CN108443057B - 一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置 - Google Patents

一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108443057B
CN108443057B CN201810511853.XA CN201810511853A CN108443057B CN 108443057 B CN108443057 B CN 108443057B CN 201810511853 A CN201810511853 A CN 201810511853A CN 108443057 B CN108443057 B CN 108443057B
Authority
CN
China
Prior art keywords
integral
value
guide vane
output valve
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810511853.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108443057A (zh
Inventor
周鑫
荣红
和鹏
何鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
Priority to CN201810511853.XA priority Critical patent/CN108443057B/zh
Publication of CN108443057A publication Critical patent/CN108443057A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108443057B publication Critical patent/CN108443057B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00—Controlling
    • F03B15/02—Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04—Controlling by varying liquid flow of turbines
    • F03B15/06—Regulating, i.e. acting automatically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/70—Type of control algorithm
    • F05B2270/706—Type of control algorithm proportional-integral-differential
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)

Abstract

本申请公开了一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置，通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)；采集接力器行程参数，根据接力器行程参数确定反馈值H；输入导叶开度定值M，通过串联积分控制标准确定控制电压输出值u；将反馈值H与导叶开度定值代入积分清零控制标准进行判断，根据判断结果确定是否需要对积分清零；将控制电压输出值u传输到数据传输控制单元，接力器进行移动。由此能够提高控制电压的有效输出，在输出电压过小时，能够提高导叶开度控制的准确性，并控制接力器行程速度，并确保导叶开度的稳定性。

Description

一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及水电站自动控制领域，具体涉及一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置。
背景技术
水轮发电机组，由水轮机、连接轴和发电机组成，其转速和功率的控制关键在于水轮机的出力调节。水轮机转速和出力的控制和调节与导叶开度的大小有关，当水轮机启动时，打开水轮机导叶，高处的水经过水轮机导叶冲击推动水轮机叶轮转盘，通过将势能转换为机械能，带动发电机旋转，将机械能转换为机组旋转动能。当水轮发电机组并网时，由于机组转速(频率)与电网频率同步，不再变化；当调节导叶开度大小时，改变的机械能不再转换为机组旋转动能，而是发电机输出功率。因此，在水轮机调节系统中，控制核心就是对导叶开度大小的控制。当水轮机转速高于设定转速则要通过调速器将导叶开度减小以减少上游来水流量从而使水轮机转速降低。反之，当水轮机转速低于设定转速则要通过调速器将导叶开度增加以使水轮机的转速增加以恢复到设定的转速。功率调节，同理。因此需要控制导叶开度控制的准确性和导叶开度的速动性。导叶开度具体是指导叶出口边与相邻导叶之间的最短距离，而由于在实际中导叶开度的大小很测量，因此在水电行业内，一般是将接力器行程等效为导叶开度。
