CN115680963A - 抽水蓄能机组多导叶同步控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽水蓄能机组多导叶同步控制方法、装置及系统，包括基于抽水蓄能机组的功率给定值、功率反馈值、频率给定值和频率反馈值，计算出导叶开度给定值；基于所述导叶开度给定值和某单个导叶反馈值，计算出该单个导叶第一控制输出值；基于该单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，计算出该单个导叶第二控制输出值；将所述该单个导叶第一控制输出值和该单个导叶第二控制输出值控制信号叠加，得到该导叶最终控制量，并将所述最终控制量转换为模拟信号后输出到该单导叶对应的比例伺服阀，使得比例伺服阀控制对应导叶以不同速率开启或关闭，并最终到达目标值。本发明能够提升大型抽水蓄能电站单导叶水泵水轮机控制的准确性和可靠性。

Description

抽水蓄能机组多导叶同步控制方法、装置及系统

技术领域

本发明属于抽水蓄能机控制技术领域，具体涉及一种抽水蓄能机组多导叶同步控制方法、装置及系统。

背景技术

水泵水轮机需要适应抽水和发电两种工况，其转轮特性偏向于离心泵，当水头较低偏离额定水头，做发电工况空载运行时，其转速和流量之间将存在较严重的“S”型特性，即在同一流量下，将存在几个不同的转速，发生转速波动难以并网情况。采用单导叶系统，可以选择部分少数导叶预开启，其他导叶同步运动，水泵水轮机的全特性曲线将发生改变，“S”特性变的不甚明显。因此，单导叶灵活控制方式可以适应抽水蓄能机组的运行条件，方便机组同期并网，发挥调峰调频作用。但单导叶系统无机械控制环连接，需要采用数字控制方式来实现导叶同步、纠偏、偏差报警等控制，对电气控制要求较高。

现有的同步方式主要包括机械连接同步和液压反馈同步。机械连接同步即通过控制环、拐臂连接所有导叶，通过液压油缸(接力器)推动控制环带动所有导叶运动，调整好每个导叶的转动角度、间隙，最终实现同步，这种方式连接方便，但需要预先设计，预留控制环、连接拐臂位置，占用空间较大。目前很多抽蓄电站由于安装条件限制，没有空间加装控制环，无法采用机械同步方式。液压反馈同步采用两个液压缸并联，分别用调速阀控制。两个调速阀分别调节两缸活塞的运动速度，当两缸有效面积相等时，则流量也调整得相同，若两缸面积不等时，则改变调速阀的流量达到同步运动。由于受到油温变化以及调速阀性能差异等影响，同步精度较低，一般在5％～7％左右，液压同步实现起来比较复杂，且调整很不方便。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种抽水蓄能机组多导叶同步控制方法、装置及系统，能够提升大型抽水蓄能电站单导叶水泵水轮机控制的准确性和可靠性。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种抽水蓄能机组多导叶同步控制方法，包括：

基于抽水蓄能机组的功率给定值、功率反馈值、频率给定值和频率反馈值，计算出导叶开度给定值；

基于所述导叶开度给定值和某个单个导叶反馈值，计算出该单个导叶第一控制输出值；

基于该单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，计算出该单个导叶第二控制输出值；

将所述该单个导叶第一控制输出值和该单个导叶第二控制输出值控制信号叠加，得到该导叶最终控制量，并将所述最终控制量转换为模拟信号后输出到比例伺服阀，使得比例伺服阀控制对应导叶以不同速率开启或关闭，并最终到达目标值。

可选地，所述导叶开度给定值的计算方法包括：

比较功率给定值和功率反馈值的偏差，获得功率偏差；

比较频率给定值和频率反馈值，获得频率偏差；

将所述功率偏差依次送入功率死区和调差环节后，再与所述频率偏差进行叠加，叠加后的总偏差再经过PID调节模块，叠加空载开度，最终计算出导叶开度给定值。

可选地，所述功率偏差的计算公式为：

ΔP＝(P_G-P_f)±E_p

所述频率偏差的计算公式为：

Δf＝(f_G-f_f)±E_f

所述总偏差的计算公式为：

ΔZ＝Δf-(ΔP*e_p)

