CN113623127A - 水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法 - Google Patents
水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，此方法通过在不修改调速器电控系统开机过程控制、停机过程控制和调速器电控系统控制参数的前提下，在调速器电控系统原有的五大工作状态基础上，增加三种工作状态：开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态，实现监控系统一键开导叶排水功能，同时实现调速器电控系统在自动或手动方式下以及相互切换时，停机备用态、开机过程态、空载态、负载态、停机过程态、开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态八大工作状态之间平稳过渡和合理转换。
Description
技术领域
本发明涉及混流式水轮发电机组技术领域，具体涉及水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法。
背景技术
根据水电机组检修作业安全技术措施要求，水轮发电机组在检修前需将引水隧洞内积水全部排尽。目前混流式水轮发电机组检修排水方式主要有机组技术供水排水、手动开导叶排水和开蜗壳盘型阀排水3种，但三种排水方式在使用条件上都存在一定的局限性。在水电站计算机监控系统程序上设计一套专门的顺控流程，通过监控系统一键启动开导叶排水流程控制调速器等设备，实现流程自动、快速、安全排出引水隧洞内积水。
目前，仅有一种关于混流式水轮发电机组调速器电控系统与计算机监控系统配合自动控制导叶排水方法的介绍。此方法是通过对操作人员手动开导叶排水过程中导叶开度、机组转速、蜗壳进口压力等特征数据变化趋势的统计分析，结合排水过程中机组振摆、轴瓦温度、冷却水流量变化情况和检修期间维护人员对引水隧洞的检查情况，综合分析得出的一个模拟手动开导叶排水过程的调速器电控系统控制模型。该方法在功能和安全方面都能满足要求，但存在的问题是对调速器电控系统现有工作状态的轮换和执行控制逻辑兼容性较差，实现难度大。
发明内容
本发明目的是提供一种混流式水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法。
本发明的目的是这样实现的：此方法通过在不修改调速器电控系统开机过程控制、停机过程控制和调速器电控系统控制参数的前提下，在调速器电控系统原有的五大工作状态基础上，增加三种工作状态：开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态，实现监控系统一键开导叶排水功能，同时实现调速器电控系统在自动或手动方式下以及相互切换时，停机备用态、开机过程态、空载态、负载态、停机过程态、开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态八大工作状态之间平稳过渡和合理转换，保证调速器电控系统能在各工作状态下正常控制调节导叶开度、机组功率和频率，实现各工作状态控制目标。
在进行调速器电控系统工作状态的控制方法设计前，需要对引水隧洞混泥土强度和通气孔补气速度进行确定，确定监控系统一键开导叶排水模式下导叶开度大小和操作速率，避免有害真空对混泥土造成损害。
调速器电控系统控制参数定义：
所述调速器电控系统控制参数包含：开机过程频率拐点f开机，开机过程导叶开度拐点P开机，P开机等于1.4倍的空载开度；调速器空载态频率判据f空载，空载态导叶开度判据P空载；停机备用态频率判据f停机，停机备用态导叶开度判据P停机；开机步长P开机步长，停机步长P停机步长；
调速器控制器根据采集的电控系统状态信号进行处理后，对水轮发电机组调速器电控系统工况轮转过程进行控制，同时将电控系统状态信息传输给监控系统；Status为调速器电控系统状态标志，停机备用态时Status＝1，开机过程态时Status＝2，空载态时Status＝3，负载态时Status＝4，停机过程态时Status＝5，开导叶排水开机过程态时Status＝6，开导叶排水态时Status＝7，开导叶排水停机过程态时Status＝8。
监控系统一键开导叶排水模式下调速器电控系统工作状态定义：
开导叶排水开机过程态：调速器电控系统收到监控系统下发的“开导叶排水令”后，调速器由停机备用态转为开导叶排水开机过程态，进入两段开机过程，第一段开度限制为空载开度的1.4倍，开度给定按给定开机步长匀速增加，直到导叶开度达到第一段开限值即1.4倍的空载开度不变，使机组转速迅速上升，快速通过振动区；当机组频率达到开机过程拐点f开机时，开度给定为空载开度，导叶开度由1.4倍空载开度快速降至空载开度，机组频率增速变缓，防止机组过速超调；此执行控制过程与开机过程态执行控制过程相同，增设此状态是为了与正常开机作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故；
开导叶排水态：当机组频率达到空载频率f空载，机组即进入开导叶排水态，投入PID进行计算，机组迅速调节至额定转速运行，当水轮机原动力不足以维持100%额定转速运行时，控制器通过比较频率与给定值的偏差并经过PID运算后输出导叶开度控制信号，自动调整导叶开度，导叶开度增加至最大开限且机组转速开始下降后退出PID运算，维持当前开度，确保引水隧洞内的积水被充分排尽；
开导叶排水停机过程态：调速器控制器收到监控系统发出的“调速器停机令”后按照设定导叶开度P给定=0和停机步长P停机步长，调整导叶开度至全关的过程；开导叶排水停机过程态执行控制与停机过程态相同，增设此状态的是为了与停机过程态作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故。
