下，对控制方法进行了优化和改进，以提升AGC发电单元功率调节能力、机组系统调频能力，提升精益化管理水平，实现功率的快速、精准、稳定调节。本专利技术通过构建新型的功率闭环控制框架，在满足南方电网对负荷调节速度和调节品质要求的同时，也尽可能地避免对云南电网造成冲击。
[0007]本专利技术通过下列技术方案实现：一种巨型水电厂调速器功率闭环控制方法，包括下列操作：
[0008](1)在主环控制流程中调速器的开度由三部分组成，分别为：一次调频计算出的开度PID输出、监控系统AGC下发的开度Pgv、机组空载开度Ynld，每一部分的控制如下：
[0009]A、一次调频计算出的开度PID输出控制：机组频率给定fc与频率采样fg 进行做差比较计算出频率偏差，当频率偏差≤人工失灵区时，不进行调节，当频率偏差＞人工失灵区时，将频率偏差套入下列公式：
[0010][0011]式中，fc为机组频率给定，fg为频率采样，为实时变化，人工失灵区为预先设置的频率死区，通常设为0～
±
2％HZ；
[0012]再将上述公式计算出的频差量作为变量，通过下列传递函数，计算出对应的导叶开度Ypid，并将该导叶开度下发给调速器执行机构从而进行导叶开度的控制：
[0013]Ypid＝Yp+Yi+Yd
[0014]＝频差量
×
Kp+频差量
×
Ki+频差量
×
Kd
[0015]其中，Ypid为一次调频计算出的开度PID输出，Yp为通过比例环节计算出的导叶开度，Kp为主环的比例增益，设为0.01
‑
20；Yi为通过积分环节计算出的导叶开度，Ki为主环的积分增益，设为0.01
‑
10；Yd为通过微分环节计算出的导叶开度，Kd为主环的微分增益，设为0
‑
10；
[0016]B、监控系统AGC下发的开度Pgv：监控系统以模拟量或通讯量的方式下发功率给定Pc给调速器，同时监控系统对下发的功率给定Pc的准确性进行判断，当功率给定Pc与调速器功率给定反馈值(即调速器检测接收到的功率值) 的偏差＜5MW时，判断为指令正确，(旧功率闭环只以模拟量的形式下发功率给定，功率给定模拟量一直存在波动及跳变，且没有对下发的“功率给定Pc”指令的准确性进行判断，存在较大的误调节的风险)当指令正确，监控下发执行令到调速器，调速器将功率给定Pc与机组功率采样Pg比较做差，形成功率偏差量，功率偏差经过事先设定的偏差限制和功率死区的参数处理，即，功率偏差量大于功率死区，需进行负荷的调节，功率偏差限制模块分2次进行功率调整，第一次功率调整量为装机容量
×
功率偏差限制，第二次功率调整量为功率偏差量
‑
第一次功率调整量；
[0017]选取其一模块，送入到快速调节模块或功率调节PID模块，并按照模块内部设定的控制逻辑进行计算，功率偏差经过两个模块的处理后，以Pgv的形式下发给副环执行机构从而进行导叶开度的控制，直至将机组功率偏差调整至功率死区时不再调节；
[0018]C、机组空载开度(Ynld)：机组空载开度与水头有关，控制操作保持不变；
[0019](2)副环控制流程是将在主环控制流程中得到的一次调频计算出的开度 (PID输出)、监控系统AGC下发的开度(Pgv)、机组空载开度(Ynld)三者累加，并经过副环的比例增益Kp”和副环的积分增益Ki”处理，其中，Kp”设为0.01
‑
20、Ki”设为0.01
‑
20，再以电流的形式送至比例伺服阀，比例伺服阀按照电流的大小动作至相应的开度，电流4
‑
20mA对应比例伺服阀从全关至全开，当电流为12mA时比例伺服阀阀芯在“中位”，4mA时伺服阀阀芯在全关位，20mA时伺服阀阀芯在全开位，从而控制主配压阀动作，最终使导叶接力器动作从而控制导叶的启闭。
[0020]所述B步骤中选取其一模块是快速调节模块与功率调节PID模块自动切换选取，依据是：根据功率偏差的大小进行选择，如果Pc
‑
Pg≥35MW，功率调节选择快速调节模块；如果，Pc
‑
