CN116826771B - 一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法，涉及电厂自动发电控制技术领域，包括：自动发电控制模块根据全厂负荷给定值及水电机组的振动区设置，给各台机组分配对应的目标值；按照单台机组最大调节步长计算穿越振动区的机组在本调节周期的执行值；根据执行值计算需反向调节配合机组在本调节周期的执行值，并向各台机组下发本调节周期计算的执行值进行负荷调节；在后续调节周期中重复计算执行值和负荷调节。本发明采用多台反向调节机组同时配合穿越振动区的机组进行负荷调节，精细控制每个调节周期的调节量，能够有效防止单台机组依次配合时因不同机组调节特性差异而造成的全厂负荷波动，提高全厂负荷调节性能。

Description

一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法

技术领域

本发明涉及电厂自动发电控制技术领域，具体为一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法。

背景技术

对于大型水电机组，在特定的水头下，一般存在一个甚至多个振动区，即发电机出力在该区间时，水轮机的振动会明显增加，发电效率下降，影响发电机组的安全运行。因此电厂自动发电控制模块在分配机组出力时应避开振动区，在负荷调节过程中应快速穿过振动区，减少机组在振动区的停留时间。当需要机组穿越振动区时，该机组不可避免的存在负荷的大幅度调节，并且其他不需穿越振动区机组要配合反向调节负荷，来保持全厂负荷的稳定和动态平衡。

对穿越振动区机组和配合反向调节机组进行合理地控制调节是减少全厂负荷波动的关键，现有技术主要采用单台机组依次与穿越振动区机组进行配合调节，因而存在机组调节特性差异而导致调节过程中全厂负荷波动问题。

发明内容

鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

本发明的第一方面，提供一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法，包括：自动发电控制模块根据全厂负荷给定值及水电机组的振动区设置，给各台机组分配对应的目标值；按照单台机组最大调节步长计算穿越振动区的机组在本调节周期的执行值；根据所述执行值计算需反向调节配合机组在所述本调节周期的执行值，并向各台机组下发所述本调节周期计算的执行值进行负荷调节；在后续调节周期中重复计算执行值和负荷调节，直至所有机组负荷均调节到各自的目标值。

在一种可能的实现方式中，所述给各台机组分配的目标值采用等容量分配或等裕度分配的方法，且保证各台机组分配的目标值避开水电机组设置的振动区。

在一种可能的实现方式中，所述穿越振动区的机组在本调节周期的执行值的计算包括，

当所述穿越振动区的机组在本调节周期为增负荷，即时，所述穿越振动区的机组在本调节周期的执行值的计算为：

；

其中，表示穿越振动区的机组在本调节周期的执行值，/>表示穿越振动区的机组在本调节周期的实发值，/>表示穿越振动区的机组分配的目标值，/>表示机组的最大调节步长；

当所述穿越振动区的机组在本调节周期为减负荷，即时，所述穿越振动区的机组在本调节周期的执行值的计算为：

。

在一种可能的实现方式中，所述需反向调节配合机组在所述本调节周期的执行值的计算包括，

；

其中，表示第k台配合反向调节机组在本调节周期的执行值，/>表示第k台配合反向调节机组在本调节周期的实发值，/>表示第k台配合反向调节机组在本调节周期的目标值，/>表示配合反向调节机组的调节比例系数。

在一种可能的实现方式中，所述配合反向调节机组的调节比例系数的计算包括，

。

在一种可能的实现方式中，所述调节周期为固定时间间隔，在所述调节周期内自动发电控制模块的执行值同时下发到各台机组进行负荷调节。

在一种可能的实现方式中，还包括，

各台机组分配的目标值在全厂负荷给定值确定时计算一次并在负荷调节过程中不变化，穿越振动区的机组的执行值和需反向调节配合机组的执行值在每个调节周期均需重新计算。

本发明的第二方面，提供一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合系统，包括：

目标值分配单元，用于自动发电控制模块根据全厂负荷给定值及水电机组的振动区设置，给各台机组分配对应的目标值；

负荷调节单元，用于按照单台机组最大调节步长计算穿越振动区的机组在本调节周期的执行值，根据所述执行值计算需反向调节配合机组在所述本调节周期的执行值，并向各台机组下发所述本调节周期计算的执行值进行负荷调节；

调节配合完成单元，用于在后续调节周期中重复计算执行值和负荷调节，直至所有机组负荷均调节到各自的目标值。

本发明的第三方面，提供一种设备，所述设备包括，

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行本发明任一实施方式所述的方法。

本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，包括：

所述计算机程序指令被处理器执行时实现如本发明任一实施方式所述的方法。

本发明的有益效果：本发明提供的一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法，关键在于结合单台机组的最大调节步长，在每个调节周期对各机组的负荷执行值进行实时动态计算，并不是一次将自动发电控制模块分配的目标值直接下发，而是每个调节周期根据实发值计算出接下来执行值，逐步逼近最终的目标值，控制各台机组每一次的调节量，保证全厂负荷在调节前到调节后整个过程平滑变化；本发明采用多台反向调节机组同时配合穿越振动区的机组进行负荷调节，精细控制每个调节周期的调节量，能够有效防止单台机组依次配合时因不同机组调节特性差异而造成的全厂负荷波动，提高全厂负荷调节性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明提供的一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法的整体流程图；

图2为本发明提供的一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法的水电机组负荷调节系统示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1~图2为本发明的一个实施例，提供了一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法，采用多台机组同时配合穿越振动区的机组，从而减少因机组调节特性差异而造成的全厂负荷波动，包括如下步骤：

S1：自动发电控制模块根据全厂负荷给定值及水电机组的振动区设置，给各台机组分配对应的目标值。

S2：按照单台机组最大调节步长计算穿越振动区的机组在本调节周期的执行值。

S3：根据执行值计算需反向调节配合机组在本调节周期的执行值，并向各台机组下发本调节周期计算的执行值进行负荷调节。

S4：在后续调节周期中重复计算执行值和负荷调节，直至所有机组负荷均调节到各自的目标值。

如图2所示为水电机组负荷调节系统示意图，首先调度下发负荷指令，自动发电控制模块根据全厂指令计算各台机组的出力，并下发到机组LCU，机组LCU通过调速器控制导叶开度来调节负荷，整个过程闭环控制。如果当前运行区能够实现全厂指令分配，则不需穿越振动区，自动发电控制模块将计算的分配目标值直接下发进行执行；如果当前运行区不能满足分配要求，则考虑机组进行穿越振动区，图1为机组穿越振动区时的负荷调节过程流程图。

在一种可选的实施方式中，给各台机组分配的目标值采用等容量分配或等裕度分配的方法，且保证各台机组分配的目标值避开水电机组设置的振动区；

应说明的，给各台机组分配对应的目标值采用等容量分配或等裕度分配的方法是常规使用的技术手段，各台机组分配的目标值在全厂负荷给定值确定时计算一次并在整个负荷调节过程中不变化。

应说明的，自动发电控制模块等容量分配方法是指各台机组的分配值与机组容量有关，分配值按照机组容量的比例进行，例如3台机组的容量分别为，各台机组实发负荷为/>，调度下发的计划总有功为/>，则3台机组分配值分别为：

自动发电控制模块等裕度分配方法是指各台机组的分配值与当前的机组的可调裕度有关，分配值按照机组的裕度比例进行分配，3台机组分配值分别为：

应说明的，各台机组分配的目标值避开水电机组设置的振动区的策略为：根据各台机组出力找出在正常运行区时的所有可能组合，并获取所有可能组合的调节范围，查找能够满足当前全厂负荷目标值的组合，计算从当前负荷调节到满足目标值组合时的调节幅度累计值，选取调节累计最小的组合作为调节目标组合，接下来按照等容量或等裕度比例的方式分配各台机组的目标负荷值。

在一种可选的实施方式中，调节周期为固定时间间隔，一般取5s左右，在调节周期内自动发电控制模块的执行值由机组LCU控制调速器同时下发到各台机组进行负荷调节。

在一种可选的实施方式中，穿越振动区的机组在本调节周期的执行值的计算包括，

当穿越振动区的机组在本调节周期为增负荷，即时，穿越振动区的机组在本调节周期的执行值的计算为：

；

其中，表示穿越振动区的机组在本调节周期的执行值，/>表示穿越振动区的机组在本调节周期的实发值，/>表示穿越振动区的机组分配的目标值，/>表示机组的最大调节步长；

当穿越振动区的机组在本调节周期为减负荷，即时，穿越振动区的机组在本调节周期的执行值的计算为：

；

在一种可选的实施方式中，需反向调节配合机组在本调节周期的执行值的计算包括，

；

；

其中，表示第k台配合反向调节机组在本调节周期的执行值，/>表示第k台配合反向调节机组在本调节周期的实发值，/>表示第k台配合反向调节机组在本调节周期的目标值，/>表示配合反向调节机组的调节比例系数。

在一种可选的实施方式中，各台机组分配的目标值在全厂负荷给定值确定时计算一次并在负荷调节过程中不变化，穿越振动区的机组的执行值和需反向调节配合机组的执行值在每个调节周期均需重新计算。

综上可得，本发明的有益效果为：

本发明提供的一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法，关键在于结合单台机组的最大调节步长，在每个调节周期对各机组的负荷执行值进行实时动态计算，并不是一次将自动发电控制模块分配的目标值直接下发，而是每个调节周期根据实发值计算出接下来执行值，逐步逼近最终的目标值，控制各台机组每一次的调节量，保证全厂负荷在调节前到调节后整个过程平滑变化；本发明采用多台反向调节机组同时配合穿越振动区的机组进行负荷调节，精细控制每个调节周期的调节量，能够有效防止单台机组依次配合时因不同机组调节特性差异而造成的全厂负荷波动，提高全厂负荷调节性能。

