CN109798281A - 调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法 - Google Patents

Abstract

调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法，包括调速器电控系统初始化，K1^*赋初始值。调速器电控系统实时采集调速器液压随动系统导叶开度控制模块输出的主配位置给定M_给定，主配位置反馈M，主配控制模块输出的比例阀位置给定B_给定，比例阀位置反馈B等数据。判断︱B_给定‑B︱是否大于阈值b，若︱B_给定‑B︱>b保持时间大于t1,报比例阀液压跟随故障，进入故障处理。判断︱M_给定‑M︱是否大于阈值m；计算主配位置移动速度V_M。计算特征值K1＝V_M/(M_给定‑M)，与标准特征值K1^*进行比较，报比例阀液压跟随故障，进入故障处理；否则，K1^*＝(K1+K1^*)/2；若有备机且无故障，则切备机；若备机有故障或无备机，则切机手动。该方法能避免事故扩大导致机组负荷无法正常调节甚至负荷出现大幅度波动等一系列问题。

Description

调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法

技术领域

本发明属于水电站自动控制领域，涉及一种调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法。

背景技术

水轮发电机组并网运行正常调节负荷过程中，若比例阀、主配压阀等执行元件发生故障间歇性卡涩拒动或控制油路发生漏油泄压等故障，未及时进行故障诊断处理，将导致机组负荷无法正常调节，甚至机组负荷出现大幅度波动等一系列问题，严重影响机组安全稳定运行，造成事故停机。目前水轮发电机组液压跟随系统故障诊断技术落后，判据不合适，容易出现液压跟随系统故障的误判和漏判。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法，该方法可快速准确诊断比例阀、主配液压跟随系统故障，同时可明确诊断出液压跟随系统故障的位置是比例阀还是主配。避免事故扩大导致机组负荷无法正常调节甚至负荷出现大幅度波动等一系列问题。

本发明采取的技术方案为：

调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法，包括以下步骤：

①：调速器电控系统初始化，K1^*赋初始值。

②；调速器电控系统实时采集调速器液压随动系统导叶开度控制模块输出的主配位置给定M_给定，主配位置反馈M，主配控制模块输出的比例阀位置给定B_给定，比例阀位置反馈B等数据。

③：判断︱B_给定-B︱是否大于阈值b，若︱B_给定-B︱>b保持时间大于t1,报比例阀液压跟随故障，进入故障处理第⑧步；否则，进入第④步。

④：判断︱M_给定-M︱是否大于阈值m,若大于，进入第⑤步；否则，进入第②步。

⑤：计算主配位置移动速度V_M。

⑥：计算特征值K1＝V_M/(M_给定-M)。

⑦：与标准特征值K1^*进行比较，若K1/K1^*≤0.01，且保持时间大于t2，报比例阀液压跟随故障，进入故障处理第⑧步；否则，K1^*＝(K1+K1^*)/2，进入第②步

⑧：故障处理，若有备机且无故障，则切备机，进入第②步；若备机有故障或无备机，则切机手动，若人为复归故障且切至非机手动状态，进入第②步。

本发明调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法，有益效果如下：

1、采用本发明的方法，可快速准确诊断比例阀液压跟随系统故障。

2、采用本发明的方法，可快速准确诊断主配液压跟随系统故障。

3、采用本发明的方法，可明确诊断出液压跟随系统故障的位置是比例阀还是主配。

4、本发明方法中，主配跟随故障判据可以根据实际运行情况自学习，自修正，自适应，故障诊断的可靠性高，准确性高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明中调速器液压随动系统示意图.

图2是调速器主配及比例阀液压跟随系统故障诊断处理方法流程图。

其中：导叶开度反馈为Y，调速器电气控制系统PID模块输出的导叶开度给定为Y_给定，开度死区为Y_死区，导叶开度控制模块增益系数为K_Y，导叶开度控制模块输出的主配位置给定为M_给定，主配位置反馈为M，主配控制模块增益系数为K_M，主配控制模块输出的比例阀位置给定为B_给定，比例阀位置反馈为B，比例阀增益系数K₁，主配增益系数为K2。

具体实施方式

调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法，是一种在机组并网运行情况下，调速器电控系统对主配及比例阀调速器液压跟随系统故障进行实时自动智能诊断处理，并同时对液压跟随系统故障判据进行自学习，自修正，自适应的方法。

调速器液压随动系统如图1所示存在两个闭环反馈：导叶开度控制环和主配控制环。在调速器液压随动系统中，比例阀属于一个电液转换单元，理想情况下相当于一个比例环节；主配属于一个液压放大单元，理想情况下相当于积分环节和一个比例环节串联；主配属于一个液压执行单元，理想情况下相当于一个积分环节。

假设导叶开度反馈为Y，调速器电气控制系统PID模块输出的导叶开度给定为Y_给定，导叶开度控制模块增益系数为K_Y，导叶开度控制模块输出的主配位置给定为M_给定，主配位置反馈为M，主配位置移动速度V_M，主配控制模块增益系数为K_M，主配控制模块输出的比例阀位置给定为B_给定，比例阀位置反馈为B，比例阀增益系数K1，主配增益系数为K2。在忽略延时和惯性作用的理想情况下，下面两式必然成立。

B＝B_给定 (1)

K1*(M_给定-M)＝M’＝V_M (2)

由(2)式得：

V_M/(M_给定-M)＝K1 (3)

(1)式即是理想情况下比例阀跟随故障的判据，若比例阀发生卡涩或者其他故障，则B_给定＝B。

(3)式即是理想情况下主配跟随故障的判据，若主配发生卡涩或者比例阀到主配控制油路发生漏油泄压等故障，则K1特征值相对于标准值K1^*会发生明显变化。

考虑到实际运用过程中，比例阀和主配响应有一定时延，比例阀和主配位置反馈信号采集和处理也有一定延时，比例阀和主配有动作死区，现场采用的比例阀和主配跟随故障的判据优化如下：

