一种水电站调压井AGC控制方法技术

本发明专利技术公开了一种水电站调压井AGC控制方法，其包括以下步骤：1）计算每个调压井t2时刻的有功可运行区间；2）合并累加全厂所有调压井t2时刻的有功可运行区间，获得全厂有功可运行区间；3）遍历步骤2）中所得到的全厂有功可运行区间中所有有功功率对应的所有调节分配方案，删除其中机组的能耗比高于预先设定的最大能耗比或机组穿越振动区次数超过2次或至少有2个机组同时穿越振动区的调节分配方案，获得优化后的全厂有功可运行区间；下发给机组执行。本发明专利技术在保证调压井安全的前提下，既满足了调度连续调节的要求也确保了分配方案的经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力领域，具体涉及一种水电站调压井AGC控制方法。
技术介绍
水电站引水发电系统是由管道、明渠和上游水库、下游水库、机组、调压井、串点、岔点、闸门等组成的一个复杂的管网结构。调压井中会产生涌浪水位和水波反射，涌浪水位和水波反射的衰减程度决定了此调压井还允许有多少可调节余量。而涌浪水位和水波反射不容易测量，从安全考虑，对幅度不同的功率调节，自动发电控制一般固定等待不同长度的平压时间后，才允许下一次调节指令。这样虽然解决机组的安全性问题，但却使水电站不能连续响应上级调度指令，不能满足电网对水电站自动发电控制的要求。平压等待时间水电站机组运行必须受很多因素的限制，故必须对机组的运行加以限制，为保护调压井运行安全，采用保守策略，在某一次功率调节后，固定等待一定时间后才允许下一次功率调节，这个等待时间就是平压等待时间。基于以上问题，需要一种算法，在保证安全的前提下，实时计算出调压井开放的调节容量，从而连续响应上级调度指令。该算法充分利用设计院和相关规范指导给出的平压时间，将固定的平压时间转换成调压井闭锁容量，实时计算每一次有功调节在一定时间后调压井闭锁容量的累加和，然后基于各调压井闭锁容量累加和进行水电站可运行区间计算，然后依据可运行区间进行负荷分配。调压井闭锁容量是随时间连续变化的衰减量，所以可使水电站连续响应上级调度指令，从而满足电网对水电站自动发电控制连续调节的要求。调压井闭锁容量是指将调压井内机组某一次功率调节对调压井的影响估算成机组可调节容量的缩减，是一个随时间逐步衰减到零的应变量。水电厂以往通常是采用功率成组调节装置，按流量(或按水位)调节装置等实现负荷控制功能。在采用了计算机监控系统后，自动发电控制(Automatic GenerationControl,简称AGC)功能在水电厂控制领域得到了广泛的使用。在水电站发电机组的负荷控制中，经常会碰到不可运行区，即水轮机的振动、汽蚀区等问题。振动区水轮机在一定出力区间运行时，会出现汽蚀现象，叶片绕流情况变坏，水轮机功率下降，效率降低，过流部件形成空蚀、剥蚀甚至穿孔。伴随着汽蚀的发生，还会产生噪音和压力脉动，尤其是尾水管中的脉动涡带，当其频率一旦与相关部件的自振频率相吻合，则必然引起共振，造成机组的振动、出力的摆动等，严重威胁着机组的安全运行，该出力区间称为机组振动区。个别机组的振动区甚至出现在机组的高效率区，厂内躲避振动区可根据机组振动区段数及大小，确定电厂负荷的可运行区域，并按照避振原则优化计算得到机组间最优负荷分配。厂内躲避振动区原则一般有避免机组频繁穿越振动区、避免机组负荷大范围波动以及机组实发有功值以最快的速度跟踪电网调度下达的负荷给定值等。
技术实现思路
本专利技术提供了一种解决上述问题的方案，提供一种安全可靠的一种水电站调压井AGC控制方法。本专利技术的技术方案是提供一种一种水电站调压井AGC控制方法，其是一种根据上级调度的调节指令控制全厂所有调压井的AGC控制方法，其中每个调压井控制至少一个水力发电的机组，其特征在于其包括以下实现步骤I)计算每个调压井t2时刻的有功可运行区间；2)合并全厂所有调压井t2时刻的有功可运行区间，获得全厂有功可运行区间；3)遍历步骤2)中所得到的全厂有功可运行区间中所有有功功率对应的所有合理调节分配方案，计算每个合理调节分配方案中每个机组的能耗比I，并剔除其中机组的能耗比I高于预先设定的最大能耗比Imax或机组穿越振动区次数超过2次或至少有2个机 组同时穿越振动区的调节分配方案，获得优化后的全厂有功可运行区间；4)判断上级调度发出的所述调节指令是否在步骤3)中获得的优化后的全厂有功可运行区间中；如果在，则执行以下步骤；否则则拒绝执行并报警；5)根据所给调节指令遍历所有可能的合理调节分配方案，选取唯一的最优方案并下发给机组执行。