接力器是调速器是水轮机调速器中重要的组成部分，水轮调速器用于自动调节水轮发电机组的转速，使其保持在额定转速允许偏差内运转，以满足电网对频率质量的要求。而其中接力器是与水轮机导水机构的控制环采用摇杆连接，根据流量、出力情况调节导水机构的导叶开度大小。
现有的水轮机调节系统和装置(如图1所示)，其中对于导叶开度的控制均采取的是纯比例控制，即通过导叶开度给定和导叶开度反馈，做差值计算，两者的偏差值经过一个纯比例环节，输出一个控制信号，该信号经过功率放大，驱动电液转换器，电液转换器再驱动主配压阀，主配压阀驱动接力器，从而带动导叶开或关。但由于机械设备加工、安装和实际需要，存在一定的死区，这些死区会削弱纯比例控制输出电压的作用效果，从而达不到导叶开度的精准控制要求。
此外导叶开度的速动性与配压阀的阀芯位移有关，主配阀芯位移的大小和控制电压的大小有关。所以只要控制输出电压的大小，就能控制接力器的移动速度。如果仅采用纯比例环节控制方法，控制电压大小，当在大偏差时，输出电压可以保证速度；当在小偏差时，输出电压就很微弱，就很难保证接力器的移动速度，从而达不到导叶开度的速动性要求。
现有技术还有一类控制方法，在纯比例控制的反馈环节中增加一个增益系数补偿，通过调整反馈增益系数，使导叶反馈环节接近开环，来提高控制电压的有效输出，尽量缩小导叶开度给定和其反馈的最终偏差(如图2所示)。但根据实践证明，这种控制方法经验性过强，在不同的系统中，由于增益系数不同，因此不便于调试和维护，实施效果不佳。
根据上述现有技术导叶开度控制的问题，需要解决输出电压较小时，导叶开度定值和其反馈值的最终偏差较高，接力器行程控制的准确性较低的问题，从而确保导叶开度的稳定性。
发明内容
本发明提供一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置，解决现有技术中，当输出电压较小时，导叶开度定值和其反馈值的最终偏差较高，接力器行程控制的准确性较低的问题。为了解决上述技术问题，一种水轮机导叶开度的控制方法，所述方法包括：
通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)；
采集接力器行程参数，根据所述接力器行程参数确定反馈值H；
输入导叶开度定值M，将所述导叶开度定值M进行串联积分控制标准判断，根据比例增益系数KP确定比例增益输出值uP，根据积分增益系数KI确定积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，根据所述比例增益输出值uP和最终的积分增益输出值uI确定控制电压输出值u；
将所述反馈值H与所述导叶开度定值M通过积分清零控制标准判断，确定是否需要对积分清零；
将所述控制电压输出值u传输接力器，所述接力器根据所述控制电压输出值u进行移动。
优选地，所述方法是在PID调节系统中实现的，通过所述PID调节系统将电压信号通过一系列转化为指令传输到接力器中，接力器通过所述指令进行移动。
优选地，所述通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)，在调速器内设定干扰频率，并默认积分增益系数KI＝1，从而通过调速器干扰试验确定积分输出上限值DB1和积分输出下限值DB2，根据所述积分输出上限值DB1和积分输出下限值DB2确定积分输出限幅(DB1,DB2)。
优选地，所述输入导叶开度定值M，将所述导叶开度定值进行串联积分控制标准判断，根据比例增益系数KP确定比例增益输出值uP，根据积分增益系数KI确定积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，根据所述比例增益输出值uP和积分增益输出值uI确定控制电压输出值u，包括：
将所述导叶开度定值M与反馈值H求差得到导叶偏差Δy；
将所述导叶偏差Δy代入所述比例增益系数KP中计算：uP＝KP×Δy，确定比例增益输出值uP；
将所述导叶偏差Δy代入所述积分增益系数KI中计算：确定积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI；
将比例增益输出值uP与所述最终的积分增益输出值uI代入到控制输出U中进行计算，得到控制电压输出值u，所述控制输出U：u＝uP+uI。
优选地，所述将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，包括：
当所述积分增益输出值uI在所述积分输出限幅(DB1,DB2)内时，直接将所述积分增益输出值uI作为最终的积分增益输出值uI输出；
