CN111456888B - 一种抽水蓄能机组工作状态识别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽水蓄能机组工作状态识别方法及装置，包括：获取抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息，得到开关、刀闸的位置接点信息；由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，得到“当前组合工况”和“其他组合工况”；根据“当前组合工况”和“其他组合工况”，进行状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态，即为识别得到的抽水蓄能机组工作状态。为保证工况识别的可靠性，针对每一种“当前组合工况”，保护装置提供一种状态机的方式进行综合判别，获得正确的当前保护运行工况。本发明方法的开入量逻辑组合判别准确可靠，即使某一电气开关开入接点因干扰发生异位，也能保证当前工况的正确判别。

Description

一种抽水蓄能机组工作状态识别方法及装置

技术领域

本发明属于发变组保护技术领域，尤其涉及一种抽水蓄能机组工作状态识别方法及装置。

背景技术

抽水蓄能机组由可逆式水泵水轮机和发电电动机组成，机组顺时针方向旋转为水轮机和发电机，逆时针方向旋转为水泵和电动机，两者电气量相序相反。其次抽水蓄能机组较常规水轮发电机组增加了静止变频器、启动母线、换相刀闸等一次设备，主接线型式复杂。机组主要运行工况由发电工况、发电调相工况、抽水工况、抽水调相工况等稳态工况，旋转备用、溅水泵等暂态工况，静止变频器变频启动、背靠背被拖动等启动工况以及背靠背拖动等中间工况组成，各工况转换频繁。这都对机组的控制和保护设备提出了更高要求，要求其能够快速可靠地判别出机组所处工况。

目前，抽水蓄能机组工况识别方法有如下几种：

(1)引入抽蓄机组相关电气开关分相触点位置

将电气开关的三相位置触点均引人，采用“三取二”方式判别其状态。若三相辅助触点有两相及以上为合闸状态，则认为开关处于合位，否则认为开关处于分位状态。“三取二”判别逻辑具有冗余修正功能，但不适合于无法获取电气开关三相位置触点的场合。

(2)基于顺序控制流程的工况判别和校验方法

抽水蓄能机组按照预设的运行控制流程进行工况切换，对于某一个工况来说，只能向特定的—个或数个工况直接转换，可利用此特点进行工况判别和校验。不同的抽蓄机组控制流程可能并不相同，运用到新的机组运行控制流程需要进行预设。

(3)基于电气量特征的工况判别和校验方法

抽水蓄能机组在不同的运行工况下，其电气量的特征也是不同的，根据频率、频率变化率、电压、电压变化率、功率方向、无功功率等电气量特征与运行工况的对应关系也可以进行工况判别和校验。但不同抽蓄机组在同一工况下电气量特征(如各次谐波含量等)并不完全相同，这也给工况的判别和校验带来难度。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种发电电动机工作状态识别方法及装置，能够在复杂工况下准确判断出抽水蓄能机组当前工况。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种抽水蓄能机组工作状态识别方法，包括：

获取抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息，得到开关、刀闸的位置接点信息；

由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，得到“当前组合工况”和“其他组合工况”；

根据“当前组合工况”和“其他组合工况”，进行状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态，即为识别得到的抽水蓄能机组工作状态。

在一些实施例中，所述抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息为硬件开入量或监控数据形式。

在一些实施例中，所述的抽水蓄能机组工作状态识别方法，同一开关、刀闸的位置接点为一付接点或两付接点。

进一步的，当开关、刀闸的位置接点为两付接点时，开关、刀闸引入的接点为两个分位位置接点，或两个合位位置接点，或一分位接点一合位接点。

当开关、刀闸引入的接点为两个分位位置时，两付接点状态均为1时，开关、刀闸打开；两付接点状态均为0时，开关、刀闸闭合；

当开关、刀闸引入的接点为两个合位位置时，两付接点状态均为1时，开关、刀闸闭合；两付接点状态均为0时，开关、刀闸打开；

当开关、刀闸引入的接点为一分位一合位时，分位接点状态为1合位接点状态为0时，开关、刀闸打开；分位接点状态为0合位接点状态为1 时，开关、刀闸闭合。

在一些实施例中，所述的抽水蓄能机组工作状态识别方法，由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，得到“当前组合工况”和“其他组合工况”，包括：

由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，组合逻辑包括“与”逻辑、“或”逻辑，逻辑组合的输出形成“当前组合工况”以及“其他组合工况1”，“其他组合工况2”……“其他组合工况n”，n≥1。

在一些实施例中，所述的抽水蓄能机组工作状态识别方法，根据“当前组合工况”和“其他组合工况”，进行状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态，包括：

将“当前组合工况”，作为状态机的输入S1；将“其他组合工况”“或”逻辑组合输出作为状态机的输入S2；根据状态机的状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态K_out。