所述导叶开度给定值的计算公式为：

其中，P_G，P_f分别为功率给定值和功率反馈值，E_p为人为设置的功率调节死区，e_p为功率调差系数，f_G，f_f分别为频率给定值，频率反馈值，E_f为人工设置的频率调节死区，K_p，K_i，K_d分别为PID比例、积分、微分系数，Y_nld为机组空载时导叶开度。

可选地，所述单个导叶第一控制输出值的计算方法包括：

比较所述导叶开度给定值与单个导叶反馈值，得到偏差，通过PID运算环节得到单个导叶第一控制输出值。

可选地，所述单个导叶第一控制输出值的计算公式为：

ΔY_i＝Y_G-Y_i

其中，Y_G为导叶开度给定值，Y_i为第i个导叶反馈值，ΔY_i为导叶给定值与第i个导叶反馈值的偏差，K_Pi，K_Ii，K_Di分别为第i个导叶PID控制比例、积分、微分系数，ΔW_i为第i个导叶第一控制输出值。

可选地，所述单个导叶第二控制输出值的计算方法包括：

比较单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，得到偏差；

将所述偏差依次送入导叶人工死区环节和比例环节，得到所述单个导叶第二控制输出值。

可选地，所述单个导叶第二控制输出值的计算公式为：

ΔX_i＝Y_AVGi-Y_i

其中，Y_i为第i个导叶反馈值，Y_AVGi为所有导叶反馈平均值，ΔX_i为第i个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值的偏差，K_i为第i个导叶比例系数，E_i为人工设置的导叶调节死区，ΔV_i为第i个导叶第二控制输出值，n为导叶总数。

可选地，所述最终控制量的计算公式为：

ΔU_i＝ΔW_i+ΔV_i

其中，ΔU_i为最终控制量的，ΔW_i为第i个导叶第一控制输出值，ΔV_i为第i个导叶第二控制输出值，Y_G为导叶开度给定值，Y_i为第i个导叶反馈值，ΔY_i为导叶给定值与第i个导叶反馈值的偏差，K_Pi，K_Ii，K_Di分别为第i个导叶PID控制比例、积分、微分系数，ΔX_i为第i个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值的偏差，K_i为第i个导叶比例系数，E_i为人为设置的导叶调节死区。

第二方面，本发明提供了一种蓄能机组多导叶同步控制装置，包括：

第一计算模块，用于基于抽水蓄能机组的功率给定值、功率反馈值、频率给定值和频率反馈值，计算出导叶开度给定值；

第二计算模块，用于基于所述导叶开度给定值和某个单个导叶反馈值，计算出该单个导叶第一控制输出值；

第三计算模块，用于基于该单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，计算出该单个导叶第二控制输出值；

控制量计算模块，用于将所述该单个导叶第一控制输出值和该单个导叶第二控制输出值控制信号叠加，得到该导叶最终控制量，并将所述最终控制量转换为模拟信号后输出到比例伺服阀，使得比例伺服阀控制对应导叶以不同速率开启或关闭，并最终到达目标值。

第二方面，本发明提供了一种蓄能机组多导叶同步控制系统，包括存储介质和处理器；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)与目前采用机械控制环连接或液压同步方式比较，本发明采用电气反馈和微机程序控制同步的方法，不需要复杂的机械连接机构和液压反馈系统，具有控制精度高、应用灵活，参数调整方便、故障判断容易等优点，非常有利于当前进口抽水蓄能电站单导叶系统的升级改造，大大提升了调速器控制和调节的可靠性。

(2)本发明以所有导叶平均值为参照，和当前导叶反馈进行比较，再通过增益可调的放大环节对调速器导叶控制环节进行补偿校正，通过仿真研究表明，该方法简洁高效，可大幅降低导叶由于各自速度不同带来的非同步现场。本发明所涉及的可调整参数不多，程序应用不复杂，编程实现容易，需要考虑的是由于控制对象较多，如20个以上，每个导叶由于反馈采样、数字滤波、模拟数字转换等环节可能带来一定延时，需要调速器控制单元具有较高的处理速度和并行处理能力。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的单导叶控制策略示意图；