当所述积分增益输出值uI不在所述积分输出限幅(DB1,DB2)内时，若积分增益输出值uI小于DB1，则最终的积分增益输出值uI＝DB1，将最终的积分增益输出值uI输出；
当所述积分增益输出值uI不在所述积分输出限幅(DB1,DB2)内时，若积分增益输出值uI大于DB2，则最终的积分增益输出值uI＝DB2，将最终的积分增益输出值uI输出；
其中，DB1是积分输出上限值，DB2是积分输出下限值。
优选地，所述将所述反馈值H与所述导叶开度定值M通过积分清零控制标准判断，确定是否需要对积分清零，包括：
将所述导叶开度定值M与反馈值H求差得到导叶偏差Δy；
对导叶偏差Δy进行限制，将导叶偏差Δy限制在1％-2％内；
如果导叶偏差Δy小于0，即反馈值H大于给导叶开度定值M，且积分增益输出值uI大于0，则确定积分增益输出值uI＝0；
如果导叶偏差Δy大于0，即反馈值H大于给导叶开度定值M，且积分增益输出值uI小于0，则确定积分增益输出值uI＝0。
优选地，根据所述反馈值H与所述导叶开度定值M进行判断，当所述导叶开度定值M与所述反馈值H相等时，确定此时控制方法下的导叶开度控制的准确性高。
一种水轮机导叶开度的控制装置，其特征在于，所述装置包括：
调速器扰动试验单元：用于通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)；
数据采集单元：用于采集接力器行程参数，根据所述接力器行程参数确定反馈值H；
串联积分单元：用于输入导叶开度定值M，将所述导叶开度定值M进行串联积分控制标准判断，根据比例增益系数KP确定比例增益输出值uP，根据积分增益系数KI确定积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，根据所述比例增益输出值uP和积分增益输出值uI确定控制电压输出值u；
积分清零单元：用于将所述反馈值H与所述导叶开度定值M通过积分清零控制标准判断，确定是否需要对积分清零；
数据传输控制单元：用于将所述控制电压输出值u传输接力器，以使所述接力器根据所述控制电压输出值u进行移动。
优选地，所述串联积分单元包括：
比例增益单元：用于将导叶偏差Δy代入所述比例增益系数KP中计算：uP＝KP×Δy，得出比例增益输出值uP；
积分增益单元：用于将导叶偏差Δy代入所述积分增益系数KI中计算：得出积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI；
控制输出单元：用于将比例增益输出值uP与积分增益输出值uI代入到控制输出U中进行计算，得到控制电压输出值u，所述控制输出U：u＝uP+uI。
优选地，所述数据传输控制单元包括：
数模转换单元：用于将程序计算出的、表征电压大小的数字量，转换为控制电压模拟量信号，即控制电压输出值u，并通过放大器将所述控制电压模拟量信号功率放大，以此驱动电液转换单元；
电液转换单元：用于接收到数模转换单元传输的所述控制电压模拟量信号后，将所述控制电压模拟量信号转换为液体流量信号，传输到并驱动主配压阀单元；
主配压阀单元：用于接收到电液转换单元传来的液体流量信号，借助外部液压油，进行一级液压放大，通过积分环节的传递函数控制并驱动接力器单元；
接力器单元：用于根据主配压阀单元驱动运行，用于控制导叶开度的大小。
本申请公开了一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置，通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)；采集接力器行程参数，根据接力器行程参数确定反馈值H；输入导叶开度定值M，通过串联积分控制标准确定控制电压输出值u；将反馈值H与导叶开度定值代入积分清零控制标准进行判断，根据判断结果确定是否需要对积分清零；将控制电压输出值u传输到数据传输控制单元，接力器进行移动。由此能够提高控制电压的有效输出，在输出电压过小时，能够提高导叶开度控制的准确性，并控制接力器行程速度，并确保导叶开度的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的导叶开度的控制流程图；
图2是现有技术中的增加补偿系数的导叶开度控制流程图；
图3是本申请实施例的PID调节控制示意图；
图4是本申请实施例的导叶开度的控制方法流程示意图；
图5是本申请实施例的导叶开度控制装置的示意图；
图6是本申请实施例的串联积分单元示意图；
图7是本申请实施例的数据传输控制单元示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在工业自动化控制过程中，监控数据时通过对接力器进行数据采集，采得到接力器行程的相关参数，之后将监测数据传输到PID控制系统中进行处理，最终通过控制系统将工作数据显示在监控终端上，这种自动化控制系统，操作简单也更为直观。