在一些实施例中，状态逻辑计算方程为：

式中，K_old为状态机输出的初始状态；K_out为最终输出状态。

(1)当S1为1，S2为0，则K_out为1，不管状态机输出的初始状态K_old如何，最终输出状态K_out与S1一致；

(2)当S1为0，S2为1，则K_out为0，不管状态机输出的初始状态Kold 如何，最终输出状态K_out清零；

(3)当S1为0，S2为0，则K_out＝K_old，状态机的最终输出状态K_out与状态机输出的初始状态K_old保持一致；

(4)当S1为1，S2为1，则K_out为0，说明此时工况组合有异常，最终输出状态K_out清零。

第二方面，提供一种抽水蓄能机组工作状态识别装置，包括：

信息获取模块，用于：获取抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息，得到开关、刀闸的位置接点信息；

组合工况输出模块，用于：由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，得到“当前组合工况”和“其他组合工况”；

状态逻辑计算模块，用于：根据“当前组合工况”和“其他组合工况”，进行状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态，即为识别得到的抽水蓄能机组工作状态。

有益效果：本发明提供的一种发电电动机工作状态识别方法及装置，抽水蓄能机组保护装置的运行依赖于机组的工况，由于抽水蓄能机组的工况极为复杂，现场环境恶劣，工况的区分和确认是一个难题，本发明方法引入电气开关的双接点，同时设计了一种状态机，即使某一开关单一接点回路异常产生异位，也不会引起当前工况的改变，保证了工况识别的准确性和可靠性。

附图说明

图1是状态机逻辑示意图；

图2是保护装置引入开关(刀闸)一合位一分位逻辑示意图；

图3是保护装置引入开关(刀闸)两分位逻辑示意图；

图4是“发电调相运行”组合工况逻辑示意图；

图5是“发电运行”组合工况逻辑示意图；

图6是“抽水调相运行”组合工况逻辑示意图；

图7是“抽水运行”组合工况逻辑示意图；

图8是“背靠背拖动运行”组合工况逻辑示意图；

图9是“电气制动”组合工况逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种抽水蓄能机组工作状态识别方法，包括：

步骤1、将抽水蓄能机组相关开关、刀闸的状态信息以硬件开入量或监控数据形式传入保护装置；开关、刀闸的状态信息包括开关、刀闸的位置接点信息；

步骤2、保护装置利用获得的开关、刀闸的位置接点信息进行逻辑组合，得到当“前组合工况”和“其他组合工况”；

步骤3、为保证工况识别的可靠性，针对每一种“当前组合工况”，保护装置提供一种状态机的方式进行综合判别(根据“当前组合工况”和“其他组合工况”，进行状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态)，获得正确的当前保护运行工况。

进一步地，所述抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息为硬件开入量或监控数据形式。

进一步地，同一开关、刀闸的位置接点为一付接点或两付接点。当开关、刀闸的位置接点为两付接点时，开关、刀闸引入的接点为两个分位位置接点，或两个合位位置接点，或一分位接点一合位接点。

当开关(刀闸)的两个分位位置接点引入时，两付接点状态均为1时，开关(刀闸)打开；两付接点状态均为0时，开关(刀闸)闭合。

当开关(刀闸)的两个合位位置接点引入时，两付接点状态均为1时，开关(刀闸)闭合；两付接点状态均为0时，开关(刀闸)打开。

当开关(刀闸)的引入的接点为一分位一合位时，分位接点状态为1 合位接点状态为0时，开关(刀闸)打开；分位接点状态为0合位接点状态为1时，开关(刀闸)闭合。

进一步地，由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，得到“当前组合工况”和“其他组合工况”，包括：根据工程需求的配置，由反映各个开关(刀闸)打开或闭合状态的接点进行逻辑组合，组合逻辑为“与”逻辑、“或”逻辑，逻辑组合的输出形成“当前组合工况”，作为状态机的输入S1；再由各个开关(刀闸)接点进行不同的逻辑组合，其输出分别形成“其他组合工况1”，“其他组合工况2他……“其他组合工况n他，这些“其他组合工况”“或”逻辑组合输出接至状态机的输入S2,根据状态机的状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态K_out。如图1所示。

进一步地，步骤3所述的一种状态机的状态方程为：

式中，S1为组合后的抽水蓄能机组当前工况的状态；S2为组合后的所有其他工况的“或”逻辑状态；S1、S2为状态机的输入；K_old为状态机输出的初始状态；K_out为状态机的最终输出状态。