图2为本发明一种实施例的调速器导叶开度给定值计算示意图；

图3为本发明一种实施例的多导叶同步控制调节框图；

图4为本发明一种实施例的多导叶同步控制仿真建模图；

图5为不带反馈校正的多导叶控制调节过程图；

图6为本发明一种实施例的带反馈校正的多导叶同步控制调节过程图；

图7为本发明一种实施例的多导叶同步控制调节输出放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

本发明实施例中提供了一种抽水蓄能机组多导叶同步控制方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)基于抽水蓄能机组的功率给定值、功率反馈值、频率给定值和频率反馈值，计算出导叶开度给定值；

步骤(2)基于所述导叶开度给定值和某个单个导叶反馈值，计算出该单个导叶第一控制输出值；

步骤(3)基于该单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，计算出该单个导叶第二控制输出值；

步骤(4)将所述该单个导叶第一控制输出值和该单个导叶第二控制输出值控制信号叠加，得到该导叶最终控制量，并将所述最终控制量转换为模拟信号后输出到比例伺服阀，使得比例伺服阀控制对应导叶以不同速率开启或关闭，并最终到达目标值；

步骤(5)按照步骤(1)-(4)对其他单个导叶进行相同的控制，最终实现控制N个(如20个)单导叶按照相同的平均速度调节到设定的给定值，以保证多导叶控制过程的同步性。

本发明实施例中的抽水蓄能机组多导叶同步控制方法，从调速器控制角度提出单导叶电气反馈数字同步、平均值纠偏、伺服精确控制等策略，能够有效提升大型抽水蓄能电站水泵水轮机控制的准确性和可靠性。

导叶开度给定值是由调速器的机组转速控制、功率控制或导叶在水泵抽水运行过程中的导叶开度和水头关系给出的，同时又能使机组处于最佳效率状态下稳定运行的数值。在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图2所示，所述导叶开度给定值的计算方法包括以下步骤：

比较功率给定值和功率反馈值的偏差，获得功率偏差；所述功率反馈值是由调速器再测量机组中的发电机获得；所述功率给定值则是通过机组现地控制单元LCU接收监控系统AGC分配有功给定指令，转换成4到20mA模拟量，发送给调速器获得；

比较频率给定值和频率反馈值，获得频率偏差；

将所述功率偏差依次送入功率死区和调差环节后，再与所述频率偏差进行叠加，叠加后的总偏差再经过PID调节模块，叠加空载开度，最终计算出导叶开度给定值。在具体应用过程中，所有导叶给定值均是相同的。

其中，所述功率偏差的计算公式为：

ΔP＝(P_G-P_f)±E_p

所述频率偏差的计算公式为：

Δf＝(f_G-f_f)±E_f

所述总偏差的计算公式为：

ΔZ＝Δf-(ΔP*e_p)

所述导叶开度给定值的计算公式为：

其中，P_G，P_f分别为功率给定值和功率反馈值，E_p为人工设置的功率调节死区，一般设置在0.5％到1％额定功率，e_p为功率调差系数，e_p一般取0.04，f_G，f_f分别为频率给定值，频率反馈值，E_f为人工设置的频率调节死区，一般设置在0.05Hz，K_p，K_i，K_d分别为PID比例、积分、微分系数，Y_nld为机组空载时导叶开度。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述单个导叶第一控制输出值的计算方法包括：

比较所述导叶开度给定值与单个导叶反馈值，得到偏差，通过PID运算环节得到单个导叶第一控制输出值。

其中，所述单个导叶第一控制输出值的计算公式为：

ΔY_i＝Y_G-Y_i

其中，Y_G为导叶开度给定值，Y_i为第i个导叶反馈值，ΔY_i为导叶给定值与第i个导叶反馈值的偏差，K_Pi，K_Ii，K_Di分别为第i个导叶PID控制比例、积分、微分系数，ΔW_i为第i单个导叶第一控制输出值。

所述单个导叶第二控制输出值的计算方法包括：

比较单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，得到偏差；

将所述偏差依次送入导叶人工死区环节和比例环节，得到所述单个导叶第二控制输出值。

所述单个导叶第二控制输出值的计算公式为：

ΔX_i＝Y_AVGi-Y_i

其中，Y_i为第i个导叶反馈值，Y_AVGi为所有导叶反馈平均值，ΔX_i为单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值的偏差，K_i为第i个导叶比例系数，E_i为人为设置的导叶调节死区，ΔV_i为第i个导叶第二控制输出值，n为导叶总数，比如可以取20，代表有20个导叶。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述最终控制量的计算公式为：

