一种水轮机调速器开度控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种水轮机调速器开度控制方法及系统，该方法包括如下步骤：获取水轮机的水头数据、频率信号和初始PID控制信号；结合所述水头数据和预设的功率给定生成差值修正系数；通过所述差值修正系数修正所述水轮机中预设的初始差值系数，得到调整差值系数；结合所述频率信号、所述初始PID控制信号和所述调整差值系数生成调整PID控制信号；结合所述水头数据、所述功率给定和预设的开度给定生成开度控制信号；将所述调整PID控制信号与所述开度控制信号叠加，生成所述水轮机的控制信号。本发明专利技术具有无需设置功率或开度调节死区的效果，且解决了小频差情况下一次调频可能不动作或动作不正确的问题。动作不正确的问题。动作不正确的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机调速器开度控制方法及系统


[0001]本专利技术属于水电机组控制
，具体是涉及到一种水轮机调速器开度控制方法及系统。

技术介绍

[0002]在电力系统中，水电机组承担了大量的调峰调频任务。水电机组应根据电网调度要求和电网频率变化情况，及时快速地调整水电机组的输出功率，以满足电网有功功率平衡和频率调节的需要。对于并网水电机组，通常有两种控制方式，一种为开度控制方法，其以开度控制为目标，稳定性好，不受外界干扰的影响，调节参数受运行工况影响较小。但控制目标难以满足电网对功率调节目标的要求。因此，另一种调节方法：功率控制方法在实际中大量采用。
[0003]但功率调节模式为反馈控制方式，其利用目标功率与实际功率的差值，按照一定的功率规律产生水轮机接力器控制输出，其控制参数受运行工况影响较大，参数整定难度较大。此外，由于水轮机水压脉动的影响，在稳定状态下，反馈功率会存在一定的波动。为减小水轮机调速器的频繁不必要的动作，往往会设置一定的功率死区。由于功率调节死区的存在，当电网频率波动引起的调节目标功率小于死区设定值，水轮机调速器不会产生任何调节作用，导致小频率差水轮机调速器一次调频性能不能满足电网考核要求。针对这种情况，需研究更加合理且有效的水轮机调速器控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种水轮机调速器开度控制方法及系统，以解决小频率差水轮机调速器一次调频性能不能满足电网考核要求的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种水轮机调速器开度控制方法，该方法包括如下步骤：
[0006]获取水轮机的水头数据、频率信号和初始PID控制信号；
[0007]结合所述水头数据和预设的功率给定生成差值修正系数；
[0008]通过所述差值修正系数修正所述水轮机中预设的初始差值系数，得到调整差值系数；
[0009]结合所述频率信号、所述初始PID控制信号和所述调整差值系数生成调整PID控制信号；
[0010]结合所述水头数据、所述功率给定和预设的开度给定生成开度控制信号；
[0011]将所述调整PID控制信号与所述开度控制信号叠加，生成所述水轮机的控制信号。
[0012]可选的，所述结合所述水头数据和预设的功率给定生成差值修正系数包括如下步骤：
[0013]对预设的功率给定进行正偏置，得到正偏置运行工况点；
[0014]结合所述正偏置运行工况点和所述水头数据计算得到第一开度预测值；
[0015]对预设的功率给定进行负偏置，得到负偏置运行工况点；
[0016]结合所述负偏置运行工况点和所述水头数据计算得到第二开度预测值；
[0017]结合所述第一开度预测值和所述第二开度预测值计算得到差值修正系数。
[0018]可选的，所述频率信号包括频率数据和预设的频率给定，所述结合所述频率信号、所述初始PID控制信号和所述调整差值系数生成调整PID控制信号包括如下步骤：
[0019]根据所述频率数据和所述频率给定计算频率误差；
[0020]结合所述频率误差、所述初始PID控制信号和所述调整差值系数生成控制误差信号；
[0021]基于所述控制误差信号并通过PID控制算法生成调整PID控制信号。
[0022]可选的，所述结合所述水头数据、所述功率给定和预设的开度给定生成开度控制信号包括如下步骤：
[0023]判断所述水轮机的运行模式为并网运行模式或非并网运行模式；
[0024]若所述水轮机的运行模式为所述非并网运行模式，则将预设的开度给定作为开度控制信号；
[0025]若所述水轮机的运行模式为所述并网运行模式，则结合所述水头数据和所述功率给定生成所述开度控制信号。
[0026]可选的，所述结合所述水头数据和所述功率给定生成所述开度控制信号包括如下步骤：
[0027]获取所述水轮机的历史运行数据；
[0028]基于所述历史运行数据构建并训练卷积神经网络模型；
[0029]根据所述水头数据和所述功率给定生成输出向量；
[0030]将所述输出向量输出至所述卷积神经网络模型，得到开度预测信号，并将所述开度预测信号作为所述开度控制信号。
[0031]第二方面，本专利技术还提供一种水轮机调速器开度控制系统，所述系统包括：
[0032]数据获取模块，用于获取水轮机的水头数据、频率信号和初始PID控制信号；
[0033]修正系数生成模块，用于结合所述水头数据和预设的功率给定生成差值修正系数；