请参阅图3和图4，图3为本申请实施例的PID调节控制示意图，图4为本申请实施例的导叶开度的控制方法流程示意图。本发明中水轮机导叶开度的控制方法是在PID调系统中实现的，通过PID调节系统将电压信号通过一系列转化，形成指令传输到接力器中，接力器根据相应的指令进行工作。
根据图4所示，水轮机导叶开度的控制方法步骤如下：
步骤S100，通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)。首先在调速器干扰试验时，在调速器内设定干扰频率，并在PID调节系统上默认积分增益系数KI＝1，从而通过调速器干扰试验确定积分输出的上限值DB1和下限值DB2，根据积分输出的上限值DB1和积分输出下限值DB2确定积分输出限幅(DB1,DB2),上述积分输出限幅(DB1,DB2)是一个区间值。
步骤S200，采集接力器单元中接力器行程参数，根据参数确定导叶反馈值H。由于在实际中导叶开度的大小很测量，因此在水电行业内，一般是将接力器行程等效为导叶开度，因此在本申请中通过采集接力器行程来计算确定导叶反馈值H，通过计算导叶反馈值H与导叶开度定值M，确定导叶开度控制的准确性。
步骤S300，输入导叶开度定值M，将导叶开度定值M进行串联积分控制标准判断，根据比例增益系数KP确定比例增益输出值uP，根据积分增益系数KI确定积分增益输出值uI，将积分增益输出值uI与积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，根据比例增益输出值uP和最终的积分增益输出值uI确定控制电压输出值u。
将导叶开度定值M与现有的导叶反馈值H求差得到导叶偏差Δy，导叶偏差Δy是求导叶开度控制的准确性的基础；
将导叶偏差Δy代入PID控制系统中的比例增益系数KP中计算：uP＝KP×Δy，得出比例增益输出值uP；
将导叶偏差Δy代入PID控制系统中的积分增益系数KI中计算：得出积分增益输出值uI，将比例增益输出值uI与积分输出限幅(DB1,DB2)比较：
当积分增益输出值uI在积分输出限幅(DB1,DB2)内时，直接将积分增益输出值uI作为最终的积分增益输出值uI输出，例如当DB1＝-500，DB2＝500，则(DB1,DB2)＝(-500,500)，如果uI为100，可以判定积分增益输出值uI在积分输出限幅(DB1,DB2)内，则最终的积分增益输出值uI＝100；
当积分增益输出值uI不在积分输出限幅(DB1,DB2)内时，若积分增益输出值uI小于DB1，则最终的积分增益输出值uI＝DB1，将最终的积分增益输出值uI输出，例如当DB1＝300，则可以判定积分增益输出值uI小于DB1，如果uI小于300，则最终的积分增益输出值uI＝300；
当积分增益输出值uI不在积分输出限幅(DB1,DB2)内时，若积分增益输出值uI大于DB2，则最终的积分增益输出值uI＝DB2，将最终的积分增益输出值uI输出，例如当DB2＝500，如果uI大于500，则可以判定积分增益输出值uI大于DB2，则最终的积分增益输出值uI＝500；
最后经过上述比例增益输出值与积分输出限幅(DB1,DB2)比较的结果输出，输出最终的积分增益输出值uI；
将比例增益输出值与最终的积分增益输出值代入到控制输出U中进行计算，控制输出U：u＝uP+uI，得到控制电压输出值u，这样，在导叶偏差Δy数值较小的情况下，比例增益输出值uP是很微弱的，但是积分增益输出值uI是始终存在，且逐渐变大，这样u输出就会逐渐加大，最终传递到数据传输控制单元，在经过转化能量过程中，不会因为能量过小而接力器不移动，接力器依旧可以根据指令移动。当导叶反馈值H和导叶开度定值M完全相同时，则导叶开度控制的准确性高。
步骤S400，将反馈值H与导叶开度定值M通过积分清零控制标准判断，确定是否需要对积分清零；
在导叶开度控制过程中，当导叶开度调整到位(正负误差在0.1％以内)后，导叶开度的稳定性也同样重要。因为控制方法中积分控制有个积分保持问题，两个积分串联，在控制对象整到位后，其中一个不需要积分保持；所以，在接力器单元调整到位后，需要对积分输出清零处理，否则接力器单元会产生轻微抖动，其中积分清零的步骤包括：
将导叶开度定值M与现有的导叶反馈值H求差得到导叶偏差Δy；
对导叶偏差Δy进行限制，将导叶偏差Δy限制在1％-1.5％内；
如果导叶偏差Δy小于0，即反馈值H大于给导叶开度定值M，且积分增益输出值uI大于0，则积分增益输出值uI＝0；
如果导叶偏差Δy大于0，即反馈值H大于给导叶开度定值M，且积分增益输出值uI小于0，则积分增益输出值uI＝0；
通过以上步骤，积分清零标准在PID调节系统中的程序可以举列表示，其中将Δy限制为1.5％以内，因此以300代表1.5％，举列如下：
Δy＝Gv_Give-Gv_F(DB1,DB2)k；
Δy＝limit(-300，Δy，300)；
if(Δy<0)and(uI>0)then；
uI＝0；
else if(Δy>0)and(uI<0)then；
uI＝0；
endif；
其中，Gv_Give表示为导叶开度定制M，Gv_F(DB1,DB2)k表示为导叶反馈值H。