Pg＜35MW，功率调节选择功率调节PID模块，以实现小偏差快速、稳定、精准控制。
[0021]所述B步骤中快速调整模块的控制逻辑为：Pgv＝Pgv
’±
Trp；其中Pgv
’
为上一个周期的监控系统AGC下发的开度，Pgv
’
＝Pc
’
—Pg
’
；Trp为增加和减少的步长，步长与功率偏差成正比，Trp为预设值，设为0
‑
10。
[0022]所述B步骤中功率调节PID模块的控制逻辑为：当Pc
‑
Pg＜35MW时，功率偏差量
’
为：
[0023][0024]再将上述公式计算出的功率偏差量
’
作为变量，通过下列传递函数，计算出对应的导叶开度Ypid
’
并将该导叶开度下发给调速器执行机构从而进行导叶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巨型水电厂调速器功率闭环控制方法，其特征在于包括下列操作：(1)在主环控制流程中调速器的开度由三部分组成，分别为：一次调频计算出的开度PID输出、监控系统AGC下发的开度Pgv、机组空载开度Ynld，每一部分的控制如下：A、一次调频计算出的开度PID输出控制：机组频率给定fc与频率采样fg进行做差比较计算出频率偏差，当频率偏差≤人工失灵区时，不进行调节，当频率偏差＞人工失灵区时，将频率偏差套入下列公式：式中，fc为机组频率给定，fg为频率采样，为实时变化，人工失灵区为预先设置的频率死区，通常设为0～
±
2％HZ；再将上述公式计算出的频差量作为变量，通过下列传递函数，计算出对应的导叶开度Ypid，并将该导叶开度下发给调速器执行机构从而进行导叶开度的控制：Ypid＝Yp+Yi+Yd＝频差量
×
Kp+频差量
×
Ki+频差量
×
Kd其中，Ypid为一次调频计算出的开度PID输出，Yp为通过比例环节计算出的导叶开度，Kp为主环的比例增益，设为0.01
‑
20；Yi为通过积分环节计算出的导叶开度，Ki为主环的积分增益，设为0.01
‑
10；Yd为通过微分环节计算出的导叶开度，Kd为主环的微分增益，设为0
‑
10；B、监控系统AGC下发的开度Pgv：监控系统以模拟量或通讯量的方式下发功率给定Pc给调速器，同时监控系统对下发的功率给定Pc的准确性进行判断，当功率给定Pc与调速器功率给定反馈值的偏差＜5MW时，判断为指令正确，当指令正确，监控下发执行令到调速器，调速器将功率给定Pc与机组功率采样Pg比较做差，形成功率偏差量，功率偏差经过事先设定的偏差限制和功率死区的参数处理，即，功率偏差量大于功率死区，需进行负荷的调节，功率偏差限制模块分2次进行功率调整，第一次功率调整量为为装机容量
×
功率偏差限制，第二次功率调整量为功率偏差量
‑
第一次功率调整量；选取其一模块，送入到快速调节模块或功率调节PID模块，并按照模块内部设定的控制逻辑进行计算，功率偏差经过两个模块的处理后，以Pgv的形式下发给副环执行机构从而进行导叶开度的控制，直至将机组功率偏差调整至功率死区时不再调节；C、机组空载开度Ynld：机组空载开度与水头有关，控制操作保持不变；(2)副环控制流程是将在主环控制流程中得到的一次调频计算出的开度PID输出、监控系统AGC下发的开度Pgv、机组空载开度Ynld三者累加，并经过副环的比例增益Kp”和副环的积分增益Ki”处理，其中，Kp”设为0.01
‑
20、Ki”设为0.01
‑
20，再以电流的形式送至比例伺服阀，比例伺服阀按照电流的大小动作至相应的开度，电流4
‑
20mA...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，刘靖明，王新永，王远洪，钟智，皮跃银，贺臻，张会军，田尔旋，刘建维，李旭红，贺家维，李锐奎，曾阳麟，陈映喜，龚登位，胡金飞，逄晓东，梅晓敏，马春立，郑智燊，金威，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：