CN108695884A - 一种水电机组一次调频考核系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水电机组一次调频考核系统，通过设置与水电机组连接的一次调频测试仪，能够实时采集水电机组的频率信号和有功功率信号，并且将一次调频测试仪通过通讯模块与一次调频考核平台通讯连接，使得一次调频考核平台可以根据获取到的频率信号和有功功率信号对水电机组一次调频进行考核，能够迅速准确地计算理论积分电量、实际积分电量以及一次调频的合格率，高效实用，避免了由于电网调度机构与电厂的数据存在不同步问题，容易导致电厂的水电机组被误考核的现象的发生，提高了电厂一次调频的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及水电机组一次调频技术领域，尤其涉及一种水电机组一次调频考核系统。
背景技术
一次调频，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。一次调频在电力系统稳定和优化电网调度方面起着巨大的作用，电厂积极地投入一次调频并对机组设置合理恰当的一次调频相关参数，能有效的控制电网事故的扩大，对平时的电网维稳也有很大作用。在电力系统中，经常会出现突发大负荷变化，需要一次调频来提供快速的功率支援，对于短时间的小负荷波动，一次调频也可以进行有效调节，从而减少机组二次调频的动作。
对于一次调频，需要调速系统有较好的速动性。水电机组由于自身的特点，在有功功率控制方面比火电机组有更大的优势，水电机组的调节幅度更大，调节性能更好，响应速度更快。但是，由于对并网机组的一次调频功能投入及效果的考核机制不健全或不合理，导致水电厂从自身安全出发，投一次调频功能的积极性不高，在电网无强制措施的情况下，往往不投一次调频。虽然很多电厂都进行了一次调频试验，实际投入运行的不多，降低了电力系统的稳定储备。
目前，由于电网调度机构与电厂的数据存在一定的不同步问题，使得电厂的水电机组常常被误考核，影响了一次调频考核结果的准确性，甚至导致误考核的情况发生，不利于电网促进电厂进行一次调频。
发明内容
本发明提供了一种水电机组一次调频考核系统，解决了目前电网对电厂的水电机组的一次调频的考核准确性不高，导致电厂常常被误考核的技术问题。
本发明提供的一种水电机组一次调频考核系统，包括：
一次调频测试仪和一次调频考核平台；
所述一次调频测试仪与水电机组连接，包括信号采集卡、信号调理元件和通讯模块，用于采集所述水电机组的频率信号和有功功率信号；
所述一次调频考核平台与所述一次调频测试仪通讯连接，用于接收所述一次调频测试仪采集的频率信号和有功功率信号，并且根据所述频率信号和有功功率信号求解所述水电机组一次调频实际动作的积分电量与理论动作积分电量的百分比；
所述一次调频考核平台还用于判断所述百分比是否大于50％，若是则判定所述水电机组的一次调频合格，否则判定所述水电机组的一次调频不合格。
可选地，所述一次调频考核平台包括求解模块，用于根据公式一和公式二分别求解所述水电机组一次调频实际动作的积分电量与理论动作积分电量；
所述公式一具体为：
所述公式二具体为：
其中，Δfsq为机组检测到的电网频率与机组动作跨死区频率之差，水电机组的转速不等率为4％，P为机组的额定功率，PSt为在调节过程中每秒的有功值，PST为在调节开始时的有功值。
可选地，所述一次调频测试仪还用于采集所述水电机组的导叶开度信号；
所述一次调频考核平台还包括：静特性试验模块，用于控制所述一次调频测试仪输出标准频率信号至所述水轮机组的调速器，并获取所述一次调频测试仪返回的对应的导叶开度信号，以便于根据所述标准频率信号和对应的导叶开度信号测试所述水电机组的调速器的静特性。
可选地，所述一次调频考核平台还包括：通道状态监测模块，用于对所述一次调频测试仪输入的信号进行率定并保存和检测所述一次调频测试仪的信号采集通道是否正常。
可选地，所述一次调频考核平台基于LabVIEW进行搭建。
可选地，所述一次调频测试仪还包括隔离放大器，用于对采集得到的信号进行隔离处理。
可选地，所述一次调频测试仪还包括供电模块，用于提供电源。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明中通过设置了与水电机组连接的一次调频测试仪，能够实时采集水电机组的频率信号和有功功率信号，并且将一次调频测试仪通过通讯模块与一次调频考核平台通讯连接，使得一次调频考核平台可以根据获取到的频率信号和有功功率信号对水电机组一次调频进行考核，能够迅速准确地计算理论积分电量、实际积分电量以及一次调频的合格率，高效实用，避免了由于电网调度机构与电厂的数据存在不同步问题，容易导致电厂的水电机组被误考核的现象的发生，提高了电厂一次调频的准确率。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种水电机组一次调频考核系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种提供的一种水电机组一次调频考核系统的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种水电机组一次调频考核系统，用于解决目前电网对电厂的水电机组的一次调频的考核准确性不高，导致电厂常常被误考核的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种水电机组一次调频考核系统的结构示意图。