[0034]差值系数调整模块，用于通过所述差值修正系数修正所述水轮机中预设的初始差值系数，得到调整差值系数；
[0035]PID控制模块，用于结合所述频率信号、所述初始PID控制信号和所述调整差值系数生成调整PID控制信号；
[0036]开度控制切换模块，用于结合所述水头数据、所述功率给定和预设的开度给定生成开度控制信号；
[0037]控制输出模块，用于将所述调整PID控制信号与所述开度控制信号叠加，生成所述水轮机的控制信号。
[0038]可选的，所述修正系数生成模块包括：
[0039]正偏置单元，用于对预设的功率给定进行正偏置，得到正偏置运行工况点；
[0040]第一开度预测单元，用于结合所述正偏置运行工况点和所述水头数据计算得到第一开度预测值；
[0041]负偏置单元，用于对预设的功率给定进行负偏置，得到负偏置运行工况点；
[0042]第二开度预测单元，用于结合所述负偏置运行工况点和所述水头数据计算得到第二开度预测值；
[0043]修正系数计算单元，用于结合所述第一开度预测值和所述第二开度预测值计算得到差值修正系数。
[0044]可选的，所述频率信号包括频率数据和预设的频率给定，所述PID控制模块包括：
[0045]频率误差计算单元，用于根据所述频率数据和所述频率给定计算频率误差；
[0046]误差信号生成单元，用于结合所述频率误差、所述初始PID控制信号和所述调整差值系数生成控制误差信号；
[0047]PID控制信号生成单元，用于根据所述控制误差信号并通过PID控制算法生成调整PID控制信号。
[0048]可选的，所述开度控制切换模块包括：
[0049]运行模式判断单元，用于判断所述水轮机的运行模式为并网运行模式或非并网运行模式；
[0050]第一开度控制单元，预设有开度给定，用于当所述运行模式判断单元的判断结果为所述水轮机的运行模式为所述非并网运行模式时，将所述开度给定作为开度控制信号输出。
[0051]可选的，所述开度控制切换模块还包括：
[0052]历史数据获取单元，用于获取所述水轮机的历史运行数据；
[0053]模型构建单元，用于基于所述历史运行数据构建并训练卷积神经网络模型；
[0054]向量生成单元，用于根据所述水头数据和所述功率给定生成输出向量；
[0055]第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮机调速器开度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取水轮机的水头数据、频率信号和初始PID控制信号；结合所述水头数据和预设的功率给定生成差值修正系数；通过所述差值修正系数修正所述水轮机中预设的初始差值系数，得到调整差值系数；结合所述频率信号、所述初始PID控制信号和所述调整差值系数生成调整PID控制信号；结合所述水头数据、所述功率给定和预设的开度给定生成开度控制信号；将所述调整PID控制信号与所述开度控制信号叠加，生成所述水轮机的控制信号。2.根据权利要求1所述的水轮机调速器开度控制方法，其特征在于，所述结合所述水头数据和预设的功率给定生成差值修正系数包括如下步骤：对预设的功率给定进行正偏置，得到正偏置运行工况点；结合所述正偏置运行工况点和所述水头数据计算得到第一开度预测值；对预设的功率给定进行负偏置，得到负偏置运行工况点；结合所述负偏置运行工况点和所述水头数据计算得到第二开度预测值；结合所述第一开度预测值和所述第二开度预测值计算得到差值修正系数。3.根据权利要求1所述的水轮机调速器开度控制方法，其特征在于，所述频率信号包括频率数据和预设的频率给定，所述结合所述频率信号、所述初始PID控制信号和所述调整差值系数生成调整PID控制信号包括如下步骤：根据所述频率数据和所述频率给定计算频率误差；结合所述频率误差、所述初始PID控制信号和所述调整差值系数生成控制误差信号；基于所述控制误差信号并通过PID控制算法生成调整PID控制信号。4.根据权利要求1所述的水轮机调速器开度控制方法，其特征在于，所述结合所述水头数据、所述功率给定和预设的开度给定生成开度控制信号包括如下步骤：判断所述水轮机的运行模式为并网运行模式或非并网运行模式；若所述水轮机的运行模式为所述非并网运行模式，则将预设的开度给定作为开度控制信号；若所述水轮机的运行模式为所述并网运行模式，则结合所述水头数据和所述功率给定生成所述开度控制信号。5.根据权利要求4所述的水轮机调速器开度控制方法，其特征在于，所述结合所述水头数据和所述功率给定生成所述开度控制信号包括如下步骤：获取所述水轮机的历史运行数据；基于所述历史运行数据构建并训练卷积神经网络模型；根据所述水头数据和所述功率给定生成输出向量；将所述输出向量输出至所述卷积神经网络模型，得到开度预测信号，并将所述开度预测信号作为所述开度控制信号。6.一种水轮机调速器开度控制系统，其特征在于，所述系统包括：数据获取模块，用于获取水轮机的水头数据、频率信号和初始PID控制信号；修正系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新华，李贤明，罗立军，王胜军，罗忠启，王翔，王雄，刘斌，谢文宇，汪仁强，杨丹丹，黄自明，王小君，谭淞镁，白松，王健，于先河，魏加达，张培，马腾飞，
申请(专利权)人：五凌电力有限公司五强溪水电厂贵州清水江水电有限公司怀化沅江电力开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：