调速器控制方式把手有“自动”和“手动”两种方式，为防止开导叶排水过程中操作人员进行控制方式把手切换时出现逻辑混乱，需设计开导叶排水自动和手动方式下工作状态轮换方法，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统自动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制；开导叶排水手动状态时，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统手动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制。
水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统自动方式工作状态轮转方法详细步骤如下：
S1：控制器初始化，控制器设定Status＝1，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S3；若否，采取手动状态控制轮换方法；
S3：电控系统采取自动状态控制轮换方法，进入S4；
S4：控制器检测电控系统是否Status＝1，若是，进入S5；若否，进入S21；
S5：电控系统进入停机备用态，控制器设定Status＝1，进入S6；
S6：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S7；若否，采取手动状态控制轮换方法；
S7：控制器检测电控系统是否收到开机令，若是，进入S8；若否，返回S5；
S8：控制器检测电控系统是否未收到停机令，若是，进入S9；若否，返回S5；
S9：控制器检测电控系统是否锁定拔出，若是，进入S10；若否，返回S5；
S10：控制器检测电控系统是否有开导叶排水投入令，若是，进入S11；若否，进入开机过程，Status＝2；
S11：电控系统进入开导叶排水开机过程，控制器设定Status＝6，进入S12；
S12：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S13；若否，采取手动状控制轮换方法；同时检测电控系统是否开机超时，若是，进入S18；若否，返回S11；
S13：控制器检测电控系统是否无频率故障，若是，进入S14；若否，进入S18；
S14：控制器检测电控系统是否机组频率≥f空载，若是，进入S15；若否，返回S11；
S15：电控系统进入开导叶排水态，控制器设定Status＝7，进入S16；
S16：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S17；若否，采取手动状态控制轮换方法；同时检测电控系统是否频率故障，若是，进入S18；若否，返回S15；
S17：控制器检测电控系统是否收到开导叶排水停机令，若是，进入S18；若否，返回S15；
S18：电控系统进入开导叶排水停机过程，控制器5设定Status＝8，进入S19；
S19：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S20；若否，采取手动状态控制轮换方法；同时检测电控系统是否停机超时，若是，进入S5；若否，返回S18；
S20：控制器检测电控系统是否频率<f停机且导叶开度< P停机，若是，进入S5；若否，返回S18；
S21：控制器检测电控系统是否Status＝7，若是，进入S15；若否，进入S22；
S22：控制器检测电控系统是否Status＝3，若是，进入空载态，Status＝3；若否，进入负载态，Status＝ 4。
水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统手动方式工作状态轮转方法详细步骤如下：
S1：控制器初始化，控制器设定Status＝1，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S3；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S3：电控系统采取手动状态控制轮换方法，进入S4；
S4：控制器检测电控系统是否导叶开度＜P空载，若是，进入S5；若否，进入S8；
S5：电控系统进入停机备用态，控制器设定Status＝1，进入S6；
S6：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S7；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S7：控制器检测电控系统是否导叶开度＜P空载，若是，进入S5；若否，进入S8；
S8：控制器检测电控系统是否有开导叶排水投入令，若是，进入S9；若否，进入S12；
S9：电控系统进入开导叶排水态，控制器设定Status＝7，进入S10；
S10：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S11；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S11：控制器检测电控系统是否有开导叶排水复归令且导叶开度＜P空载，若是，进入S5；若否，进入S9；
S12：控制器检测电控系统是否并网开关断开，若是，进入S13；若否，进入S15；
S13：电控系统进入空载态，控制器设定Status＝3，进入S14；
S14：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S4；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S15：电控系统进入负载态，控制器设定Status＝ 4，进入S16；
