專利名稱：一種高水頭電站水頭值處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種高水頭電站水頭值處理方法，屬于水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，高水頭水電站中，水頭值變化較為頻繁，直接影響到機(jī)組所帶負(fù)荷以及各設(shè)備運(yùn)行控制。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用的水頭值多為人工設(shè)定或程序簡(jiǎn)單處理，更新頻率過(guò)慢，加之水位傳感器安裝位置特殊，特別是汛期水頭變化較大，維護(hù)量很大，可靠性較低；同時(shí)，對(duì)于多個(gè)水頭來(lái)源缺乏冗余切換設(shè)計(jì)，不能夠有效地防止水頭波動(dòng)對(duì)機(jī)組出力的影響，也不能夠很好地解決水頭跳變或緩變帶來(lái)的危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高水頭電站水頭值處理方法，解決了水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用的水頭值處理中的波動(dòng)、跳變、可靠性等技術(shù)難題。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)這樣的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種高水頭電站水頭值處理方法，包括基于PLC的電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由以下步驟組成
“水頭新值”主備初始化選擇步驟電站采用兩套不同水位傳感器來(lái)源計(jì)算的“水頭新值”，均按所述方法進(jìn)行處理程序啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)缺省固定選用其中一個(gè)“水頭新值”作為主“水頭新值”;
水頭值比較濾波處理步驟使用的“水頭新值”與“水頭滑動(dòng)平均處理后的值”之差小于設(shè)定差值，同時(shí)滿足“水頭值基本可信”，將該“水頭新值”送入滑動(dòng)平均計(jì)算；
水頭值滑動(dòng)平均濾波步驟采用PLC中的滑動(dòng)平均模塊進(jìn)行濾波，輸出值為最新輸入的設(shè)定數(shù)量值個(gè)數(shù)的平均值；在程序重啟后或人工解除閉鎖設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，則采用可用的值進(jìn)行平均計(jì)算，得出“水頭滑動(dòng)平均處理后的值”；
水頭值跳變抽樣檢測(cè)步驟每隔設(shè)定的時(shí)間，或在程序重啟后或人工解除閉鎖設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，對(duì)處理后的“最終水頭值”進(jìn)行抽樣，若當(dāng)前采用的“最終水頭值”比較設(shè)定時(shí)間前的“最終水頭值”大于設(shè)定差值，將水頭閉鎖為當(dāng)前“最終水頭值”；
“最終水頭值”下發(fā)至接口設(shè)備步驟將經(jīng)過(guò)上述處理后的“最終水頭值”，進(jìn)行可信檢查后，每隔設(shè)定的時(shí)間賦給模擬量開出通道，通過(guò)硬接線輸出到接口設(shè)備；
自動(dòng)閉鎖，人工解除閉鎖步驟相應(yīng)處理過(guò)程條件觸發(fā)時(shí)，程序?qū)ⅰ白罱K水頭值”閉鎖，維護(hù)人員通過(guò)人工解鎖按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)解鎖水頭自動(dòng)處理程序。所述主備“水頭新值”差大于設(shè)定差值時(shí)，進(jìn)行告警并閉鎖水頭值。采用“水頭值基本可信”和“水頭值不可信”作為水頭值質(zhì)量好壞判斷信號(hào)。所述設(shè)計(jì)水頭值突變報(bào)警并閉鎖功能，不滿足如下任意一個(gè)條件或多個(gè)條件時(shí)，延時(shí)設(shè)定的秒數(shù)報(bào)出“水頭突變”告警信號(hào)，并將水頭閉鎖為當(dāng)前“最終水頭值”;
條件包括
①、使用的“水頭新值”與“水頭滑動(dòng)平均處理后的值”之差小于設(shè)定差值，滿足“水頭值基本可信”;
②、在人工解除閉鎖設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”;