由此可见，经过程序不断地扫描检测导叶偏差Δy与积分增益输出值uI的关系，进行非线性积分处理，从而可定性描述：当导叶反馈值H超过了导叶开度定值M时，说明导叶开度超调了，这时应关闭导叶，即应该输出负电压，此时检测uI如果为正电压，即uI>0，应该立即把正电压清除，即uI＝0，不能在原先的正电压uI上进行积分计算，若不清除，控制上即产生滞后，引起接力器单元的抖动；当导叶开度反馈值H小于导导叶开度定值M时，说明导叶开度调节还不足，这时应开启接力器，即应该输出正电压，检测uI若为负电压，即uI<0时，应该立即把负的电压清除，即uI＝0，不能在原先的正电压uI上进行积分计算，若不清除，控制上即产生滞后，引起接力器单元的抖动。
步骤S500，将控制电压输出值u传输接力器，接力器根据控制电压输出值u进行移动。控制电压输出值u经过多次能量转换最终传输到接力器中，接力器根据控制电压输出值u移动，移动的行程就是该接力器的接力器行程。
请参阅图5，图5为本申请实施例的导叶开度控制装置的示意图，一种水轮机导叶开度的控制装置，控制装置中包括：
调速器扰动试验单元60：用于通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)；
数据采集单元70：用于采集接力器行程参数，根据接力器行程参数确定反馈值H；
串联积分单元80：用于输入导叶开度定值M，将导叶开度定值M进行串联积分控制标准判断，根据比例增益系数KP确定比例增益输出值uP，根据积分增益系数KI确定积分增益输出值uI，将积分增益输出值uI与积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，根据比例增益输出值uP和积分增益输出值uI确定控制电压输出值u；
积分清零单元90：用于将反馈值H与导叶开度定值M通过积分清零控制标准判断，确定是否需要对积分清零；
数据传输控制单元100：用于将控制电压输出值u传输接力器，以使接力器根据控制电压输出值u进行移动。
请参阅图6，图6为本申请实施例的串联积分单元示意图，串联积分单元80包括：
比例增益单元81：用于将导叶偏差Δy代入比例增益系数KP中计算：uP＝KP×Δy，得出比例增益输出值uP；
积分增益单元82：用于将导叶偏差Δy代入积分增益系数KI中计算：得出积分增益输出值uI，将积分增益输出值uI与积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI；
控制输出单元83：用于将比例增益输出值uP与积分增益输出值uI代入到控制输出U中进行计算，得到控制电压输出值u，控制输出U：u＝uP+uI。
请参阅图7，图7为本申请实施例的数据传输控制单元示意图，数据传输控制单元100包括：
数模转换单元101：用于将程序计算出的、表征电压大小的数字量，转换为控制电压模拟量信号，即控制电压输出值u，并通过放大器将所述控制电压模拟量信号功率放大，以此驱动电液转换单元；
电液转换单元102：用于接收到数模转换单元传输的控制电压模拟量信号后，将控制电压模拟量信号转换为液体流量信号，传输到并驱动主配压阀单元；
主配压阀单元103：用于接收到电液转换单元传来的液体流量信号，借助外部液压油，进行一级液压放大，通过积分环节的传递函数控制并驱动接力器单元；
接力器单元104：用于根据主配压阀单元驱动运行，用于控制导叶开度的大小。
由以上技术方案可见，通过以上导叶开度的方法和装置，可以提升导叶开度的准确性，通过确定积分输出限幅(DB1,DB2)与KP的优选，从而确定积分输出量的大小，从而满足于导叶的小偏差调节时速动性要求，最后通过积分清零保证了导叶开度的稳定性。
以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水轮机导叶开度的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)；
采集接力器行程参数，根据所述接力器行程参数确定反馈值H；
输入导叶开度定值M，将所述导叶开度定值M进行串联积分控制标准判断，根据比例增益系数KP确定比例增益输出值uP，根据积分增益系数KI确定积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，根据所述比例增益输出值uP和最终的积分增益输出值uI确定控制电压输出值u；
将所述反馈值H与所述导叶开度定值M通过积分清零控制标准判断，确定是否需要对积分清零；