S16：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S12；若否，采取自动状态控制轮换方法。
水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法详细步骤如下：
S1：控制器初始化，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否开机过程态，若是，采取开机过程态执行控制方法，继续进行本步骤检测；若否，进入S3；
S3：控制器检测电控系统是否空载态，若是，采取空载态执行控制方法，进入S2；若否，进入S4；
S4：控制器检测电控系统是否负载态，若是，采取负载态执行控制方法，进入S2；若否，进入S5；
S5：控制器检测电控系统是否停机过程态，若是，采取停机过程态执行控制方法，进入S2；若否，进入S6；
S6：控制器检测电控系统是否停机备用态，若是，采取停机备用态执行控制方法，进入S2；若否，进入S7；
S7：控制器检测电控系统是否开导叶排水开机过程态，若是，采取开机过程态执行控制方法，进入S2；若否，进入S8；
S8：控制器检测电控系统是否开导叶排水态，若是，采取开导叶排水态执行控制方法，进入S2；若否，进入S9；
S9：控制器检测电控系统是否开导叶排水停机过程态，若是，采取停机过程态执行控制方法，进入S2。
水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统开导叶排水开机过程态执行控制详细步骤如下：
S1：控制器设定f给定＝50Hz，开限＝空载开限，P给定＝0，进入S2；
S2：控制器设定P给定重新赋值为P给定+P开机步长，进入S3；
S3：控制器检测电控系统是否P给定≥P开机，若是，进入S4；若否，返回步骤S2；
S4：控制器检测电控系统是否导叶开度P＞P空载-0 .5％且机组频率f> f开机，若是，进入S5；若否，继续本步检测；
S5：控制器设定P给定＝P空载，开导叶排水开机过程态执行控制结束。
水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统开导叶排水态执行控制详细步骤如下：
S1：控制器设定f给定＝50Hz，导叶开限＝导叶最大允许开度，功率给定0，进入S2；
S2：控制器设定▽f＝f给定-f，进入S3；
S3：控制器检测电控系统是否无频率总故障，若是，进入S4；若否，P给定＝P空载，进入S6；
S4：控制器检测电控系统是否f＜f开机且P给定≥导叶最大允许开度，若是，P给定＝导叶最大开度，进入S5；若否，返回S2；
S5：控制器检测电控系统是否收到开导叶排水停机令，若是，开导叶排水态执行控制结束；若否，返回步骤S4。
S6：控制器检测电控系统是否收到开导叶排水停机令，若是，开导叶排水态执行控制结束；若否，返回步骤S3；
水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统开导叶排水停机过程态执行控制详细步骤如下：
S1：控制器设定导叶开限＝P，P给定＝0，f给定＝0，功率给定0，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否P给定>0，若是，P给定重新赋值为P给定-P停机步长，继续本步检测；若否，开导叶排水停机过程态执行控制结束。
本发明有益效果：
1、本发明提供一种混流式水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态控制系统及方法。在不修改调速器电控系统开机过程态、停机过程态和调速器电控系统控制参数的前提下，通过在水轮发电机组调速器原有的五大工作状态基础上，增加三种工作状态：开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态，实现监控系统一键开导叶排水功能，同时实现水轮发电机组调速器电控系统在自动或手动方式下以及相互切换时，停机备用态、开机过程态、空载态、负载态、停机过程态、开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态八大工作状态之间平稳过渡和合理转换，保证调速器电控系统能在各工作状态下正常控制调节导叶开度、机组功率和频率，实现各工作状态控制目标。
2、将手动开导叶排水操作步骤流程化，通过水轮发电机组调速器电控系统与计算机监控系统相互配合实现自动控制导叶排水功能，减少厂站操作人员的操作量和操作风险。
3、监控系统一键开导叶排水流程动作时间短，可以缩短机组检修工期，增加机组可利用小时数，为电厂创造更多经济效益。
4、本发明对混流式水轮机发电机组调速器电控系统开导叶排水模式下工作状态轮换和执行控制方法具有很广泛的适用性，适用于停机备用态、开机过程态、空载态、负载态、停机过程态、开导叶排水开机过程态、开导叶排水空载态和开导叶排水停机过程态下的导叶开度自动控制。
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为本发明的一种混流式水轮发电机组调速器电控系统开导叶排水态判据图。
图2为本发明的一种混流式水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统自动方式工作状态轮转控制方法流程图。
图3为图2中本发明的一种混流式水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统自动方式工作状态轮转控制方法流程图的续页。