③、在程序重啟后設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”。在進(jìn)行人工解除閉鎖后水頭值處理時(shí)，在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”，將“水頭新值”送入滑動(dòng)平均計(jì)算；在進(jìn)行程序重啟后水頭值處理時(shí)，在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”，將“水頭新值”送入滑動(dòng)平均模塊計(jì)算。本發(fā)明一種高水頭電站水頭值處理方法，“水頭新值”主備切換，通過(guò)對(duì)兩路水頭來(lái)源計(jì)算的“水頭新值”進(jìn)行缺省設(shè)定和冗余切換，“水頭新值”主備切換自動(dòng)處理當(dāng)“上下游水位傳感器來(lái)源I”不滿足“水頭新值”1的“水頭基本可信”時(shí)，自動(dòng)切換到“上下游水位傳感器來(lái)源2”，當(dāng)“上下游水位傳感器來(lái)源2”不滿足“水頭新值”2的“水頭基本可信” 時(shí)，把“最終水頭值”閉鎖為當(dāng)前值；“水頭新值”主備切換人工處理通過(guò)切換程序可在“上下游水位傳感器來(lái)源I”和“上下游水位傳感器來(lái)源2”兩者中切換?！白罱K水頭值”下發(fā)至接口設(shè)備，同時(shí)，將“水頭值不可信”作為閉鎖條件，保證異常情況下誤輸出到接口設(shè)備或程序，下發(fā)周期為每隔5分鐘一次。在各相關(guān)接口或轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和程序中，保證水頭值在各個(gè)環(huán)節(jié)傳輸后其使用者得到的值準(zhǔn)確可靠。


圖I為本發(fā)明水頭值處理流程圖。
具體實(shí)施例方式一種高水頭電站水頭值處理方法，包括基于PLC的電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括以下步驟
1)、“水頭新值”主備初始化選擇和切換步驟電站采用兩套不同水位傳感器來(lái)源計(jì)算的“水頭新值”，程序啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)缺省固定選用其中一個(gè)水頭值，運(yùn)行情況下，編制切換控制程序和畫面，使維護(hù)人員可以手動(dòng)進(jìn)行“水頭新值”來(lái)源切換，同時(shí)，具備在主備“水頭新值”差大于2米時(shí)自動(dòng)進(jìn)行告警并閉鎖水頭值的程序功能。2)、“水頭值基本可信”質(zhì)量信號(hào)計(jì)算步驟通過(guò)工程值轉(zhuǎn)換及量程限定模塊對(duì)上下游水位通信值范圍檢驗(yàn)、通信值質(zhì)量位判斷，完成“水頭值基本可信”信號(hào)邏輯計(jì)算。3)、水頭值比較濾波處理步驟使用的“水頭新值”與“水頭滑動(dòng)平均處理后的值”之差小于I米，同時(shí)滿足“水頭值基本可信”，將“水頭新值”送入滑動(dòng)平均計(jì)算。4)、人工解除閉鎖后水頭值處理步驟在人工解鎖40秒內(nèi)，滿足“水頭值基本可信”，將使用的“水頭新值”送入滑動(dòng)平均計(jì)算。5)、程序重啟后水頭值處理步驟在程序啟動(dòng)40秒內(nèi)，滿足“水頭值基本可信”，將使用的“水頭新值”送入滑動(dòng)平均計(jì)算。6)、水頭值突變報(bào)警并閉鎖步驟
a、使用的“水頭新值”與“水頭滑動(dòng)平均處理后的值”之差小于I米，同時(shí)滿足“水頭值基本可信”;
b、在“人工解鎖40秒內(nèi)”,使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”；C、在“程序啟動(dòng)40秒內(nèi)”，使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”；
程序檢測(cè)以上三個(gè)組合邏輯均未滿足，自動(dòng)延時(shí)2秒報(bào)出“水頭突變”告警信號(hào)，并將水頭閉鎖為當(dāng)前“最終水頭值”。7)、水頭值滑動(dòng)平均濾波步驟采用PLC中AVGMV滑動(dòng)平均模塊進(jìn)行濾波，在ACGMV模塊中保存了 20個(gè)最近的“送入滑動(dòng)平均計(jì)算的水頭值”，輸出值為該20個(gè)值的平均值，即“水頭滑動(dòng)平均處理后的值”。8)、5分鐘水頭值跳變抽樣檢測(cè)步驟程序循環(huán)檢查，每隔5分鐘、或者在“人工解鎖40秒內(nèi)”以及“程序啟動(dòng)40秒內(nèi)”，處理后的“最終水頭值”進(jìn)行抽樣，與當(dāng)前采用的“最終水頭值”比較5分鐘前的“最終水頭值”差值大于I米，將水頭閉鎖為當(dāng)前“最終水頭值”。9)、“水頭值不可信”質(zhì)量信號(hào)計(jì)算步驟“程序啟動(dòng)40秒內(nèi)”信號(hào)置1，延時(shí)5秒 輸出，如果兩路“水頭新值”均未被選為主用；或者在以下情況非“程序啟動(dòng)40秒內(nèi)”、且非“人工解鎖40秒內(nèi)”，兩路水頭值均未選擇成功，或5分鐘水頭值跳變抽樣檢測(cè)程序檢測(cè)到跳變，“最終水頭值”閉鎖；則將“水頭值不可信”置I。10)、“最終水頭值”下發(fā)至接口設(shè)備步驟將“水頭值不可信”作為閉鎖條件，在“水頭值不可信”為O時(shí)，將經(jīng)過(guò)上述處理后的“最終水頭值”每隔5分鐘賦給模擬量開出通道，通過(guò)硬接線輸出到接口設(shè)備，如調(diào)速器等，供其使用。11)、自動(dòng)閉鎖，人工解除閉鎖步驟相應(yīng)處理過(guò)程條件觸發(fā)時(shí)，程序?qū)ⅰ白罱K水頭值”閉鎖，維護(hù)人員通過(guò)“人工解鎖”按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)解鎖水頭自動(dòng)處理程序。12)、在各相關(guān)接口或轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和程序中，均需參考上述方法進(jìn)行處理。工作原理