将所述控制电压输出值u传输接力器，所述接力器根据所述控制电压输出值u进行移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是在PID调节系统中实现的，通过所述PID调节系统将电压信号通过一系列转化为指令传输到接力器中，接力器通过所述指令进行移动。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)，在调速器内设定干扰频率，并默认积分增益系数KI＝1，从而通过调速器干扰试验确定积分输出上限值DB1和积分输出下限值DB2，根据所述积分输出上限值DB1和积分输出下限值DB2确定积分输出限幅(DB1,DB2)。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述输入导叶开度定值M，将所述导叶开度定值M进行串联积分控制标准判断，根据比例增益系数KP确定比例增益输出值uP，根据积分增益系数KI确定积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，根据所述比例增益输出值uP和积分增益输出值uI确定控制电压输出值u，包括：
将所述导叶开度定值M与反馈值H求差得到导叶偏差Δy；
将所述导叶偏差Δy代入所述比例增益系数KP中计算：uP＝KP×Δy，确定比例增益输出值uP；
将所述导叶偏差Δy代入所述积分增益系数KI中计算：确定积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI；
将比例增益输出值uP与所述最终的积分增益输出值uI代入到控制输出U中进行计算，得到控制电压输出值u，所述控制输出U：u＝uP+uI。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，包括：
当所述积分增益输出值uI在所述积分输出限幅(DB1,DB2)内时，直接将所述积分增益输出值uI作为最终的积分增益输出值uI输出；
当所述积分增益输出值uI不在所述积分输出限幅(DB1,DB2)内时，若积分增益输出值uI小于DB1，则最终的积分增益输出值uI＝DB1，将最终的积分增益输出值uI输出；
当所述积分增益输出值uI不在所述积分输出限幅(DB1,DB2)内时，若积分增益输出值uI大于DB2，则最终的积分增益输出值uI＝DB2，将最终的积分增益输出值uI输出；
其中，DB1是积分输出上限值，DB2是积分输出下限值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述反馈值H与所述导叶开度定值M通过积分清零控制标准判断，确定是否需要对积分清零，包括：
将所述导叶开度定值M与反馈值H求差得到导叶偏差Δy；
对导叶偏差Δy进行限制，将导叶偏差Δy限制在1％-2％内；
如果导叶偏差Δy小于0，即反馈值H大于给导叶开度定值M，且积分增益输出值uI大于0，则确定积分增益输出值uI＝0；
如果导叶偏差Δy大于0，即反馈值H大于给导叶开度定值M，且积分增益输出值uI小于0，则确定积分增益输出值uI＝0。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述反馈值H与所述导叶开度定值M进行判断，当所述导叶开度定值M与所述反馈值H相等时，确定此时控制方法下的导叶开度控制的准确性高。
8.一种水轮机导叶开度的控制装置，其特征在于，所述装置包括：
调速器扰动试验单元：用于通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)；
数据采集单元：用于采集接力器行程参数，根据所述接力器行程参数确定反馈值H；
串联积分单元：用于输入导叶开度定值M，将所述导叶开度定值M进行串联积分控制标准判断，根据比例增益系数KP确定比例增益输出值uP，根据积分增益系数KI确定积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI，根据所述比例增益输出值uP和积分增益输出值uI确定控制电压输出值u；
积分清零单元：用于将所述反馈值H与所述导叶开度定值M通过积分清零控制标准判断，确定是否需要对积分清零；
数据传输控制单元：用于将所述控制电压输出值u传输接力器，以使所述接力器根据所述控制电压输出值u进行移动。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述串联积分单元包括：
比例增益单元：用于将导叶偏差Δy代入所述比例增益系数KP中计算：uP＝KP×Δy，得出比例增益输出值uP；
积分增益单元：用于将导叶偏差Δy代入所述积分增益系数KI中计算：得出积分增益输出值uI，将所述积分增益输出值uI与所述积分输出限幅(DB1,DB2)进行比较，确定最终的积分增益输出值uI；
控制输出单元：用于将比例增益输出值uP与积分增益输出值uI代入到控制输出U中进行计算，得到控制电压输出值u，所述控制输出U：u＝uP+uI。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述数据传输控制单元包括：
数模转换单元：用于将程序计算出的、表征电压大小的数字量，转换为控制电压模拟量信号，即控制电压输出值u，并通过放大器将所述控制电压模拟量信号功率放大，以此驱动电液转换单元；