图4是本发明的一种混流式水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统手动方式工作状态轮转控制方法流程图。
图5是本发明的一种混流式水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统工作状态执行控制方法流程图。
图6是本发明的一种混流式水轮发电机组调速器电控系统开导叶排水开机过程态执行控制方法流程图。
图7是本发明的一种混流式水轮发电机组调速器电控系统开导叶排水态执行控制方法流程图。
图8是本发明的一种混流式水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统开导叶排水停机过程态执行控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-8，本发明提供一种混流式水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态控制系统及方法。此方法旨在不修改调速器电控系统开机过程控制、停机过程控制和调速器电控系统控制参数的前提下，在调速器电控系统原有的五大工作状态基础上，增加三种工作状态：开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态，实现监控系统一键开导叶排水功能，同时实现调速器电控系统在自动或手动方式下以及相互切换时，停机备用态、开机过程态、空载态、负载态、停机过程态、开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态八大工作状态之间平稳过渡和合理转换，保证调速器电控系统能在各工作状态下正常控制调节导叶开度、机组功率和频率，实现各工作状态控制目标。
一、监控系统一键开导叶排水模式下负压对机组引水隧洞影响分析
由于混流式水轮发电机组引水隧洞长，机组进水口闸门落下后开导叶排水，导叶开启阶段如果导叶开度变化过快，引水隧洞会经历一个满流向明流过渡的过程，在此过程中引水隧洞会通过通气孔向内卷吸气体补充引水隧洞内压力损失，通气孔风速也会达到峰值。引水隧洞形成稳定的明流后，通气孔的风速会迅速降下来，如果通气孔补气速度不足，快速流出的水流会在引水隧洞内形成负压，引水隧洞由于压力变化较大，可能会发生坍塌、掉块等现象。所以在进行调速器电控系统工作状态控制系统及方法设计前，需要对引水隧洞混泥土强度和通气孔补气速度进行研究，确定监控系统一键开导叶排水模式下导叶开度大小和操作速率，避免有害真空对混泥土造成损害。
二、调速器电控系统控制参数定义
调速器电控系统控制参数包含：开机过程频率拐点f开机，开机过程导叶开度拐点P开机，P开机等于1.4倍的空载开度；调速器空载态频率判据f空载，空载态导叶开度判据P空载；停机备用态频率判据f停机，停机备用态导叶开度判据P停机；开机步长P开机步长，停机步长P停机步长。
调速器控制器根据采集的电控系统状态信号进行处理后，对水轮发电机组调速器电控系统工况轮转过程进行控制，同时将电控系统状态信息传输给监控系统；Status为调速器电控系统状态标志，停机备用态时Status＝1，开机过程态时Status＝2，空载态时Status＝3，负载态时Status＝4，停机过程态时Status＝5，开导叶排水开机过程态时Status＝6，开导叶排水态时Status＝7，开导叶排水停机过程态时Status＝8。
三、监控系统一键开导叶排水模式下调速器电控系统工作状态定义
开导叶排水开机过程态：调速器电控系统收到监控系统下发的“开导叶排水令”后，调速器由停机备用态转为开导叶排水开机过程态，进入两段开机过程，第一段开度限制为空载开度的1.4倍，开度给定按给定开机步长匀速增加，很快导叶开度达到第一段开限值即1.4倍的空载开度不变，使机组转速迅速上升，快速通过振动区。当机组频率达到开机过程拐点f开机时，开度给定为空载开度，导叶开度由的1.4倍空载开度快速降至空载开度，机组频率增速变缓，防止机组过速超调。此执行控制过程与开机过程态执行控制过程一样，增设此状态的目的是为了与正常开机作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故。
开导叶排水态：当机组频率达到空载频率f空载，机组即进入开导叶排水态，投入PID进行计算，机组迅速调节至额定转速运行，当水轮机原动力不足以维持100%额定转速运行时，控制器通过比较频率与给定值的偏差并经过PID运算后输出导叶开度控制信号，自动调整导叶开度，导叶开度增加至最大开限且机组转速开始下降后退出PID运算，维持当前开度，确保引水隧洞内的积水被充分排尽。
开导叶排水停机过程态：调速器控制器收到监控系统发出的“调速器停机令”后按照设定导叶开度（P给定=0）和停机步长（P停机步长），调整导叶开度至全关的过程。开导叶排水停机过程态执行控制与停机过程态一样，增设此状态的目的是为了与停机过程态作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故。
四、监控系统一键开导叶排水模式调速器电控系统工作状态轮转控制方法设计
调速器控制方式把手有“自动”和“手动”两种方式，为防止开导叶排水过程中操作人员进行控制方式把手切换时出现逻辑混乱，需设计开导叶排水自动和手动方式下工作状态轮换方法，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统自动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制；开导叶排水手动状态时，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统手动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制。