本发明提供的一种水电机组一次调频考核系统，包括：
一次调频测试仪和一次调频考核平台；所述一次调频测试仪与水电机组连接，包括信号采集卡、信号调理元件和通讯模块，用于采集所述水电机组的频率信号和有功功率信号；所述一次调频考核平台与所述一次调频测试仪通讯连接，用于接收所述一次调频测试仪采集的频率信号和有功功率信号，并且根据所述频率信号和有功功率信号求解所述水电机组一次调频实际动作的积分电量与理论动作积分电量的百分比。其中，一次调频考核平台考核水电机组一次调频的是否合格的过程为：所述一次调频考核平台判断实际动作的积分电量与理论动作积分电量的百分比是否大于50％，若是则判定所述水电机组的一次调频合格，否则判定所述水电机组的一次调频不合格。可以理解的是，实际动作的积分电量与理论动作积分电量的百分比可以看做为水电机组一次调频的合格率，当百分比达到电网的预置值(50％)时，可以认为水电机组的一次调频合格。
具体地，所述一次调频考核平台包括求解模块，用于根据公式一和公式二分别求解所述水电机组一次调频实际动作的积分电量与理论动作积分电量；
所述公式一具体为：
所述公式二具体为：
因此，水电机组一次调频的合格率可以将实际动作的积分电量与理论动作积分电量进行相除获得：合格率＝ΔTheroy/ΔAct。
其中，Δfsq为机组检测到的电网频率与机组动作跨死区频率之差，水电机组的转速不等率为4％，P为机组的额定功率，PSt为在调节过程中每秒的有功值，PST为在调节开始时的有功值。
可选地，本发明实施例提供的一次调频考核平台可以是基于LabVIEW进行搭建的。需要说明的是，用LabVIEW编程的程序可以称为“虚拟仪器”(简称为VI)，以计算机为核心，是一种新型仪器。LabVIEW的编程语言是一种图形化的语言，被称为G语言，主要通过图形符号的连接来表示程序的编写，和文本的编程语言形式完全不同，这种硬件功能的软件化，是虚拟仪器的一大特征。LabVIEW通过固定的编程图形符号，表达成用户易懂的语言。LabVIEW除了包括基本的编程工具外，还提供了大量的虚拟仪器模板和库函数来编程，极大的提高程序员的编程效率。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种提供的一种水电机组一次调频考核系统的另一个实施例的结构示意图。
其中，一次调频测试仪还可以包括有隔离放大器和供电模块，其中，隔离放大器主要用于对采集得到的信号进行隔离处理。所述一次调频测试仪除了采集频率信号和有功功率信号之外，还可以用于采集所述水电机组的导叶开度信号。对应的，所述一次调频考核平台还可以包括有：静特性试验模块，用于控制所述一次调频测试仪输出标准频率信号至所述水轮机组的调速器，并获取所述一次调频测试仪返回的对应的导叶开度信号，以便于根据所述标准频率信号和对应的导叶开度信号测试所述水电机组的调速器的静特性。静特性试验主要是由一次调频测试仪输出标准频率信号，并送入到调速器的测频输入端，同时将反映导叶开度的信号引入到一次调频考核平台的模拟输入端。改变输出的标准频率信号，记录调速器的输出频率和此频率下的导叶开度，即可得调速器的静特性。具体的在一次调频考核平台上的操作流程如下：在自动静特性测试操作区选中相应的使能选择框；在频率步长设置数据框中输入静特性数据点间的合理频率间隔；在试验点停顿时间数据框中输入到达每个试验点后停顿的时间，单位为秒；点击“启动”试验按键，这时自动测试过程开始。导叶接力器将首先自动减开度，并运动到预先设置的自动测试下限值(导叶下限)以下，然后开始导叶向开方向的自动测试过程。当导叶自动运动到预先设置的自动测试上限值(导叶上限)以上时，则导叶向开方向的自动测试过程完成。接着，系统将自动切换为关方向的自动测试过程。当导叶再次自动运动到预先设置的自动测试下限值(导叶下限)以下时，则整个自动测试过程完成。在测试过程中，所有测试数据将自动进入软件内部的数据记录表格，同时在静特性曲线监视区打出标记点。
进一步地，一次调频测试仪还可以对水电机组的蜗壳水压、尾管水压、定子电流、上下游水位和浆叶开度等信号量进行采集，使得一次调频考核平台可以完成动特性试验、空载扰动试验、手动空载摆动试验、自动空载摆动试验、自动开机试验、甩负荷试验、电源切换试验、导叶信号消失试验、测频信号消失试验、运行模式切换试验等试验。其中，在一次调频考核平台上进行的动特性试验提供了丰富的动态特性测试、显示、记录的方法，同时也提供了自动或手动性能指标分析功能，可帮助用户方便、顺利、快速的完成各种试验项目具体操作流程如下：连接好各待测信号；利用系统的参数设置功能；启动调速系统动特性试验界面；通过每个通道的曲线绘制使能框，确定该曲线是否绘制到动态波形显示区；利用每条曲线绘制参数设置功能，对曲线绘制参数进行设置；根据不同试验的需求，设置合适的时窗宽度、采样长度和采样频率；确认调速系统已正常工作，且各条曲线对应的实测值合理时即可进行试验。
可选地，所述一次调频考核平台还可以包括有：通道状态监测模块，用于对所述一次调频测试仪输入的信号进行率定并保存和检测所述一次调频测试仪的信号采集通道是否正常。对应的，一次调频测试仪可以设置有多个通道，能够实现不同数据的同时采集。在本发明实施例提供的一种优选的实施方式中，一次调频测试仪设置了2路频率信号输入、1路数字量输入、2路频率信号输出、1路数字量输出、2路模拟量输出、8路模拟量输入，其中8路模拟量输入又分为4路电流信号、4路电压信号，可以确保一次调频考核时电量积分的有效性；且一次调频考核平台通过LabVIEW编程算法，在多通道数据的输入下，仍可以自定迅速准确地计算理论积分电量、实际积分电量以及一次调频的合格率，高效实用。