在一些具体实施应用例中，以某一具体工程为，保护装置引入的开关量和状态量采用双接点形式，引入的开关量有：

(1)GCB(机端断路器)：GCB分位，GCB合位；

(2)换相刀发电位：换相刀发电位分位，换相刀发电位合位；

(3)换相刀抽水位：换相刀发电位分位，换相刀发电位合位；

(4)启动刀闸：启动刀分位，启动刀合位；

(5)制动刀闸：制动刀分位，启动刀合位。

引入的状态量有：

(1)导叶全关：导叶行程全关1，导叶行程全关2。

(2)导叶空载：导叶空载以上1，导叶空载以上2。

进一步地，保护装置对引入的开关量和状态量进行处理：

(一)双接点预处理

保护装置引入GCB一分位接点一合位接点，处理逻辑如图2所示，GCB 分位接点状态为1，合位接点状态为0，输出为“输出为断开”；分位接点状态为0，合位接点状态为1，输出为“输出为闭合”；分位接点和合位接点状态同为0或同为1是，输出接点位置异常信号。

保护装置采用同样的处理，根据换相刀发电位分位合位的状态，逻辑输出分别为“换相刀发电位断开”、“换相刀发电位闭合”；根据换相刀抽水位分位合位的状态，逻辑输出分别为“换相刀抽水位断开”、“换相刀抽水位闭合”；根据拖动刀闸分位合位的状态，逻辑输出分别为“拖动刀断开”、“拖动刀闭合”；根据启动刀闸分位合位的状态，逻辑输出分别为“启动刀断开”、“启动刀闭合”。

保护装置引入状态量“导叶全关”两个分位接点“导叶行程全关1”、“导叶行程全关2”，处理逻辑如图3所示，两个分位接点状态同时为1时，输出“导叶行程全关”；两个分位接点状态不一致时，输出接点位置异常信号。状态量“导叶空载”采用同样的逻辑处理，输出“导叶空载以上”。

(二)组合工况

发电调相运行组合逻辑图4所示，“CGB闭合”、“导叶行程全关”、“换相刀发电位闭合”同时满足，输出“发电调相运行”。

发电运行组合逻辑图5所示，“CGB闭合”、“导叶空载以上”、“换相刀发电位闭合”同时满足，输出“发电运行”。

抽水运行组合逻辑图6所示，“CGB闭合”、“导叶行程全关”、“换相刀抽水位闭合”同时满足，输出“抽水调相运行”。

抽水运行组合逻辑图7所示，“CGB闭合”、“导叶空载以上”、“换相刀抽水位闭合”同时满足，输出“抽水运行”。

背靠背拖动组合逻辑图8所示，“CGB闭合”、“换相刀抽水位断开”、“换相刀抽水位断开”、“拖动刀闭合”同时满足，输出“背靠背拖动运行”。

电气制动组合逻辑图9所示，“CGB断开”、“制动刀闭合”同时满足，输出“电气制动”。

(三)状态机逻辑

以当前组合工况为“发电调相运行”为例，则其他组合工况为“发电运行”、“抽水调相运行”、“抽水运行”、“背靠背拖动运行”、“电气制动”。当前组合工况“发电调相运行”状态作为状态机的输入S1，其他组合工况“或”逻辑组合输出接至状态机的输入S2，满足状态机的状态方程：

(1)当S1为1，S2为0，则K_out为1，不管状态机输出的初始状态K_old如何，状态机的最终输出状态K_out与S1一致；

(2)当S1为0，S2为1，则K_out为0，不管状态机输出的初始状态K_old如何，状态机的最终输出状态K_out清零，当前组合工况不再是“发电调相运行”；

(3)当S1为0，S2为0，则K_out＝K_old，状态机的最终输出状态K_out与状态机输出的初始状态K_old保持一致，说明当前工况组合“发电调相运行”由于某个接点位置状态异常导致S1为0，状态机的最终输出维持不变；

(4)当S1为1，S2为1，则K_out为0，说明此时工况组合有异常，将状态机输出清零，闭锁相关保护。

每个当前组合工况均对应一个状态机，示例有六个组合工况状态，就有六个状态机。其他五个状态机逻辑与示例相同。

(四)保护动作条件

抽蓄机组保护依赖于组合工况运行，如发电电动机机差动保护在“发电调相运行”、“发电运行”、“抽水调相运行”、“抽水运行”四个组合工况运行，其他工况闭锁，则将这四个组合工况状态机的最终输出，“或”逻辑引入差动保护模块，作为发电电动机机差动保护的动作条件。

其他保护动作条件也需要做上述处理。

实施例2

一种抽水蓄能机组工作状态识别装置，包括：

信息获取模块，用于：获取抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息，得到开关、刀闸的位置接点信息；

组合工况输出模块，用于：由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，得到“当前组合工况”和“其他组合工况”；

状态逻辑计算模块，用于：根据“当前组合工况”和“其他组合工况”，进行状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态，即为识别得到的抽水蓄能机组工作状态。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种抽水蓄能机组工作状态识别方法，其特征在于，包括：