五、监控系统一键开导叶排水模式下调速器电控系统工作状态执行控制方法设计
根据监控系统一键开导叶排水模式下调速器电控系统工作状态定义，设计监控系统一键开导叶排水模式下调速器电控系统工作状态执行控制方法。
实施例2：
某电站监控系统一键开导叶排水模式下负压对机组引水隧洞影响分析：
为防止事故闸门紧急关闭放空引水道时出现有害真空，某电站每台机组均设计有两个对称布置的通气孔，布置在进水塔下游墙体内，左右岸机组通气孔直径分别为2.0m、1.8m，面积分别为6.28m²、5.08m²。左右岸机组引水隧洞洞径为13.5m、12.5m，面积为143.14m²、122.72m²；通气孔面积与引水隧洞面积比值为 4.39%、4.14%。根据《水电站进水口设计规范》（DL/T5398-2007）的要求，通气孔面积参照《水利水电工程钢闸门设计规范》（DL/T5039-95）附录B中“引水发电管道快速门门后通气孔面积可按发电管道面积的 3%～5%选取”，满足规范要求，快速门通气孔补气速度足以抵消监控系统一键开导叶排水模式下机组引水隧洞及蜗壳内快速流出的水流所形成的负压。
采用本发明方法，某电站水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统自动方式工作状态轮转方法详细步骤如下：
S1：控制器初始化，控制器设定Status＝1，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S3；若否，采取手动状态控制轮换方法；
S3：电控系统采取自动状态控制轮换方法，进入S4；
S4：控制器检测电控系统是否Status＝1，若是，进入S5；若否，进入S21；
S5：电控系统进入停机备用态，控制器设定Status＝1，进入S6；
S6：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S7；若否，采取手动状态控制轮换方法；
S7：控制器检测电控系统是否收到开机令，若是，进入S8；若否，返回S5；
S8：控制器检测电控系统是否未收到停机令，若是，进入S9；若否，返回S5；
S9：控制器检测电控系统是否锁定拔出，若是，进入S10；若否，返回S5；
S10：控制器检测电控系统是否有开导叶排水投入令，若是，进入S11；若否，进入开机过程，Status＝2；
S11：电控系统进入开导叶排水开机过程，控制器设定Status＝6，进入S12；
S12：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S13；若否，采取手动状控制轮换方法；同时检测电控系统是否开机超时，若是，进入S18；若否，返回S11；
S13：控制器检测电控系统是否无频率故障，若是，进入S14；若否，进入S18；
S14：控制器检测电控系统是否机组频率≥f空载，若是，进入S15；若否，返回S11；
S15：电控系统进入开导叶排水态，控制器设定Status＝7，进入S16；
S16：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S17；若否，采取手动状态控制轮换方法；同时检测电控系统是否频率故障，若是，进入S18；若否，返回S15；
S17：控制器检测电控系统是否收到开导叶排水停机令，若是，进入S18；若否，返回S15；
S18：电控系统进入开导叶排水停机过程，控制器5设定Status＝8，进入S19；
S19：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S20；若否，采取手动状态控制轮换方法；同时检测电控系统是否停机超时，若是，进入S5；若否，返回S18；
S20：控制器检测电控系统是否频率<f停机且导叶开度< P停机，若是，进入S5；若否，返回S18；
S21：控制器检测电控系统是否Status＝7，若是，进入S15；若否，进入S22；
S22：控制器检测电控系统是否Status＝3，若是，进入空载态，Status＝3；若否，进入负载态，Status＝ 4。
采用本发明方法，某电站水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统手动方式工作状态轮转方法详细步骤如下：
S1：控制器初始化，控制器设定Status＝1，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S3；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S3：电控系统采取手动状态控制轮换方法，进入S4；
S4：控制器检测电控系统是否导叶开度＜P空载，若是，进入S5；若否，进入S8；
S5：电控系统进入停机备用态，控制器设定Status＝1，进入S6；
S6：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S7；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S7：控制器检测电控系统是否导叶开度＜P空载，若是，进入S5；若否，进入S8；
S8：控制器检测电控系统是否有开导叶排水投入令，若是，进入S9；若否，进入S12；
S9：电控系统进入开导叶排水态，控制器设定Status＝7，进入S10；
S10：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S11；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S11：控制器检测电控系统是否有开导叶排水复归令且导叶开度＜P空载，若是，进入S5；若否，进入S9；
S12：控制器检测电控系统是否并网开关断开，若是，进入S13；若否，进入S15；
S13：电控系统进入空载态，控制器设定Status＝3，进入S14；
S14：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S4；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S15：电控系统进入负载态，控制器设定Status＝ 4，进入S16；
S16：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S12；若否，采取自动状态控制轮换方法。
采用本发明方法，某电站水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法详细步骤如下：
S1：控制器初始化，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否开机过程态，若是，采取开机过程态执行控制方法，继续进行本步骤检测；若否，进入S3；
S3：控制器检测电控系统是否空载态，若是，采取空载态执行控制方法，进入S2；若否，进入S4；
S4：控制器检测电控系统是否负载态，若是，采取负载态执行控制方法，进入S2；若否，进入S5；
S5：控制器检测电控系统是否停机过程态，若是，采取停机过程态执行控制方法，进入S2；若否，进入S6；
S6：控制器检测电控系统是否停机备用态，若是，采取停机备用态执行控制方法，进入S2；若否，进入S7；
S7：控制器检测电控系统是否开导叶排水开机过程态，若是，采取开机过程态执行控制方法，进入S2；若否，进入S8；
S8：控制器检测电控系统是否开导叶排水态，若是，采取开导叶排水态执行控制方法，进入S2；若否，进入S9；
S9：控制器检测电控系统是否开导叶排水停机过程态，若是，采取停机过程态执行控制方法，进入S2。
采用本发明方法，某电站水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统开导叶排水开机过程态执行控制详细步骤如下：
S1：控制器设定f给定＝50Hz，开限＝空载开限，P给定＝0，进入S2；
S2：控制器设定P给定重新赋值为P给定+P开机步长，进入S3；
S3：控制器检测电控系统是否P给定≥P开机，若是，进入S4；若否，返回步骤S2；
S4：控制器检测电控系统是否导叶开度P＞P空载-0 .5％且机组频率f> f开机，若是，进入S5；若否，继续本步检测；
S5：控制器设定P给定＝P空载，开导叶排水开机过程态执行控制结束。
采用本发明方法，某电站水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统开导叶排水态执行控制详细步骤如下：
S1：控制器设定f给定＝50Hz，导叶开限＝导叶最大允许开度，功率给定0，进入S2；
S2：控制器设定▽f＝f给定-f，进入S3；
S3：控制器检测电控系统是否无频率总故障，若是，进入S4；若否，P给定＝P空载，进入S6；
S4：控制器检测电控系统是否f＜f开机且P给定≥导叶最大允许开度，若是，P给定＝导叶最大开度，进入S5；若否，返回S2；
S5：控制器检测电控系统是否收到开导叶排水停机令，若是，开导叶排水态执行控制结束；若否，返回步骤S4。
S6：控制器检测电控系统是否收到开导叶排水停机令，若是，开导叶排水态执行控制结束；若否，返回步骤S3；
采用本发明方法，某电站水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统开导叶排水停机过程态执行控制详细步骤如下：
S1：控制器设定导叶开限＝P，P给定＝0，f给定＝0，功率给定0，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否P给定>0，若是，P给定重新赋值为P给定-P停机步长，继续本步检测；若否，开导叶排水停机过程态执行控制结束。
Claims (11)
1.水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于：此方法通过在不修改调速器电控系统开机过程控制、停机过程控制和调速器电控系统控制参数的前提下，在调速器电控系统原有的五大工作状态基础上，增加三种工作状态：开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态，实现监控系统一键开导叶排水功能，同时实现调速器电控系统在自动或手动方式下以及相互切换时，停机备用态、开机过程态、空载态、负载态、停机过程态、开导叶排水开机过程态、开导叶排水态和开导叶排水停机过程态八大工作状态之间平稳过渡和合理转换，保证调速器电控系统能在各工作状态下正常控制调节导叶开度、机组功率和频率，实现各工作状态控制目标。
2.根据权利要求1所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，在进行调速器电控系统工作状态的控制方法设计前，需要对引水隧洞混泥土强度和通气孔补气速度进行确定，确定监控系统一键开导叶排水模式下导叶开度大小和操作速率，避免有害真空对混泥土造成损害。
3.根据权利要求1所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，调速器电控系统控制参数定义：
所述调速器电控系统控制参数包含：开机过程频率拐点f开机，开机过程导叶开度拐点P开机，P开机等于1.4倍的空载开度；调速器空载态频率判据f空载，空载态导叶开度判据P空载；停机备用态频率判据f停机，停机备用态导叶开度判据P停机；开机步长P开机步长，停机步长P停机步长；