ΔU_i＝ΔW_i+ΔV_i

其中，ΔU_i为最终控制量的，ΔW_i为第i个导叶第一控制输出值，ΔV_i为第i个导叶第二控制输出值，Y_G为导叶开度给定值，Y_i为第i个导叶反馈值，ΔY_i为导叶给定值与第i个导叶反馈值的偏差，K_Pi，K_Ii，K_Di分别为第i个导叶PID控制比例、积分、微分系数，ΔX_i为第i个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值的偏差，K_i为第i个导叶比例系数，E_i为人为设置的导叶调节死区。

从上述公式可以看出，ΔU_i主要由两部分组成，其中一部分为导叶开度给定值和单个导叶实际反馈值的偏差，经过PID运算后的控制量，这部分量主要用于导叶闭环控制，保证每个导叶按照各自的速度调整到目标位置。另外一部分就是基于所有导叶平均值的校正量，即平均值和反馈值进行比较，偏差再通过一个可调的比例系数，输出控制量参与校正保证每个导叶同步。这意味着，如果某个导叶滞后于平均值，导叶接力器就会按照其之后的幅值施加作用力，以加速导叶的开度；如果某一导叶超前该平均值的话，限制装置发出刹住该导叶的指令；这样机组的各个单导叶便会处于最佳的同步状态。

图1为数字式单导叶调速器控制策略图，其中导叶控制单元为单导叶控制核心，要接收调速器主控单元发送的导叶开度给定值，并采集单导叶的所有反馈值，所述反馈值通过由与比例伺服阀相连的导叶接力器采集，并按照步骤(1)-(4)计算出最终控制量，并将所述最终控制量转换为模拟信号后输出到一体化比例伺服阀，使得比例伺服阀控制对应导叶以不同速率开启或关闭，并最终到达目标值。

为了验证上述控制方法，我们按照上述图3多导叶同步控制调节框图搭建了MATLAB Simulink仿真模型，如下图4所示。为了观察方便，我们选择了4个导叶对象进行同步仿真控制验证。20个导叶对象原理方法相同。

图中PID_GV到PID_GV3，分别为导叶1到导叶4的PID计算模块，ΔW1到ΔW4分别是导叶偏差的PID控制输出，ΔV1到ΔV4分别是基于导叶平均值偏差的校正输出，ΔU1到ΔU4分别是叠加后最终控制导叶的输出。为了模拟导叶的不同速度，我们有意增加了导叶的速度偏差，如果不考虑平均值校正环节，断开图4中箭头部分，导叶ΔUi＝ΔWi(i＝1到4)，进行导叶从0到0.8的阶跃扰动，控制效果如下图5所示，从图5中可以看出，导叶控制过程中偏差较大，最大超过了20％，远远大于机组导叶偏差的报警值(一般不超过5％)，可能导致停机事故。

如果考虑平均值校正环节，连接图4中箭头部分，导叶ΔUi＝ΔWi+ΔVi(i＝1到4)，控制效果如下图6、图7所示，从图6中可以看出，导叶控制过程中同步性较好，从图7放大图可以看出，4路导叶最大偏差在2.2％，满足单导叶水泵水轮机同步控制精度要求。实际运行过程中，导叶偏差一般没有这么大，控制的精度还可以再提升，一般可达到1％左右。

实施例2

基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种蓄能机组多导叶同步控制装置，包括：

第一计算模块，用于基于抽水蓄能机组的功率给定值、功率反馈值、频率给定值和频率反馈值，计算出导叶开度给定值；

第二计算模块，用于基于所述导叶开度给定值和某个单个导叶反馈值，计算出该单个导叶第一控制输出值；

第三计算模块，用于基于该单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，计算出该单个导叶第二控制输出值；