优选的，所述步骤I)计算单个所述调压井t2时刻的有功可运行区间的步骤为I. I)计算该所述调压井t2时刻前T时间内单次有功调节造成的机组闭锁容量和其在t2时刻的保守可调当量Pktdl，其中T为一次有功调节的调节指令从下发到机组闭锁容量为零所经历的时间；I. 2)计算该所述调压井t2时刻前T时间内所有有功调节造成的机组闭锁容量的累加和及该所述调压井在t2时刻的保守可调容量Pkt的累加和E Pkt ；I. 3)计算该所述调压井t2时刻的当前有功功率P，得到所述调压井t2时刻的有功可运行区间为[P- E Pkt, P+ E Pkt]。优选的，所述步骤I. I)中计算该所述调压井在t2时刻的保守可调当量Pktdl的计算公式为 Pkldt = PktdlmiK - P/ndl = Pktdlmax - (I - ~)^P Kn，式中，Pktdlfflax为该所述调压井的设计许可最大调节容量，Pbsdl为t2时刻调压井闭锁容量，为调节指令的下达时刻，T为一次有功调节的调节指令从下发到机组闭锁容量为零所经历的时间，frI (f -t <T)^ = L (t2Jh>T) AP^t1时刻调节指令的变化量的绝对值，Kn为该所述调压井的设计保守当量系数。优选的，根据该所述调压井在t2时刻的保守可调当量Pktdl计算其在在t2时刻的保守可调容量Pkt的公式为Pkt=PktdlAn，其中Kn为该所述调压井的设计保守当量系数。优选的，所述调节分配方案中每个机组的能耗比I的计算公式为r ,, _ jr_'P -P age式中，Pi为i号机组的调整前功率值、Piage为i号机组在所述调节分配方案中的设定值、P为全厂机组调整前的功率值、Pag。为全厂机组在所述调节指令中的设定值。优选的，其还包括以下步骤 3. 2)建立全厂机组的负荷波动方程，计算所有所述调节分配方案的负荷波动；3. 3)选择所有所述调节分配方案中的负荷波动最小的所述调节分配方案。优选的，所述负荷波动方程为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电站调压井AGC控制方法，其是一种根据上级调度的调节指令控制全厂所有调压井的AGC控制方法，其中每个调压井控制至少一个水力发电的机组，其特征在于其包括以下实现步骤 1)计算每个调压井t2时刻的有功可运行区间； 2)合并全厂所有调压井t2时刻的有功可运行区间，获得全厂有功可运行区间； 3)遍历步骤2)中所得到的全厂有功可运行区间中所有有功功率对应的所有合理调节分配方案，计算每个合理调节分配方案中每个机组的能耗比I，并剔除其中机组的能耗比I高于预先设定的最大能耗比I_或机组穿越振动区次数超过2次或至少有2个机组同时穿越振动区的调节分配方案，获得优化后的全厂有功可运行区间； 4)判断上级调度发出的所述调节指令是否在步骤3)中获得的优化后的全厂有功可运行区间中；如果在，则执行以下步骤；否则则拒绝执行并报警； 5)根据所给调节指令遍历所有可能的合理调节分配方案，选取唯一的最优方案并下发给机组执行。2.根据权利要求I所述的一种水电站调压井AGC控制方法，其特征在于所述步骤I)计算单个所述调压井t2时刻的有功可运行区间的步骤为 I. I)计算该所述调压井t2时刻前T时间内单次有功调节造成的机组闭锁容量和其在t2时刻的保守可调当量Pktdl，其中T为一次有功调节的调节指令从下发到机组闭锁容量为零所经历的时间； I. 2)计算该所述调压井t2时刻前T时间内所有有功调节造成的机组闭锁容量的累加和及该所述调压井在t2时刻的保守可调容量Pkt的累加和E Pkt ； I. 3)计算该所述调压井t2时刻的当前有功功率P，得到所述调压井t2时刻的有功可运行区间为[P- E Pkt, P+ E Pkt]。3.根据权利要求2所述的一种水电站调压井AGC控制方法，其特征在于所述步骤I.I)中计算该所述调压井在t2时刻的保守可调当量Pktdl的计算公式为1! ~ PkkIlmaK ' ^bsdl =尸編max — O 〒~^)lSP Kn , 式中，PktdIfflax为该所述调压井的设计许可最大调节容量，Pbsdl为t2时刻调压井闭锁容量，h为调节指令的下达时刻，T为一次有功调节的调节指令从下发到机组闭锁容量为零所经历的时间， (I (/,-/. < I) =卜A P为tI时刻调节指令的变化量的绝对值，Kn为该所述调压井的设计保守当量系数。4.根据权利要求3所述的一种水电站调压井AGC控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱华，吴正义，徐麟，单鹏珠，阎应飞，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院，南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：