电液转换单元：用于接收到数模转换单元传输的控制电压模拟量信号后，将控制电压模拟量信号转换为液体流量信号，传输到并驱动主配压阀单元；
主配压阀单元：用于接收到电液转换单元传来的液体流量信号，借助外部液压油，进行一级液压放大，通过积分环节的传递函数控制并驱动接力器单元；
接力器单元：用于根据主配压阀单元驱动运行，用于控制导叶开度的大小。
CN201810511853.XA 2018-05-25 2018-05-25 一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置 Active CN108443057B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810511853.XA CN108443057B (zh) 2018-05-25 2018-05-25 一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810511853.XA CN108443057B (zh) 2018-05-25 2018-05-25 一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108443057A CN108443057A (zh) 2018-08-24
CN108443057B true CN108443057B (zh) 2019-11-08

Family

ID=63205601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810511853.XA Active CN108443057B (zh) 2018-05-25 2018-05-25 一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108443057B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109779826A (zh) * 2018-12-29 2019-05-21 中水三立数据技术股份有限公司 一种用于水电站的水电联调方法
CN109763932B (zh) * 2019-01-10 2020-12-01 中国长江电力股份有限公司 调速器水头开度与有功功率协联曲线自适应控制方法
CN109992831B (zh) * 2019-02-28 2022-04-05 西华大学 一种水轮机调速器的选型方法
CN110912525A (zh) * 2019-11-05 2020-03-24 武汉武水电气技术有限责任公司 一种高油压微机调速器
CN111581770B (zh) * 2020-03-30 2023-03-31 大唐水电科学技术研究院有限公司 一种双调整水轮机调速器电液随动系统仿真模型
CN111352339B (zh) * 2020-04-08 2023-12-29 江苏盛海智能科技有限公司 一种无人驾驶车辆的执行机构的控制方法及控制端
CN112096555B (zh) * 2020-09-29 2022-08-02 深圳市科中云技术有限公司 导叶开度的测量装置、电路、方法、终端及存储介质
CN114810468B (zh) * 2020-12-07 2023-06-13 中国长江电力股份有限公司 导叶开度模拟量闭环和分段开环控制相结合的控制系统
CN113153616A (zh) * 2021-03-23 2021-07-23 中国水利水电科学研究院 基于s曲线算法的水电机组功率调节方法、控制系统及水电机组
CN115355130B (zh) * 2022-08-31 2023-08-11 武汉长江控制设备研究所有限公司 一种水轮机调速器桨叶随动优化方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101260858A (zh) * 2008-04-17 2008-09-10 山东电力研究院 大型水轮机导叶同步性调整与控制方法
JP2010229962A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Mitsubishi Electric Corp 水車またはポンプ水車用調速制御装置
CN205876592U (zh) * 2016-08-10 2017-01-11 国家电网公司 抽水蓄能电站的单导叶控制调速器的导叶状态控制系统
CN107100788A (zh) * 2017-06-30 2017-08-29 武汉武水电气技术有限责任公司 水轮机喷咀或导叶开度控制系统
CN107966912A (zh) * 2017-11-24 2018-04-27 南瑞集团有限公司 一种水轮机调速器内嵌式控制对象模型模拟方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101260858A (zh) * 2008-04-17 2008-09-10 山东电力研究院 大型水轮机导叶同步性调整与控制方法