调速器控制器根据采集的电控系统状态信号进行处理后，对水轮发电机组调速器电控系统工况轮转过程进行控制，同时将电控系统状态信息传输给监控系统；Status为调速器电控系统状态标志，停机备用态时Status＝1，开机过程态时Status＝2，空载态时Status＝3，负载态时Status＝4，停机过程态时Status＝5，开导叶排水开机过程态时Status＝6，开导叶排水态时Status＝7，开导叶排水停机过程态时Status＝8。
4.根据权利要求1所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，监控系统一键开导叶排水模式下调速器电控系统工作状态定义：
开导叶排水开机过程态：调速器电控系统收到监控系统下发的“开导叶排水令”后，调速器由停机备用态转为开导叶排水开机过程态，进入两段开机过程，第一段开度限制为空载开度的1.4倍，开度给定按给定开机步长匀速增加，直到导叶开度达到第一段开限值即1.4倍的空载开度不变，使机组转速迅速上升，快速通过振动区；当机组频率达到开机过程拐点f开机时，开度给定为空载开度，导叶开度由1.4倍空载开度快速降至空载开度，机组频率增速变缓，防止机组过速超调；此执行控制过程与开机过程态执行控制过程相同，增设此状态是为了与正常开机作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故；
开导叶排水态：当机组频率达到空载频率f空载，机组即进入开导叶排水态，投入PID进行计算，机组迅速调节至额定转速运行，当水轮机原动力不足以维持100%额定转速运行时，控制器通过比较频率与给定值的偏差并经过PID运算后输出导叶开度控制信号，自动调整导叶开度，导叶开度增加至最大开限且机组转速开始下降后退出PID运算，维持当前开度，确保引水隧洞内的积水被充分排尽；
开导叶排水停机过程态：调速器控制器收到监控系统发出的“调速器停机令”后按照设定导叶开度P给定=0和停机步长P停机步长，调整导叶开度至全关的过程；开导叶排水停机过程态执行控制与停机过程态相同，增设此状态的是为了与停机过程态作区分，避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故。
5.根据权利要求1所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，调速器控制方式把手有“自动”和“手动”两种方式，为防止开导叶排水过程中操作人员进行控制方式把手切换时出现逻辑混乱，需设计开导叶排水自动和手动方式下工作状态轮换方法，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统自动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制；开导叶排水手动状态时，电控系统根据水轮发电机组调速器开导叶排水电控系统手动方式工作状态轮转控制方法，进行工作状态轮转控制。
6.根据权利要求5所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统自动方式工作状态轮转方法详细步骤如下：
S1：控制器初始化，控制器设定Status＝1，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S3；若否，采取手动状态控制轮换方法；
S3：电控系统采取自动状态控制轮换方法，进入S4；
S4：控制器检测电控系统是否Status＝1，若是，进入S5；若否，进入S21；
S5：电控系统进入停机备用态，控制器设定Status＝1，进入S6；
S6：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S7；若否，采取手动状态控制轮换方法；
S7：控制器检测电控系统是否收到开机令，若是，进入S8；若否，返回S5；
S8：控制器检测电控系统是否未收到停机令，若是，进入S9；若否，返回S5；
S9：控制器检测电控系统是否锁定拔出，若是，进入S10；若否，返回S5；
S10：控制器检测电控系统是否有开导叶排水投入令，若是，进入S11；若否，进入开机过程，Status＝2；
S11：电控系统进入开导叶排水开机过程，控制器设定Status＝6，进入S12；
S12：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S13；若否，采取手动状控制轮换方法；同时检测电控系统是否开机超时，若是，进入S18；若否，返回S11；
S13：控制器检测电控系统是否无频率故障，若是，进入S14；若否，进入S18；
S14：控制器检测电控系统是否机组频率≥f空载，若是，进入S15；若否，返回S11；
S15：电控系统进入开导叶排水态，控制器设定Status＝7，进入S16；
S16：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S17；若否，采取手动状态控制轮换方法；同时检测电控系统是否频率故障，若是，进入S18；若否，返回S15；
S17：控制器检测电控系统是否收到开导叶排水停机令，若是，进入S18；若否，返回S15；
S18：电控系统进入开导叶排水停机过程，控制器5设定Status＝8，进入S19；
S19：控制器检测电控系统是否自动方式，若是，进入S20；若否，采取手动状态控制轮换方法；同时检测电控系统是否停机超时，若是，进入S5；若否，返回S18；
S20：控制器检测电控系统是否频率<f停机且导叶开度< P停机，若是，进入S5；若否，返回S18；
S21：控制器检测电控系统是否Status＝7，若是，进入S15；若否，进入S22；
S22：控制器检测电控系统是否Status＝3，若是，进入空载态，Status＝3；若否，进入负载态，Status＝ 4。