控制量计算模块，用于将所述该单个导叶第一控制输出值和该单个导叶第二控制输出值控制信号叠加，得到该导叶最终控制量，并将所述最终控制量转换为模拟信号后输出到比例伺服阀放大器，使得比例伺服阀放大器控制对应导叶以不同速率开启或关闭，并最终到达目标值；

利用第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块和控制量计算模块，对其他单个导叶进行相同的控制，最终实现控制N个(如20个)单导叶按照相同的平均速度调节到设定的给定值，以保证多导叶控制过程的同步性

本发明实施例中的抽水蓄能机组多导叶同步控制装置，以所有导叶平均值为参照，和当前导叶反馈进行比较，再通过增益可调的放大环节对调速器导叶控制环节进行补偿校正，通过仿真研究表明，该方法简洁高效，可大幅降低导叶由于各自速度不同带来的非同步现场。且该方法所涉及的可调整参数不多，程序应用不复杂，编程实现容易，需要考虑的是由于控制对象较多，20个以上，每个导叶由于反馈采样、数字滤波、模拟数字转换等环节可能带来一定延时，需要调速器控制单元具有较高的处理速度和并行处理能力。

导叶开度给定值是由调速器的机组转速控制、功率控制或导叶在水泵抽水运行过程中的导叶开度和水头关系给出的，同时又能使机组处于最佳效率状态下稳定运行的数值。在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图2所示，所述导叶开度给定值的计算方法包括以下步骤：

比较功率给定值和功率反馈值的偏差，获得功率偏差；所述功率反馈值是由调速器再测量机组中的发电机获得；所述功率给定值则是通过机组现地控制单元LCU接收监控系统AGC分配有功给定指令，转换成4到20mA模拟量，发送给调速器获得；

比较频率给定值和频率反馈值，获得频率偏差；

将所述功率偏差依次送入功率死区和调差环节后，再与所述频率偏差进行叠加，叠加后的总偏差再经过PID调节模块，叠加空载开度，最终计算出导叶开度给定值。在具体应用过程中，所有导叶给定值均是相同的。

其中，所述功率偏差的计算公式为：

ΔP＝(P_G-P_f)±E_p

所述频率偏差的计算公式为：

Δf＝(f_G-f_f)±E_f

所述总偏差的计算公式为：

ΔZ＝Δf-(ΔP*e_p)

所述导叶开度给定值的计算公式为：

其中，P_G，P_f分别为功率给定值和功率反馈值，E_p为人工设置的功率调节死区，一般设置在0.5％到1％额定功率，e_p为功率调差系数，e_p一般取0.04，f_G，f_f分别为频率给定值，频率反馈值，E_f为人工设置的频率调节死区，一般设置在0.05Hz，K_p，K_i，K_d分别为PID比例、积分、微分系数，Y_nld为机组空载时导叶开度。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述单个导叶第一控制输出值的计算方法包括：

比较所述导叶开度给定值与单个导叶反馈值，得到偏差，通过PID运算环节得到单个导叶第一控制输出值。

其中，所述单个导叶第一控制输出值的计算公式为：

ΔY_i＝Y_G-Y_i

其中，Y_G为导叶开度给定值，Y_i为第i个导叶反馈值，ΔY_i为导叶给定值与第i个导叶反馈值的偏差，K_Pi，K_Ii，K_Di分别为第i个导叶PID控制比例、积分、微分系数，ΔW_i为第i单个导叶第一控制输出值。

所述单个导叶第二控制输出值的计算方法包括：

比较单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，得到偏差；

将所述偏差依次送入导叶人工死区环节和比例环节，得到所述单个导叶第二控制输出值。

所述单个导叶第二控制输出值的计算公式为：

ΔX_i＝Y_AVGi-Y_i

其中，Y_i为第i个导叶反馈值，Y_AVGi为所有导叶反馈平均值，ΔX_i为单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值的偏差，K_i为第i个导叶比例系数，E_i为人为设置的导叶调节死区，ΔV_i为第i个导叶第二控制输出值，n为导叶总数，比如可以取20，代表有20个导叶。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述最终控制量的计算公式为：