本发明实施例中通过设置了与水电机组连接的一次调频测试仪，能够实时采集水电机组的频率信号和有功功率信号，并且将一次调频测试仪通过通讯模块与一次调频考核平台通讯连接，使得一次调频考核平台可以根据获取到的频率信号和有功功率信号对水电机组一次调频进行考核，能够迅速准确地计算理论积分电量、实际积分电量以及一次调频的合格率，高效实用，且一次调频测试仪和一次调频考核平台主要由测试仪硬件设备和上位机PC构成，携带灵活方便，便于测试人员携带于水电厂中进行水电机组的一次调频考核，避免了由于电网调度机构与电厂的数据存在不同步问题，容易导致电厂的水电机组被误考核的现象的发生，提高了电厂一次调频的准确率。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种水电机组一次调频考核系统，其特征在于，包括：
一次调频测试仪和一次调频考核平台；
所述一次调频测试仪与水电机组连接，包括信号采集卡、信号调理元件和通讯模块，用于采集所述水电机组的频率信号和有功功率信号；
所述一次调频考核平台与所述一次调频测试仪通讯连接，用于接收所述一次调频测试仪采集的频率信号和有功功率信号，并且根据所述频率信号和有功功率信号求解所述水电机组一次调频实际动作的积分电量与理论动作积分电量的百分比；
所述一次调频考核平台还用于判断所述百分比是否大于50％，若是则判定所述水电机组的一次调频合格，否则判定所述水电机组的一次调频不合格。
2.根据权利要求1所述的水电机组一次调频考核系统，其特征在于，所述一次调频考核平台包括求解模块，用于根据公式一和公式二分别求解所述水电机组一次调频实际动作的积分电量与理论动作积分电量；
所述公式一具体为：
所述公式二具体为：
其中，Δfsq为机组检测到的电网频率与机组动作跨死区频率之差，水电机组的转速不等率为4％，P为机组的额定功率，PSt为在调节过程中每秒的有功值，PST为在调节开始时的有功值。
3.根据权利要求1所述的水电机组一次调频考核系统，其特征在于，所述一次调频测试仪还用于采集所述水电机组的导叶开度信号；
所述一次调频考核平台还包括：静特性试验模块，用于控制所述一次调频测试仪输出标准频率信号至所述水轮机组的调速器，并获取所述一次调频测试仪返回的对应的导叶开度信号，以便于根据所述标准频率信号和对应的导叶开度信号测试所述水电机组的调速器的静特性。
4.根据权利要求1所述的水电机组一次调频考核系统，其特征在于，所述一次调频考核平台还包括：通道状态监测模块，用于对所述一次调频测试仪输入的信号进行率定并保存和检测所述一次调频测试仪的信号采集通道是否正常。
5.根据权利要求1所述的水电机组一次调频考核系统，其特征在于，所述一次调频考核平台基于LabVIEW进行搭建。
6.根据权利要求1所述的水电机组一次调频考核系统，其特征在于，所述一次调频测试仪还包括隔离放大器，用于对采集得到的信号进行隔离处理。
7.根据权利要求1所述的水电机组一次调频考核系统，其特征在于，所述一次调频测试仪还包括供电模块，用于提供电源。
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Legal Events
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Effective date of registration: 20200119 Address after: 510000 room 501-503, annex building, Huaye building, No.1-3, Chumo new street, Xihua Road, Yuexiu District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: Guangdong Electric Power Research Institute of energy technology limited liability company Address before: 510080 Dongfeng East Road, Dongfeng, Guangdong, Guangzhou, Zhejiang Province, No. 8 Applicant before: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE, GUANGDONG POWER GRID CO., LTD. Applicant before: Guangdong Electric Power Research Institute of energy technology limited liability company |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181023 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |