CN113123920B - 一种防止调速器导叶开度限制波动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止调速器导叶开度限制波动的方法，涉及水轮机调速器导叶开度技术领域，包括步骤1：选取可信基准水头值、当前导叶开度限制值作为基准导叶开度限制值；步骤2：在固定时间周期A内定时读取实时水头值、导叶开度限制值B次，若实时水头值与基准水头值差值小于定值C，则累加计算本周期内水头值正常的次数D并累加本周期内实时水头值、导叶开度限制值；步骤3：在每个固定时间周期A结束时，当次数D大于等于定值E时，将本周期内实时水头值、导叶开度限制值的累加结果分别计算平均值，用于更新基准水头值和基准导叶开度限制值；固定时间周期A内次数D小于定值E时，则发出水头波动报警并锁定基准水头值和基准导叶开度限制值。

Description

一种防止调速器导叶开度限制波动的方法
技术领域
本发明涉及水轮机调速器导叶开度技术领域，具体为一种防止调速器导叶开度限制波动的方法。
背景技术
当前水电站的水轮发电机组，调速器通过压力变送器来测量上、下游水位信号，并计算出净水头值，用于空载开度值、导叶开度限制值的计算。由于存在水电站内电磁环境复杂、设备区域振动大以及设备元件可靠性逐渐下降等客观因素，上、下游水位信号会出现波动、跳变等问题，严重时导致水轮发电机组负荷出现波动，影响电力系统的安全稳定运行。
当前针对调速器水头的信号处理多为简单的越限、断线报警，不具备防波动功能。在调速器水头信号出现波动时，不能进行合理的容错，避免导叶开度限制值出现波动，对调速器的可靠运行造成影响。
有些水电站曾经出现因水头信号波动导致的机组负荷波动，但因硬件问题的偶发性，并没有明确根本原因。因此，需要根据水头信号的特点，有针对性的研究防止水头信号波动导致调速器导叶开度限制波动的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种防止调速器导叶开度限制波动的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种防止调速器导叶开度限制波动的方法，包括以下步骤：
步骤1：选取可信基准水头值、当前导叶开度限制值作为基准导叶开度限制值；
步骤2：在固定时间周期A内定时读取实时水头值、导叶开度限制值B次，若实时水头值与基准水头值差值小于定值C，则累加计算本周期内水头值正常的次数D并累加本周期内实时水头值、导叶开度限制值；
步骤3：在每个固定时间周期A结束时，当次数D大于等于定值E时，将本周期内实时水头值、导叶开度限制值的累加结果分别计算平均值，用于更新基准水头值和基准导叶开度限制值；固定时间周期A内次数D小于定值E时，则发出水头波动报警并锁定基准水头值和基准导叶开度限制值。
优选的，所述步骤1中可信基准水头值、当前导叶开度限制值的选取包括以下内容：
在调速器水头模式切换为自动方式时或者复归故障报警时，读取经过人为确认的当前实时水头值作为基准水头值、当前导叶开度限制值作为基准导叶开度限制值。
优选的，所述步骤2中固定时间周期A内选择性采样，即在固定周期A内正常采样次数大于定值E时即可计算出新的基准值。
本发明的有益效果是：
采用可信基准值和固定时间周期内选择性采样的方法，可有效防止调速器导叶开度限制的波动。
附图说明
图1是本发明涉及防止调速器导叶开度限制波动逻辑图。
图2是本发明涉及调速器水头信号测量回路结构图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，操作人员将调速器水头模式切换为自动方式时或者复归故障报警时，读取经过人为确认的当前实时水头值作为基准水头值、当前导叶开度限制值作为基准导叶开度限制值。
在固定时间周期A内定时读取实时水头值、导叶开度限制值B次，若实时水头值与基准水头值差值小于定值C，则累加计算本周期内水头值正常的次数D并累加本周期内实时水头值、导叶开度限制值。在每个固定时间周期A结束时，当次数D大于等于定值E时，将本周期内实时水头值、导叶开度限制值的累加结果分别计算平均值，用于更新基准水头值和基准导叶开度限制值。
固定时间周期A内次数D小于定值E时，则发出水头波动报警并锁定基准水头值和基准导叶开度限制值，直到人为确认后才重新开始自动计算。
固定时间周期A、读取次数B、定值C和定值E，可以根据实际情况进行调整。如：目前锦屏一级水电站调速器采用的固定时间周期A为8小时、读取次数B为8次、定值C为8米、定值E为4次。
在锦屏一级水电站#1-#6机组实施了上述方法以后，均在机组运行状态下，真实模拟水头信号波动，验证了调速器基准水头、基准导叶开度限制值以及机组负荷能够保持稳定。从2018年11月至2021年1月，锦屏一级水电站#1-#6机组已稳定运行了14个月，未再发生调速器水头波动、导叶开度限制波动。综上，可以确认本方法实际有效。
锦屏一级水电站调速器水头信号测量回路结构如图2所示，由蜗壳进口压力变送器和尾水出口压力变送器分别测量上游水位信号、下游水位信号，测量信号经模拟量信号隔离模块BS、可编程处理器IP161送入控制器CP340，由控制器CP340将水头信息计算判断结果送入触摸屏HMI进行数据显示和报警。
锦屏一级水电站调速器控制系统水头控制方式分为人工水头模式、自动水头模式，在人工水头模式时使用固定设置值190m作为水头值，在自动水头时使用蜗壳进口压力变送器、尾水出口压力变送器测量值作为上、下游水位信号，通过计算得出净水头值(包括标幺计算、断线及越限判断)，水头值经过预先设置好的插值计算规则计算出导叶开限值。
在净水头值结果的基础上，防止调速器导叶开度限制波动的方法具体实施如下：
当调速器处在人工水头模式时，调速器导叶开度限制仍采用人工水头值190m协联计算的导叶开度限制值。当人为切换为自动水头模式时，在切换瞬间，读取一次当前实时水头值作为基准水头值、当前实时水头值计算出的导叶开度限制值作为基准导叶开度限制值，由此获得经人为确认的可信基准值。
调速器在自动水头模式时，在8小时内每隔1小时读取一次当前水头值和当前水头对应的导叶开度限制值，若当前水头值与基准水头值差值小于8米(选取水库水位变化值、发电时调速器水头变化值中较大值，并留一定裕量)，则判断当前采集的水头值正常，否则判断当前采集的水头值异常。
计算8小时内水头值正常的次数并分别累加正常的水头值及对应的导叶开度限制值，如果采集的水头值异常，则不累加异常的水头值及对应的导叶开度限制值，按剔除处理，由此实现8小时内选择性采样正常水头值的目的。在每8小时结束时，水头值正常的次数大于等于4次时，将8小时内正常的水头值及对应的导叶开度限制值累加结果分别计算平均值，用于更新基准水头值和基准导叶开度限制值。
若8小时内水头值异常(剔除数据)的次数大于定值4次，则发出水头波动报警。
调速器在自动水头模式时，当出现水头波动报警，则不再自动更新基准水头值和基准导叶开限值，锁定基准水头值、基准导叶开度限制值，防止水头测量异常导致机组负荷异常。必须人为复归故障后才能重新开始计算基准水头值、基准导叶开度限制值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种防止调速器导叶开度限制波动的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选取可信基准水头值、基于可信基准水头值计算出的导叶开度限制值作为基准导叶开度限制值；
步骤2：在固定时间周期A内定时读取实时水头值、导叶开度限制值B次，若实时水头值与基准水头值差值小于定值C，则累计本周期内水头值正常的次数D，并累加本周期内实时水头值、导叶开度限制值；
步骤3：在每个固定时间周期A结束时，当次数D大于等于定值E时，将本周期内实时水头值、导叶开度限制值的累加结果分别计算平均值，用于更新基准水头值和基准导叶开度限制值；固定时间周期A内次数D小于定值E时，则发出水头波动报警并锁定基准水头值和基准导叶开度限制值。
2.根据权利要求1所述的一种防止调速器导叶开度限制波动的方法，其特征在于，所述步骤1中可信基准水头值、基于可信基准水头值计算出的导叶开度限制值的选取包括以下内容：
在调速器水头模式切换为自动方式时或者复归故障报警时，读取经过人为确认的当前实时水头值作为基准水头值、当前导叶开度限制值作为基准导叶开度限制值。
3.根据权利要求1所述的一种防止调速器导叶开度限制波动的方法，其特征在于，所述步骤2中固定时间周期A内选择性采样，即在固定周期A内正常采样次数大于定值E时即可计算出新的基准值。
4.根据权利要求1所述的一种防止调速器导叶开度限制波动的方法，其特征在于，还包括调速器水头信号测量回路，所述调速器水头信号测量回路包括蜗壳压力变送器、模拟量信号隔离器BS、可编程处理器IP161、控制器CP340、显示器HMI，所述蜗壳压力变送器、模拟量信号隔离器BS、可编程处理器IP161、控制器CP340、显示器HMI依次连接；
所述蜗壳压力变送器包括蜗壳进口压力变送器和尾水出口压力变送器，所述蜗壳进口压力变送器用于测量上游水位信号、尾水出口压力变送器用于测量下游水位信号；
上游水位信号与下游水位信号经模拟量信号隔离模块BS、可编程处理器IP161送入控制器CP340，由控制器CP340将水头信息计算判断结果送入触摸屏HMI进行数据显示和报警。
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