获取抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息，得到开关、刀闸的位置接点信息，同一开关、刀闸的位置接点为两付接点；开关、刀闸引入的接点为两个分位位置接点，或两个合位位置接点，或一分位接点一合位接点；

当开关、刀闸引入的接点为两个分位位置时，两付接点状态均为1时，开关、刀闸打开；两付接点状态均为0时，开关、刀闸闭合；

当开关、刀闸引入的接点为两个合位位置时，两付接点状态均为1时，开关、刀闸闭合；两付接点状态均为0时，开关、刀闸打开；

当开关、刀闸引入的接点为一分位一合位时，分位接点状态为1合位接点状态为0时，开关、刀闸打开；分位接点状态为0合位接点状态为1时，开关、刀闸闭合；

由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，得到“当前组合工况”和“其他组合工况”，包括：

由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，组合逻辑包括“与”逻辑、“或”逻辑，逻辑组合的输出形成“当前组合工况”以及“其他组合工况1”，“其他组合工况2”……“其他组合工况n”，n≥1；

根据“当前组合工况”和“其他组合工况”，进行状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态，即为识别得到的抽水蓄能机组工作状态，包括：

将“当前组合工况”，作为状态机的输入S1；将“其他组合工况”“或”逻辑组合输出作为状态机的输入S2；根据状态机的状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态K_out，状态逻辑计算方程为：

式中，K_old为状态机输出的初始状态；K_out为最终输出状态。

2.根据权利要求1所述的抽水蓄能机组工作状态识别方法，其特征在于，所述抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息为硬件开入量或监控数据形式。

3.根据权利要求1所述的抽水蓄能机组工作状态识别方法，其特征在于，

(1)当S1为1，S2为0，则K_out为1，不管状态机输出的初始状态K_old如何，最终输出状态K_out与S1一致；

(2)当S1为0，S2为1，则K_out为0，不管状态机输出的初始状态K_old如何，最终输出状态K_out清零；

(3)当S1为0，S2为0，则K_out＝K_old，状态机的最终输出状态K_out与状态机输出的初始状态K_old保持一致；

(4)当S1为1，S2为1，则K_out为0，说明此时工况组合有异常，最终输出状态K_out清零。

4.一种抽水蓄能机组工作状态识别装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于：获取抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息，得到开关、刀闸的位置接点信息，同一开关、刀闸的位置接点为两付接点；开关、刀闸引入的接点为两个分位位置接点，或两个合位位置接点，或一分位接点一合位接点；当开关、刀闸引入的接点为两个分位位置时，两付接点状态均为1时，开关、刀闸打开；两付接点状态均为0时，开关、刀闸闭合；

当开关、刀闸引入的接点为两个合位位置时，两付接点状态均为1时，开关、刀闸闭合；两付接点状态均为0时，开关、刀闸打开；

当开关、刀闸引入的接点为一分位一合位时，分位接点状态为1合位接点状态为0时，开关、刀闸打开；分位接点状态为0合位接点状态为1时，开关、刀闸闭合；

组合工况输出模块，用于：由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，得到“当前组合工况”和“其他组合工况”，包括：

由开关、刀闸的位置接点进行逻辑组合，组合逻辑包括“与”逻辑、“或”逻辑，逻辑组合的输出形成“当前组合工况”以及“其他组合工况1”，“其他组合工况2”……“其他组合工况n”，n≥1；

状态逻辑计算模块，用于：根据“当前组合工况”和“其他组合工况”，进行状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态，即为识别得到的抽水蓄能机组工作状态，包括：

将“当前组合工况”，作为状态机的输入S1；将“其他组合工况”“或”逻辑组合输出作为状态机的输入S2；根据状态机的状态逻辑计算，输出当前工况的最终输出状态K_out，状态逻辑计算方程为：

式中，K_old为状态机输出的初始状态；K_out为最终输出状态。

5.根据权利要求4所述的抽水蓄能机组工作状态识别装置，其特征在于，所述抽水蓄能机组开关、刀闸的状态信息为硬件开入量或监控数据形式。

6.根据权利要求4所述的抽水蓄能机组工作状态识别装置，其特征在于，

(1)当S1为1，S2为0，则K_out为1，不管状态机输出的初始状态K_old如何，最终输出状态K_out与S1一致；

(2)当S1为0，S2为1，则K_out为0，不管状态机输出的初始状态K_old如何，最终输出状态K_out清零；

(3)当S1为0，S2为0，则K_out＝K_old，状态机的最终输出状态K_out与状态机输出的初始状态K_old保持一致；

(4)当S1为1，S2为1，则K_out为0，说明此时工况组合有异常，最终输出状态K_out清零。

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