比例阀跟随故障判据：︱B_给定-B︱>b，保持时间大于t1。

主配跟随故障判据：︱M_给定-M︱>m，K1/K1^*<0.01，保持时间大于t2。

本发明方法中主配跟随故障判据标准特征值K1^*可以根据实际运行情况自学习，自修正，自适应，从而减小故障误判的风险，提高故障诊断的可靠性。

调速器主配及比例阀液压跟随故障诊断方法步骤如下：

①：调速器电控系统初始化，K1^*赋初始值。

②：调速器电控系统实时采集调速器液压随动系统导叶开度控制模块输出的主配位置给定M_给定，主配位置反馈M，主配控制模块输出的比例阀位置给定B_给定，比例阀位置反馈B等数据。

调速器液压随动系统导叶开度控制模块为调速器电控系统中一个数据处理功能块，它对输入数据导叶开度给定Y_给定和导叶开度反馈Y进行差值运算，然后以增益系数K_Y进行比例放大，最后输出控制信号主配位置给定M_给定。

主配控制模块为调速器电控系统中一个数据处理功能块，它对输入数据主配位置给定M_给定和主配位置反馈为M进行差值运算，然后以增益系数K_M进行比例放大，最后输出控制信号比例阀位置给定B_给定。

③：判断︱B_给定-B︱是否大于阈值b，若︱B_给定-B︱>b保持时间大于t1,报比例阀液压跟随故障，进入故障处理第⑧步；否则，进入第④步。

④：判断︱M_给定-M︱是否大于阈值m,若大于，进入第⑤步；否则，进入第②步。

⑤：计算主配位置移动速度V_M。

⑥：计算特征值K1＝V_M/(M_给定-M)。

⑦：与标准特征值K1^*进行比较，若K1/K1^*≤0.01，且保持时间大于t2，报比例阀液压跟随故障，进入故障处理第⑧步；否则，K1^*＝(K1+K1^*)/2，进入第②步

⑧：故障处理，若有备机且无故障，则切备机，进入第②步；若备机有故障或无备机，则切机手动，若人为复归故障且切至非机手动状态，进入第②步。

调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法，该方法适用于比例阀(或比例阀+步进电机等冗余配置)和主配、接力器作为执行结构形式的水电机组，旨在机组并网运行过程中，对调速器比例阀、主配压阀等执行元件发生故障间歇性卡涩拒动、或控制油路发生漏油泄压等液压跟随系统故障进行快速智能诊断和处理，提高故障诊断的准确性和实时性。避免事故扩大导致机组负荷无法正常调节甚至负荷出现大幅度波动等一系列问题。

Claims (3)

1.调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法，其特征在于包括以下步骤：

①：调速器电控系统初始化，K1^*赋初始值；

②；调速器电控系统实时采集调速器液压随动系统导叶开度控制模块输出的主配位置给定M_给定，主配位置反馈M，主配控制模块输出的比例阀位置给定B_给定，比例阀位置反馈B等数据；

③：判断︱B_给定-B︱是否大于阈值b，若︱B_给定-B︱>b保持时间大于t1,报比例阀液压跟随故障，进入故障处理第⑧步；否则，进入第④步；

④：判断︱M_给定-M︱是否大于阈值m,若大于，进入第⑤步；否则，进入第②步；

⑤：计算主配位置移动速度V_M；

⑥：计算特征值K1＝V_M/(M_给定-M)；

⑦：与标准特征值K1^*进行比较，若K1/K1^*≤0.01，且保持时间大于t2，报比例阀液压跟随故障，进入故障处理第⑧步；否则，K1^*＝(K1+K1^*)/2，进入第②步

⑧：故障处理，若有备机且无故障，则切备机，进入第②步；若备机有故障或无备机，则切机手动，若人为复归故障且切至非机手动状态，进入第②步。

2.根据权利要求1所述调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法，，其特征在于：

假设导叶开度反馈为Y，调速器电气控制系统PID模块输出的导叶开度给定为Y_给定，导叶开度控制模块增益系数为K_Y，导叶开度控制模块输出的主配位置给定为M_给定，主配位置反馈为M，主配位置移动速度V_M，主配控制模块增益系数为K_M，主配控制模块输出的比例阀位置给定为B_给定，比例阀位置反馈为B，比例阀增益系数K1，主配增益系数为K2；在忽略延时和惯性作用的理想情况下，下面两式必然成立：

B＝B_给定 (1)

K1*(M_给定-M)＝M’＝V_M (2)

由(2)式得

V_M/(M_给定-M)＝K1 (3)

(1)式即是理想情况下比例阀跟随故障的判据，若比例阀发生卡涩或者其他故障，则B_给定＝B；

(3)式即是理想情况下主配跟随故障的判据，若主配发生卡涩或者比例阀到主配控制油路发生漏油泄压等故障，则K1特征值相对于标准值K1^*会发生明显变化；

考虑到实际运用过程中，比例阀和主配响应有一定时延，比例阀和主配位置反馈信号采集和处理也有一定延时，比例阀和主配有动作死区，现场采用的比例阀和主配跟随故障的判据优化如下：

比例阀跟随故障判据：︱B_给定-B︱>b，保持时间大于t1；

主配跟随故障判据：︱M_给定-M︱>m，K1/K1^*<0.01，保持时间大于t2。

3.根据权利要求1所述调速器主配及比例阀液压跟随系统故障智能诊断处理方法，其特征在于：主配跟随故障判据标准特征值K1^*，能够根据实际运行情况自学习、自修正、自适应。