ΔU_i＝ΔW_i+ΔV_i

其中，ΔU_i为最终控制量的，ΔW_i为第i个导叶第一控制输出值，ΔV_i为第i个导叶第二控制输出值，Y_G为导叶开度给定值，Y_i为第i个导叶反馈值，ΔY_i为导叶给定值与第i个导叶反馈值的偏差，K_Pi，K_Ii，K_Di分别为第i个导叶PID控制比例、积分、微分系数，ΔX_i为第i个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值的偏差，K_i为第i个导叶比例系数，E_i为人为设置的导叶调节死区。

从上述公式可以看出，ΔU_i主要由两部分组成，其中一部分为导叶开度给定值和单个导叶实际反馈值的偏差，经过PID运算后的控制量，这部分量主要用于导叶闭环控制，保证每个导叶按照各自的速度调整到目标位置。另外一部分就是基于所有导叶平均值的校正量，即平均值和反馈值进行比较，偏差再通过一个可调的比例系数，输出控制量参与校正保证每个导叶同步。这意味着，如果某个导叶滞后于平均值，导叶接力器就会按照其之后的幅值施加作用力，以加速导叶的开度；如果某一导叶超前该平均值的话，限制装置发出刹住该导叶的指令；这样机组的各个单导叶便会处于最佳的同步状态。

图1为数字式单导叶调速器控制策略图，其中导叶控制单元为单导叶控制核心，要接收调速器主控单元发送的导叶开度给定值，并采集单导叶的所有反馈值，所述反馈值通过由与比例伺服阀相连的导叶接力器采集，并按照步骤(1)-(4)计算出最终控制量，并将所述最终控制量转换为模拟信号后输出到一体化比例伺服阀，使得比例伺服阀控制对应导叶以不同速率开启或关闭，并最终到达目标值。

为了验证上述控制方法，我们按照上述图3多导叶同步控制调节框图搭建了MATLAB Simulink仿真模型，如下图4所示。为了观察方便，我们选择了4个导叶对象进行同步仿真控制验证。20个导叶对象原理方法相同。

图中PID_GV到PID_GV3，分别为导叶1到导叶4的PID计算模块，ΔW1到ΔW4分别是导叶偏差的PID控制输出，ΔV1到ΔV4分别是基于导叶平均值偏差的校正输出，ΔU1到ΔU4分别是叠加后最终控制导叶的输出。为了模拟导叶的不同速度，我们有意增加了导叶的速度偏差，如果不考虑平均值校正环节，断开图4中箭头部分，导叶ΔUi＝ΔWi(i＝1到4)，进行导叶从0到0.8的阶跃扰动，控制效果如下图5所示，从图5中可以看出，导叶控制过程中偏差较大，最大超过了20％，远远大于机组导叶偏差的报警值(一般不超过5％)，可能导致停机事故。

如果考虑平均值校正环节，连接图4中箭头部分，导叶ΔUi＝ΔWi+ΔVi(i＝1到4)，控制效果如下图6、图7所示，从图6中可以看出，导叶控制过程中同步性较好，从图7放大图可以看出，4路导叶最大偏差在2.2％，满足单导叶水泵水轮机同步控制精度要求。实际运行过程中，导叶偏差一般没有这么大，控制的精度还可以再提升，一般可达到1％左右。

实施例3

基于与实施例1相同的发明构思，本发明提供了一种蓄能机组多导叶同步控制系统，包括存储介质和处理器；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1中任一项所述方法的步骤。

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。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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 (10)

1.一种抽水蓄能机组多导叶同步控制方法，其特征在于，包括：

基于抽水蓄能机组的功率给定值、功率反馈值、频率给定值和频率反馈值，计算出导叶开度给定值；

基于所述导叶开度给定值和某个单个导叶反馈值，计算出该单个导叶第一控制输出值；

基于该单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，计算出该单个导叶第二控制输出值；

将所述该单个导叶第一控制输出值和该单个导叶第二控制输出值控制信号叠加，得到该导叶最终控制量，并将所述最终控制量转换为模拟信号后输出到比例伺服阀，使得比例伺服阀控制对应导叶以不同速率开启或关闭，并最终到达目标值。

2.根据权利要求1所述的一种蓄能机组多导叶同步控制方法，其特征在于，所述导叶开度给定值的计算方法包括：

比较功率给定值和功率反馈值的偏差，获得功率偏差；

比较频率给定值和频率反馈值，获得频率偏差；

将所述功率偏差依次送入功率死区和调差环节后，再与所述频率偏差进行叠加，叠加后的总偏差再经过PID调节模块，叠加空载开度，最终计算出导叶开度给定值。

3.根据权利要求2所述的一种蓄能机组多导叶同步控制方法，其特征在于：所述功率偏差的计算公式为：

ΔP＝(P_G-P_f)±E_p

所述频率偏差的计算公式为：

Δf＝(f_G-f_f)±E_f

所述总偏差的计算公式为：

ΔZ＝Δf-(ΔP*e_p)

所述导叶开度给定值的计算公式为：

其中，P_G，P_f分别为功率给定值和功率反馈值，Ｅ_p为人为设置的功率调节死区，e_p为功率调差系数，f_G，f_f分别为频率给定值，频率反馈值，E_f为人工设置的频率调节死区，K_p，K_i，K_d分别为PID比例、积分、微分系数，Y_nld为机组空载时导叶开度。

4.根据权利要求1所述的一种蓄能机组多导叶同步控制方法，其特征在于：所述单个导叶第一控制输出值的计算方法包括：

比较所述导叶开度给定值与单个导叶反馈值，得到偏差，通过PID运算环节得到单个导叶第一控制输出值。

5.根据权利要求4所述的一种蓄能机组多导叶同步控制方法，其特征在于，所述单个导叶第一控制输出值的计算公式为：

ΔY_i＝Y_G-Y_i

其中，Y_G为导叶开度给定值，Y_i为第i个导叶反馈值，ΔY_i为导叶给定值与第i个导叶反馈值的偏差，K_Pi，K_Ii，K_Di分别为第i个导叶PID控制比例、积分、微分系数，ΔW_i为第i个导叶第一控制输出值。

6.根据权利要求1所述的一种蓄能机组多导叶同步控制方法，其特征在于，所述单个导叶第二控制输出值的计算方法包括：

比较单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，得到偏差；

将所述偏差依次送入导叶人工死区环节和比例环节，得到所述单个导叶第二控制输出值。

7.根据权利要求6所述的一种蓄能机组多导叶同步控制方法，其特征在于，所述单个导叶第二控制输出值的计算公式为：

ΔX_i＝Y_AVGi-Y_i

其中，A_i为第i个导叶反馈值，Y_AVGi为所有导叶反馈平均值，ΔX_i为第i个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值的偏差，K_i为第i个导叶比例系数，E_i为人工设置的导叶调节死区，ΔV_i为第i个导叶第二控制输出值，n为导叶总数。

8.根据权利要求1所述的一种蓄能机组多导叶同步控制方法，其特征在于，所述最终控制量的计算公式为：

ΔU_i＝ΔW_i+ΔV_i

其中，ΔU_i为最终控制量的，ΔW_i为第i个导叶第一控制输出值，ΔV_i为第i个导叶第二控制输出值，Y_G为导叶开度给定值，Y_i为第i个导叶反馈值，ΔY_i为导叶给定值与第i个导叶反馈值的偏差，K_Pi，K_Ii，K_Di分别为第i个导叶PID控制比例、积分、微分系数，ΔX_i为第i个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值的偏差，K_i为第i个导叶比例系数，E_i为人为设置的导叶调节死区。

9.一种蓄能机组多导叶同步控制装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于基于抽水蓄能机组的功率给定值、功率反馈值、频率给定值和频率反馈值，计算出导叶开度给定值；

第二计算模块，用于基于所述导叶开度给定值和某个单个导叶反馈值，计算出该单个导叶第一控制输出值；

第三计算模块，用于基于该单个导叶反馈值和所有导叶反馈平均值，计算出该单个导叶第二控制输出值；

控制量计算模块，用于将所述该单个导叶第一控制输出值和该单个导叶第二控制输出值控制信号叠加，得到该导叶最终控制量，并将所述最终控制量转换为模拟信号后输出到比例伺服阀，使得比例伺服阀控制对应导叶以不同速率开启或关闭，并最终到达目标值。

10.一种蓄能机组多导叶同步控制系统，其特征在于：包括存储介质和处理器；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。

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