7.根据权利要求5所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统手动方式工作状态轮转方法详细步骤如下：
S1：控制器初始化，控制器设定Status＝1，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S3；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S3：电控系统采取手动状态控制轮换方法，进入S4；
S4：控制器检测电控系统是否导叶开度＜P空载，若是，进入S5；若否，进入S8；
S5：电控系统进入停机备用态，控制器设定Status＝1，进入S6；
S6：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S7；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S7：控制器检测电控系统是否导叶开度＜P空载，若是，进入S5；若否，进入S8；
S8：控制器检测电控系统是否有开导叶排水投入令，若是，进入S9；若否，进入S12；
S9：电控系统进入开导叶排水态，控制器设定Status＝7，进入S10；
S10：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S11；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S11：控制器检测电控系统是否有开导叶排水复归令且导叶开度＜P空载，若是，进入S5；若否，进入S9；
S12：控制器检测电控系统是否并网开关断开，若是，进入S13；若否，进入S15；
S13：电控系统进入空载态，控制器设定Status＝3，进入S14；
S14：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S4；若否，采取自动状态控制轮换方法；
S15：电控系统进入负载态，控制器设定Status＝ 4，进入S16；
S16：控制器检测电控系统是否手动方式，若是，进入S12；若否，采取自动状态控制轮换方法。
8.根据权利要求5所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法详细步骤如下：
S1：控制器初始化，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否开机过程态，若是，采取开机过程态执行控制方法，继续进行本步骤检测；若否，进入S3；
S3：控制器检测电控系统是否空载态，若是，采取空载态执行控制方法，进入S2；若否，进入S4；
S4：控制器检测电控系统是否负载态，若是，采取负载态执行控制方法，进入S2；若否，进入S5；
S5：控制器检测电控系统是否停机过程态，若是，采取停机过程态执行控制方法，进入S2；若否，进入S6；
S6：控制器检测电控系统是否停机备用态，若是，采取停机备用态执行控制方法，进入S2；若否，进入S7；
S7：控制器检测电控系统是否开导叶排水开机过程态，若是，采取开机过程态执行控制方法，进入S2；若否，进入S8；
S8：控制器检测电控系统是否开导叶排水态，若是，采取开导叶排水态执行控制方法，进入S2；若否，进入S9；
S9：控制器检测电控系统是否开导叶排水停机过程态，若是，采取停机过程态执行控制方法，进入S2。
9.根据权利要求5所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统开导叶排水开机过程态执行控制详细步骤如下：
S1：控制器设定f给定＝50Hz，开限＝空载开限，P给定＝0，进入S2；
S2：控制器设定P给定重新赋值为P给定+P开机步长，进入S3；
S3：控制器检测电控系统是否P给定≥P开机，若是，进入S4；若否，返回步骤S2；
S4：控制器检测电控系统是否导叶开度P＞P空载-0 .5％且机组频率f> f开机，若是，进入S5；若否，继续本步检测；
S5：控制器设定P给定＝P空载，开导叶排水开机过程态执行控制结束。
10.根据权利要求5所述的水轮发电机组调速器在监控系统一键开导叶排水模式下电控系统工作状态的控制方法，其特征在于，水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统开导叶排水态执行控制详细步骤如下：
S1：控制器设定f给定＝50Hz，导叶开限＝导叶最大允许开度，功率给定0，进入S2；
S2：控制器设定▽f＝f给定-f，进入S3；
S3：控制器检测电控系统是否无频率总故障，若是，进入S4；若否，P给定＝P空载，进入S6；
S4：控制器检测电控系统是否f＜f开机且P给定≥导叶最大允许开度，若是，P给定＝导叶最大开度，进入S5；若否，返回S2；
S5：控制器检测电控系统是否收到开导叶排水停机令，若是，开导叶排水态执行控制结束；若否，返回步骤S4。
11.S6：控制器检测电控系统是否收到开导叶排水停机令，若是，开导叶排水态执行控制结束；若否，返回步骤S3；
水轮发电机组调速器监控系统一键开导叶排水模式下电控系统开导叶排水停机过程态执行控制详细步骤如下：
S1：控制器设定导叶开限＝P，P给定＝0，f给定＝0，功率给定0，进入S2；
S2：控制器检测电控系统是否P给定>0，若是，P给定重新赋值为P给定-P停机步长，继续本步检测；若否，开导叶排水停机过程态执行控制结束。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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