本发明公开的第二方面，

提供一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合系统，包括：

目标值分配单元，用于自动发电控制模块根据全厂负荷给定值及水电机组的振动区设置，给各台机组分配对应的目标值；

负荷调节单元，用于按照单台机组最大调节步长计算穿越振动区的机组在本调节周期的执行值，根据执行值计算需反向调节配合机组在本调节周期的执行值，并向各台机组下发本调节周期计算的执行值进行负荷调节；

调节配合完成单元，用于在后续调节周期中重复计算执行值和负荷调节，直至所有机组负荷均调节到各自的目标值。

本发明公开的第三方面，

提供一种设备，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，处理器被配置为调用存储器存储的指令，以执行前述中任意一项的方法。

本发明公开的第四方面，

提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，包括：

计算机程序指令被处理器执行时实现前述中任意一项的方法。

本发明可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、静态随机存取存储器（SRAM）、便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。

实施例2

该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法的验证测试，为对本方法中采用的技术效果加以验证说明。

本实施例设定电站共3台机组，取机组振动区为200MW-300MW，最大出力600MW，单台机组最大调节步长50MW，负荷调节周期5s。

初始稳态：全厂负荷900MW，1#-3#机组负荷均为300MW。

指令分配：调度新指令870MW，当前可运行区间已无法满足分配要求，需要机组穿越振动区，自动发电控制模块计算后的出力为1#机组分配目标值200MW，2#、3#机组分配目标值为335MW。

第1个调节周期：1#机组执行值为250MW，2#、3#机组执行值为317.5MW。

第2个调节周期：通过1个周期调节后设1#机组实发270MW，2#实发310MW，3#实发315MW。重新计算后各机组执行值分别为1#机组220MW，2#机组327.9MW，3#机组329.3MW。

同理，后续每个调节周期均对执行值进行重新计算，直至机组实发负荷调节至目标值。因此由上述可知，本发明提供的方法采用多台反向调节机组同时配合穿越振动区的机组进行负荷调节，精细控制每个调节周期的调节量，能够有效防止单台机组依次配合时因不同机组调节特性差异而造成的全厂负荷波动，提高全厂负荷调节性能。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

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。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法，其特征在于，包括：

自动发电控制模块根据全厂负荷给定值及水电机组的振动区设置，给各台机组分配对应的目标值；

按照单台机组最大调节步长计算穿越振动区的机组在本调节周期的执行值；

所述穿越振动区的机组在本调节周期的执行值的计算包括，

当所述穿越振动区的机组在本调节周期为增负荷，即时，所述穿越振动区的机组在本调节周期的执行值的计算为：

其中，表示穿越振动区的机组在本调节周期的执行值，/>表示穿越振动区的机组在本调节周期的实发值，/>表示穿越振动区的机组分配的目标值，/>表示机组的最大调节步长；

当所述穿越振动区的机组在本调节周期为减负荷，即时，所述穿越振动区的机组在本调节周期的执行值的计算为：

根据所述执行值计算需反向调节配合机组在所述本调节周期的执行值，并向各台机组下发所述本调节周期计算的执行值进行负荷调节；

所述需反向调节配合机组在所述本调节周期的执行值的计算包括，

其中，表示第k台配合反向调节机组在本调节周期的执行值，/>表示第k台配合反向调节机组在本调节周期的实发值，/>表示第k台配合反向调节机组在本调节周期的目标值，/>表示配合反向调节机组的调节比例系数；

所述配合反向调节机组的调节比例系数的计算包括，

在后续调节周期中重复计算执行值和负荷调节，直至所有机组负荷均调节到各自的目标值。

2.如权利要求1所述的大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法，其特征在于：所述给各台机组分配对应的目标值采用等容量分配或等裕度分配的方法，且保证各台机组分配的目标值避开水电机组设置的振动区。

3.如权利要求1所述的大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法，其特征在于：所述调节周期为固定时间间隔，在所述调节周期内自动发电控制模块的执行值同时下发到各台机组进行负荷调节。

4.如权利要求1所述的大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法，其特征在于：还包括，

各台机组分配的目标值在全厂负荷给定值确定时计算一次并在负荷调节过程中不变化，穿越振动区的机组的执行值和需反向调节配合机组的执行值在每个调节周期均需重新计算。

5.一种实施如权利要求1~4任一所述的大型水电机组穿越振动区时的负荷调节配合方法的系统，其特征在于，包括：

目标值分配单元，用于自动发电控制模块根据全厂负荷给定值及水电机组的振动区设置，给各台机组分配对应的目标值；

负荷调节单元，用于按照单台机组最大调节步长计算穿越振动区的机组在本调节周期的执行值，根据所述执行值计算需反向调节配合机组在所述本调节周期的执行值，并向各台机组下发所述本调节周期计算的执行值进行负荷调节；

调节配合完成单元，用于在后续调节周期中重复计算执行值和负荷调节，直至所有机组负荷均调节到各自的目标值。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1~4中任一所述的方法。