JP2010229962A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Mitsubishi Electric Corp 水車またはポンプ水車用調速制御装置
CN205876592U (zh) * 2016-08-10 2017-01-11 国家电网公司 抽水蓄能电站的单导叶控制调速器的导叶状态控制系统
CN107100788A (zh) * 2017-06-30 2017-08-29 武汉武水电气技术有限责任公司 水轮机喷咀或导叶开度控制系统
CN107966912A (zh) * 2017-11-24 2018-04-27 南瑞集团有限公司 一种水轮机调速器内嵌式控制对象模型模拟方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
水轮机单导叶接力器的应用;曾敏;《东方电机》;20051231(第2期);第93-97,104页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108443057A (zh) 2018-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108443057B (zh) 一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置
CN111668857B (zh) 一种用于水电站发电机监控系统一次调频的方法及系统
JP5830251B2 (ja) プロセスモデルの高速同定および生成
CN110021942B (zh) 一种基于dcs的调频控制方法
CN106327057B (zh) 一种水电机组一次调频理论动作电量的计算系统及方法
CN108131238B (zh) 一种抑制水锤压力波动的pid控制方法
CN113820976A (zh) 基于人工智能的闸门智能控制方法
CN109253041B (zh) 一种水轮发电机调速器的水头控制系统及方法
CN109999527B (zh) 一种多流体智能配料控制方法
CN112578745B (zh) 一种氯化氢合成反应过程的智能化控制方法
CN204086850U (zh) 协调控制系统的阶跃设定值形成回路
CN112943519A (zh) 一种水轮机调速器电控系统工作状态控制系统及方法
CN114294152B (zh) 一种水轮发电机组调速系统设备在线状态监测方法和系统
CN110207096B (zh) 热力锅炉汽包水位智能控制方法
Parikh et al. Control of a nuclear steam generator using feedback-feedforward LQG controller
CN110243138B (zh) 一种空气分离设备模型前馈控制系统及方法
Arivalahan et al. Investigation of fuzzy logic controller for conical tank process
CN215213616U (zh) 一种汽轮机润滑油温度调节阀控制装置
CN114094637A (zh) 一种水电机组调速器有功功率调节方法及装置
Pramanik et al. PID Flow-Level Control Tuned by Genetic Algorithm and Harmony Search Algorithm
Muravyova et al. Development of an intelligent control system for the process of preparation and water transfer in the cooling circuit of an ammonia station
Yaseen et al. Advanced Flowrate Control of Petroleum Products in Transportation: An Optimized Modified Model Reference PID Approach
CN117093026A (zh) 一种滤池恒水位的pid控制方法
EP3992528A1 (en) A method of controlling a supply of feed water into a boiler
Duviella et al. Supervised internal multi-model control of a dam-gallery open-channel system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant