SU947821A1 - Device for forming hydraulic apparatus control system feedback signal - Google Patents
Device for forming hydraulic apparatus control system feedback signal Download PDFInfo
- Publication number
- SU947821A1 SU947821A1 SU772514530A SU2514530A SU947821A1 SU 947821 A1 SU947821 A1 SU 947821A1 SU 772514530 A SU772514530 A SU 772514530A SU 2514530 A SU2514530 A SU 2514530A SU 947821 A1 SU947821 A1 SU 947821A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- active power
- signal
- input
- regulator
- adder
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относится к устройствам автоматического управления гидро-* электростанциями и может использоваться в системах регулирования частоты и активной мощности как одного, так и группы агрегатов.The invention relates to devices for automatic control of hydro * power plants and can be used in frequency and active power control systems of one or a group of units.
Известный регулятор частоты вращения и активной мощности имеет два контура регулирования: внутренний контур; в котором через датчик положения регулирующего органа обратной связью охвачены устройство изменения статиэма, формирователь регулирующего воздействия на частоту вращения и электрогидравлическое исполнительное устройство, и внешний контур,охватывающий обратной связью через измеритель активной мощности гидроагрегат и указанные выше блоки.The known speed controller and active power has two control loops: internal loop; in which, through the position sensor of the regulatory body, feedback covers the device for changing the statiem, the driver of the regulating effect on the rotation speed and the electro-hydraulic actuating device, and the external circuit, covering the hydraulic unit and the above blocks with feedback through the active power meter.
В зависимости от положения переключателя регулятор может работать или с обратной связью по положению ' регулирующего органа, или с обратной связью по активной мощности.Depending on the position of the switch, the controller can operate either with feedback on the position of the regulatory body, or with feedback on active power.
В первом режиме система регулирования имеет хорошие динамические свойства, но статическая характеристика агрегата по активной мощности получается криволинейной и зависит от напора. Для точного и однозначного распределения нагрузки между агрегатами и электростанциями требуется прямолинейная, не зависящая от напо5 ра, статическая характеристика по мощности агрегата, которая получает'ся при работе регулятора во втором режиме [13.In the first mode, the control system has good dynamic properties, but the static characteristic of the unit in terms of active power is curved and depends on the pressure. For accurate and unambiguous load distribution between units and power plants, a straightforward, pressure-independent, static characteristic of the unit power is required, which is obtained when the regulator operates in the second mode [13.
Однако введение обратной связи ;д через измеритель активной мощности, являющийся формирователем сигнала обратной связи по активной мощности, ухудшает динамические свойства системы регулирования, что в конечном итоге отрицательно сказывается '5 на показателях работы энергосистемы.However, the introduction of feedback q through the active power meter, which is the driver of the active power feedback signal, worsens the dynamic properties of the control system, which ultimately negatively affects the performance of the power system.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического управления частотой и активной мощностью агрегатов ГЭС. Известное устройство решает задачи группового управления и может работать с любым числом агрегатов. Будучи применено к одному агрегату, оно представляет собой 25 регулятор частоты и активной мощности гидроагрегата, снабженный обратной связью по активной мощности.The closest in technical essence to the proposed one is a device for automatically controlling the frequency and active power of HPP units. The known device solves the problems of group management and can work with any number of units. Applied to one unit, it is a 25 frequency and active power regulator of a hydraulic unit, equipped with active power feedback.
Известное устройство содержит измеритель активной мощности, датчик положения регулирующего органа и ис3 точник компенсирующего сигнала. Для этого регулятора также характерны два замкнутых контура. Первый - это электрогидравлическая следящая система с обратной связью по положению .регулирующего органа. Второй - это кон-тур, замкнутый обратной связью .до активной мощности с выхода объекта регулирования на вход исполнительного устройства через измеритель активной мощности и интегратор. Формирователем сигнала обратной связи по активной мощности здесь также является измеритель активной мощности. Второй контур по сравнению с первым более инерционный, так как в нем имеется инерционный объект регулирования и интегратор. Поэтому действующее рассогласование на входе исполнительного устройства отрабатывается сначала быстродействующим (высо~20 кочастотныщ) первым контуром, т.е. по -положению регулирующего органа, и затем корректируется вторым (низкочастотным) контуром по активной мощности. Благодаря этому система регулирования имеет прямолинейную статическую характеристику/ не зависящую от напора, при минимальном времени отработки главной части действующего рассогласования £2].The known device comprises an active power meter, a position sensor of the regulatory body and a source of a compensating signal. This controller also has two closed loops. The first is an electro-hydraulic tracking system with feedback on the position of the regulatory body. The second is a loop closed by feedback .to active power from the output of the control object to the input of the actuator through the active power meter and integrator. The active power feedback generator is also an active power meter. The second circuit, in comparison with the first, is more inertial, since it has an inertial control object and an integrator. Therefore, the actual mismatch at the input of the actuator is first worked out by the high-speed (high ~ 20 kHz) primary circuit, i.e. according to the position of the regulatory body, and then it is adjusted by the second (low-frequency) circuit in terms of active power. Due to this, the control system has a rectilinear static characteristic / independent of pressure, with a minimum working time of the main part of the current mismatch £ 2].
Недостатком этого регулятора является динамическая ошибка системы регулирования , обусловленная инерционностью формирования сигнала обратной связи по активной мощности. При этом нельзя свести эту инерционность к минимуму, обусловленному свойствами исполнительных устройств регулятора и объекта регулирования, так как нельзя уменьшить ниже некоторого предела постоянную времени интегратора из-за появления перерегулирования, угрожающего устойчивости системы.The disadvantage of this controller is the dynamic error of the control system, due to the inertia of the formation of the feedback signal by active power. At the same time, this inertia cannot be minimized due to the properties of the actuators of the regulator and the regulation object, since it is impossible to reduce the integrator time constant below a certain limit due to the occurrence of overshoot that threatens the stability of the system.
Цель изобретения - создание формирователя сигнала обратной связи по активной мощности, обеспечивающего наибольшее быстродействие и высо-1 кую динамическую точность системы регулирования за счет компенсации запаздывания управляющих сигналов в звеньях объекта регулирования, а также в звеньях исполнительных устройств регулятора при сохранении статической точности Иными рователь действия же динамические свойства системы регулирования, как и действие обратной связи по положению (открытию) регулирующего органа., но в то же время дает прямолинейную не зависящую от напора статическую характеристику агрегата по мощности, чего невозможно достигнуть при отработке управляющих воздействий по открытию.The purpose of the invention - creation shaper feedback power signal that provides the highest speed and high accuracy of 1 kuyu dynamic control system by compensating for the delay control signals in the links of the controlled object, as well as links executive controller devices while maintaining other static accuracy rovatel same action the dynamic properties of the regulatory system, as well as the feedback action on the position (opening) of the regulatory body., but at the same time gives direct olineynuyu independent of the static pressure of the unit characteristics of power, making it impossible to achieve when developing control for the opening impact.
и устойчивости регулирования, словами, предлагается форми-„ обратной связи по мощности, которого обеспечивает такиеand stability of regulation, in words, it is proposed to form- “feedback on power, which provides such
Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит первый сумматор, блок моделирования гидравлического удара и последовательно соединенные фильтр высокой частоты, второй сумматор, блок прогнозирования статического значения активной мощности, переключатель, интегратор и третий сумматор, выход которого соединен с вторым входом интегратора и с выходом устройства, а второй вход - с выходом блока прогнозирования статического значения активной мощности, второй вход которого соединен с входом устройства, выход источника компенсирующего сигнала соединен с входом фильтра высокой частоты, выход датчика положения регулирующего органа соединен с вторым входом 'второго сумматора и через блок моделирования гидравлического удара - с первым сумматором, второй вход которого соединен с выходом измерителя активной мощности., а выход с вторым контактом переключателя.This goal is achieved by the fact that the device further comprises a first adder, a water hammer simulation unit and a high-pass filter connected in series, a second adder, an active power static value prediction unit, a switch, an integrator and a third adder, the output of which is connected to the second input of the integrator and to the output devices, and the second input - with the output of the prediction unit of the static value of active power, the second input of which is connected to the input of the device, the output of As the compensating signal is connected to the input of the high-pass filter, the output of the regulator position sensor is connected to the second input of the second adder and, through the water hammer simulator, to the first adder, the second input of which is connected to the output of the active power meter., and the output to the second contact of the switch .
На чертеже представлена функциональная схема устройства формирования сигнала обратной связи.The drawing shows a functional diagram of a device for generating a feedback signal.
Устройство включает измеритель 1 активной мощности, датчик 2 положения регулирующего органа, источник 3 компенсирующего сигнала, интегратор 4, фильтр 5 высокой частоты, сумматоры 6-9, блок 7 прогнозирования статического значения активной мощности, первый переключатель 10, блок 11 моделирования гидравлического удара, датчик 12 напора ГЭС, регулятор 13, объект 14 регулирования, второй переключатель 15.The device includes an active power meter 1, a regulator position sensor 2, a compensating signal source 3, an integrator 4, a high-pass filter 5, adders 6-9, an active power static value prediction unit 7, a first switch 10, a water hammer simulation unit 11, a sensor 12 head hydroelectric power, regulator 13, the object of regulation 14, the second switch 15.
Отдельные блоки устройства выполняют следующие функции.Separate blocks of the device perform the following functions.
Согласованный фильтр, реализованный на игтеграторе 4 и сумматоре 8, представляет собой сумматор сигналов, включенных на его входы интегрирующего и дифференцирующего звеньев и имеет входу цию по низкочастотному (первому) сумматора 8 передаточную функW ---— ’The matched filter implemented on the integrator 4 and adder 8 is an adder of signals included at its inputs of integrating and differentiating links and has an input for the low-frequency (first) adder 8 transfer function W ---— ’
Тр+1.Tr + 1.
а по высокочастотному .(второму) входу сумматора 8 передатбчную функцию w = У»Тр+1and at the high-frequency. (second) input of the adder 8, the transfer function w = Y »Tr + 1
Под высокой частотой в согласованном Фильтре понимается частота а,, удовлетворяющая неравенству ии 7ΐ/τ, так как при выполнении этого условия коэффициент передачи сигнала по высокочастотному входу лежит в пределак 0,7-1, т.е. эти частоты принадлежат полосе пропускания высокочастотного входа. Этот согласованный фильтр используется для замены в области высоких частот сигнала фактической активной мощности, имеющего боль—.By a high frequency in a matched Filter, we mean the frequency a ,, satisfying the inequality and 7 τ / τ, since when this condition is met, the transmission coefficient of the signal at the high-frequency input lies within 0.7-1, i.e. these frequencies belong to the passband of the high frequency input. This matched filter is used to replace the actual active power signal with pain in the high-frequency region.
X шие динамические погрешности, сигналом прогнозируемой активной мощности, формируемым безынерционно в функции от открытия и напора.X the greater dynamic errors by the predicted active power signal generated inertialessly as a function of opening and pressure.
Блок 11 моделирования гидравлйческого удара в общем случае пред- 5 ставляет нелинейный фильтр высокой частоты, передаточная функция которого определяется из следующих соображений .Block 11 modeling hydraulic impact in the General case 5 is a non-linear high-pass filter, the transfer function of which is determined from the following considerations.
При жесткой связи генератора с 10 системой регулирования электрическая мощность, отдаваемая в сеть при перемещении регулирующего органа, совпадает численно с моментом, раэвиваегвдм гидравлической турбиной,который следующим образом может быть представлен в функции от перемещения регулирующего органа:When the generator is tightly coupled to 10 control systems, the electric power supplied to the network when the regulator moves, numerically coincides with the moment of operation of the hydraulic turbine, which can be represented as a function of the movement of the regulator as follows:
Так как Т^, может достигать величины 3-4 с, то величину постоянной времени согласованного фильтра, реализованного на интеграторе и сумматоре 25 8, в этом случае не удается установить менее 15 с. При уменьшении постоянной времени этого фильтра и большом возмущении может наблюдаться колебательность переходного процесса, обус-30 ловленная влиянием гидравлического удара. Поэтому к сигналу датчика активной мощности добавляется сигнал блока 11, имеющего передаточную функцию 35Since T ^ can reach a value of 3-4 s, the value of the time constant of the matched filter implemented on the integrator and adder 25 8, in this case it is not possible to set less than 15 s. With a decrease in the time constant of this filter and great disturbance, an oscillation of the transient process caused by the influence of water hammer can be observed. Therefore, to the signal of the active power sensor is added the signal of block 11 having a transfer function 35
(Р)(R)
(4+96 )TW Р + Р что позволяет получить сигнал активной мощности с исключением вредной , ' для устойчивости динамической добавки от действия гидравлического Удара. В этом случае выбор постоянной вре- 45 мени согласованного фильтра осуществляется таким образом, чтобы не допустить влияния синхронных качаний мощности гидрогенератора на движение регулирующих органов турбины, а также не допустить набора (сброса), мощности агрегата при отключении (включении) потребителей.(4 + 96) T W P + P which allows you to get a signal of active power with the exception of harmful, 'for the stability of the dynamic additive from the action of hydraulic shock. In this case, the selection of the constant time of the matched filter is carried out in such a way as to prevent the influence of synchronous swings of the power of the hydrogenerator on the movement of the regulating organs of the turbine, and also to prevent the set (discharge), power of the unit when the consumers are turned off (on).
Диапазон настройки постоянной времени фильтра расширяется в сторону малых постоянных времени до 1 с с ^5 сохранением устойчивости контура мощности. Таким образом, введение блока 11 расширяет диапазон настройки согласованного фильтра. Блок 11, кроме того, не обладая запаздыванием в об- 60 ласти частот синхронных качаний генератора и фильтра измерителя активной мощности и обладая в ’этой области частот значительно большим усилением, ности мощности, шунтирует последний в области высоких частот, что полностью исключает возникновение колебаний из-за динамических характеристик цепи обратной связи по активной электрической мощности генератора.The filter time constant setting range extends towards small time constants up to 1 s with ^ 5 while maintaining the stability of the power circuit. Thus, the introduction of block 11 extends the tuning range of the matched filter. Block 11, in addition, not having a delay in the frequency region of synchronous swings of the generator and filter of the active power meter and having in this frequency region a much higher gain, power frequency, shunts the latter in the high frequency region, which completely eliminates the occurrence of oscillations from -for the dynamic characteristics of the feedback circuit for the active electric power of the generator.
Источник 3 компенсирующего сигнала через фильтр- 5 высокой частоты и сумматор 6 компенсирует запаздывание сигнала датчика 2 положения регулирующего органа, .вызванное инерцион-ностью исполнительных устройств регулятора.The source 3 of the compensating signal through the high-pass filter 5 and the adder 6 compensates for the delay in the signal of the sensor 2 of the position of the regulatory body, caused by the inertia of the actuators of the controller.
Источником компенсирующего сигнала обычно является какой-либо элемент системы регулирования, находящейся до инерционной части регулятора.The source of the compensating signal is usually some element of the control system located before the inertial part of the controller.
Для турбин с одним регулирующим органом датчик 2 положения регулирующего органа (датчик открытия направляющего аппарата) одномерный, в турбинах с двумя регулирующими органами датчик 2 - двумерный датчик.For turbines with one regulatory body, the sensor 2 for the position of the regulatory body (sensor for opening the guide vane) is one-dimensional; in turbines with two regulatory bodies, sensor 2 is a two-dimensional sensor.
Блок 7 прогнозирования статического значения активной мощности по открытию и напору, величина которого подается на вход устройства с датчика 12 напора ГЭС, представляет_ собой двухкоординатный нелинейный блок в случае турбины с одним регулирующим органом и трехкоординатный нелинейный блок в случае турбины с двумя регулирующими органами.The unit 7 for predicting the static value of the active power by opening and pressure, the value of which is supplied to the input of the device from the pressure sensor 12 of the hydroelectric power station, is a two-coordinate non-linear block in the case of a turbine with one regulatory body and a three-coordinate non-linear block in the case of a turbine with two regulatory bodies.
Действие формирователя заключается в следующем.The action of the shaper is as follows.
При движении регулирующих органов турбины сигнал от датчиков 2 положения поступает на блок 7 прогнозирования статического значения активной мощности. Блок 7 осуществляет выработку сигнала прогнозируемой мощности для данного агрегата в соответствии с зависимостьюWhen the regulatory bodies of the turbine move, the signal from the position sensors 2 is supplied to the unit 7 for predicting the static value of the active power. Block 7 generates a predicted power signal for this unit in accordance with the dependence
Р = Ρ(Υ,Η). где Р - активная мощность агрегата;P = Ρ (Υ, Η). where P is the active power of the unit;
Υ - ход главного сервомотора, определяющего положение; регулирующих органов;Υ - the course of the main servomotor that determines the position; regulatory authorities;
Н - напор.N - pressure.
Этот сигнал проходит через вход высокой частоты фильтра, реализованного на интеграторе 4 и сумматоре 8, и осуществляет выключение движения регулирующих органов. В момент остановки регулирующих органов значение фактической мощности изменяется за счет изменения давления в водоводе, однако блок 11 моделирования действия гидроудара обеспечивает с момента остановки регулирующих органов практически постоянство сигнала на выходе сумматора 9.This signal passes through the high-frequency input of the filter, implemented on the integrator 4 and the adder 8, and turns off the movement of regulatory bodies. At the moment of stopping the regulatory bodies, the value of the actual power changes due to changes in pressure in the water conduit, however, the block 11 simulating the effect of hydraulic shock ensures that the signal at the output of the adder 9 is almost constant from the moment the regulatory bodies stop.
Данное положение переключателя соответствует нормальной работе формирователя с учетом действия гидравлического удара и фактической чем тракт сигнала электрической актив-65 величины активной мощности. Измене-, ние положения переключателя 10 приводит к замене сигнала обратной свя-> зи по фактической активной мощности сигналом - функцией от положения , (открытия) регулирующего органа и на-5 пора - соответствующим прогнозируемой активной мощности.This switch position corresponds to the normal operation of the shaper taking into account the effect of water hammer and the actual value of the active power than the signal path of the electric asset-65. A change in the position of the switch 10 leads to the replacement of the feedback signal by the actual active power with a signal - a function of the position, (opening) of the regulatory body and by-5 times - the corresponding predicted active power.
Если в регуляторе предусмотрен переключатель 15, то возможна полная замена сигнала обратной связи по активной мощности сигналом обратной связи по положению регулирующего органа.If the switch 15 is provided in the controller, then a complete replacement of the active signal feedback signal by the feedback signal by the position of the regulatory body is possible.
В предлагаемом формирователе достигается полная компенсация влияния , на.устойчивость системы регулирования действия всех динамических звеньев: исполнительных устройств, гидравлического удара, датчика активной мощности и динамической характеристики гидроагрегата.In the proposed shaper, full compensation is achieved for the influence on the stability of the system for regulating the action of all dynamic links: actuators, water hammer, active power sensor and dynamic characteristics of the hydraulic unit.
Таким образом, предлагаемое устройство при работе с обратной связью по активной мощности обеспечивает повышенное быстродействие и динамическую точность (по сравнению с быст-*·* родействиём и динамической точностью, которые достигаются при работе с обратной связью по положению), так как в нем компенсируется запаздывание, вызванное не только инерционностью объекта регулирования, но и инерционностью исполнительных устройств регулятора.Thus, the proposed device, when working with active power feedback, provides increased speed and dynamic accuracy (compared to the fast * * * kinetics and dynamic accuracy that are achieved when working with position feedback), since it compensates for the delay caused not only by the inertia of the regulatory object, but also by the inertia of the actuators of the regulator.
Предлагаемое устройство- представляет собой самостоятельный узел, что ; очень важно при реконструкции системы регулирования на действующих ГЭС, так . как оно может быть применено практически в любой схеме электрогидравлического регулятора без передел- ( ки последнего, что дает возможность перейти на регулирование частоты со единицах мощности независимо от напора .The proposed device is an independent unit that; very important when reconstructing the regulatory system at existing hydropower plants, how it can be applied in almost any circuit of an electro-hydraulic controller without alteration (the latter, which makes it possible to switch to frequency control with power units regardless of pressure.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU772514530A SU947821A1 (en) | 1977-08-03 | 1977-08-03 | Device for forming hydraulic apparatus control system feedback signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU772514530A SU947821A1 (en) | 1977-08-03 | 1977-08-03 | Device for forming hydraulic apparatus control system feedback signal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU947821A1 true SU947821A1 (en) | 1982-07-30 |
Family
ID=20720875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU772514530A SU947821A1 (en) | 1977-08-03 | 1977-08-03 | Device for forming hydraulic apparatus control system feedback signal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU947821A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636603C1 (en) * | 2017-02-16 | 2017-11-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Ракурс-инжиниринг" | Method of controlling power of reactable hydraulic turbines |
-
1977
- 1977-08-03 SU SU772514530A patent/SU947821A1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636603C1 (en) * | 2017-02-16 | 2017-11-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Ракурс-инжиниринг" | Method of controlling power of reactable hydraulic turbines |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Renton et al. | High speed servo control of multi-axis machine tools | |
| GB1462476A (en) | Electrical power generation unit load control | |
| Dandeno et al. | Hydraulic unit dynamic performance under normal and islanding conditions--analysis and validation | |
| Brezovec et al. | Nonlinear digital simulation model of hydroelectric power unit with Kaplan turbine | |
| JP2682575B2 (en) | Method and apparatus for controlling water supply level of steam generator | |
| SU947821A1 (en) | Device for forming hydraulic apparatus control system feedback signal | |
| Moon et al. | Modified PID load-frequency control with the consideration of valve position limits | |
| Moorthi et al. | Damping effects of excitation control in load-frequency control system | |
| Engin et al. | Auto-tuning of PID parameters with programmable logic controller | |
| CN108762078A (en) | A kind of design method of curvilinear path tracking control unit | |
| RU51680U1 (en) | HYDROTURBINE ROTATION REGULATOR | |
| JPS6017207A (en) | Flow distribution pattern selector device in steam turbine | |
| GB1228445A (en) | ||
| US4749928A (en) | Device for reducing the lag in recovery of a non-linear subsidiary controller | |
| CN114421478B (en) | Closed-loop control method for power of speed regulator of huge hydropower plant | |
| Kishor et al. | LQG/LTR controller for speed governing of hydro-turbine | |
| JP3913487B2 (en) | Hydropower station speed control device and speed control method for hydropower station | |
| Luttrell et al. | Control of precise positioning system with cascaded colinear actuators | |
| CN112983726B (en) | Method for setting oscillation current of proportional valve of speed regulator | |
| RU2636603C1 (en) | Method of controlling power of reactable hydraulic turbines | |
| Tsai et al. | Multiple-Model Adaptive Control of a Hybrid Solid Oxide Fuel Cell Gas Turbine Power Plant Simulator | |
| Hasiuk et al. | Runner Control System of Kaplan Turbine | |
| Hogg et al. | Optimal PID automatic voltage regulator for synchronous machines | |
| SU942555A1 (en) | Frequency regulator of power object | |
| Gill et al. | Design analysis of model reference adaptive control systems applied to a gas-turbine aircraft engine |