I)、在電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)組主控PLC中編制程序，調(diào)用PLC中相關(guān)模塊根據(jù)程序流程步驟進(jìn)行編制，在該P(yáng)LC中運(yùn)行。2)、上下游水位值通過(guò)采集的IXU(現(xiàn)地控制單元)，例如公用IXU等，上送到監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)，再下發(fā)到所有機(jī)組LCU，或通過(guò)各機(jī)組LCU直接采集信號(hào)。3)、通過(guò)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)組PLC中的RS (設(shè)置、重設(shè))功能模塊，完成程序自動(dòng)閉鎖和故障恢復(fù)后人工解除閉鎖功能。4)、通過(guò)PLC中AVGMV滑動(dòng)平均模塊進(jìn)行濾波，完成滑動(dòng)平均計(jì)算，在水頭跳變時(shí)將水頭值處理成平滑數(shù)據(jù)。5)、處理后的“最終水頭值”每隔固定時(shí)間賦給模擬量開出通道，通過(guò)硬接線輸出到接口設(shè)備，如調(diào)速器等，供其使用。本發(fā)明所述各個(gè)技術(shù)名詞解釋如下
“水頭值”:水電站上游水位減下游水位得到的值。
“水頭值基本可信”:在電站監(jiān)控系統(tǒng)主PLC程序中編制程序，計(jì)算電站上、下游水位采集的通信值在正確范圍內(nèi)(在電站設(shè)計(jì)的最大水頭和最小水頭之間)，同時(shí)采集的電站上、下游水位采集的通信值無(wú)通信質(zhì)量故障信號(hào)?！八^新值”:電站使用的監(jiān)控系統(tǒng)主PLC程序最新運(yùn)行周期采集的水頭值，電站監(jiān)控系統(tǒng)主PLC程序按周期掃描執(zhí)行，每個(gè)周期采集更新一個(gè)水頭值?！八^滑動(dòng)平均處理后的值”該發(fā)明專利中具體實(shí)施方式
中水頭值滑動(dòng)平均濾波步驟”處理完成后輸出的值?！八^值不可信”:在電站監(jiān)控系統(tǒng)主PLC程序中編制程序，按如下邏輯“程序啟動(dòng)40秒內(nèi)”信號(hào)置1，延時(shí)5秒輸出，如果兩路“水頭新值”均未被選為主用；或者在以下情況非“程序啟動(dòng)40秒內(nèi)”、且非“人工解鎖40秒內(nèi)”，兩路水頭值均未選擇成功，或5分鐘水頭值跳變抽樣檢測(cè)程序檢測(cè)到跳變，“最終水頭值”閉鎖；則將“水頭值不可信”置1，即認(rèn)為“水頭值不可信”。主備“水頭新值”冗余配置的水電站水位傳感器，例如包括兩個(gè)上游水位，和兩個(gè)下游水位，經(jīng)過(guò)上游水位減下游水位計(jì)算，可以得到兩個(gè)“水頭新值”。通過(guò)在電站監(jiān)控系統(tǒng)主PLC程序中編制程序，可以把其中一個(gè)水頭值默認(rèn)固定選擇為主“水頭新值”(PLC程序最新一個(gè)周期采集的稱為主“水頭新值”)，另一個(gè)則選擇為備“水頭新值”(PLC程序最新一個(gè)周期采集的稱為備“水頭新值”)?！白罱K水頭值”本發(fā)明專利中程序所有流程處理完成后的最終用于通過(guò)模擬量輸 出通道下發(fā)給調(diào)速器等設(shè)備使用的水頭值，下發(fā)周期為每隔5分鐘一次。
權(quán)利要求
1.一種高水頭電站水頭值處理方法，包括基于PLC的電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括以下步驟 “水頭新值”主備初始化選擇步驟電站采用兩套不同水位傳感器來(lái)源計(jì)算后的“水頭新值”，均按所述方法進(jìn)行處理程序啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)缺省固定選用其中一個(gè)“水頭新值”作為主“水頭新值”; 水頭值比較濾波處理步驟“水頭新值”與“水頭滑動(dòng)平均處理后的值”之差小于設(shè)定差值，同時(shí)滿足“水頭值基本可信”，將“水頭新值”送入滑動(dòng)平均計(jì)算； 水頭值滑動(dòng)平均濾波步驟采用PLC中的滑動(dòng)平均模塊進(jìn)行濾波，輸出值為最新輸入的設(shè)定數(shù)量值個(gè)數(shù)的平均值；在程序重啟后或人工解除閉鎖設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，則采用可用的值進(jìn)行平均計(jì)算，得出“水頭滑動(dòng)平均處理后的值”; 水頭值跳變抽樣檢測(cè)步驟每隔設(shè)定的時(shí)間，或在程序重啟后或人工解除閉鎖設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，對(duì)處理后的“最終水頭值”進(jìn)行抽樣，若當(dāng)前采用的“最終水頭值”比較設(shè)定的時(shí)間前的“最終水頭值”大于設(shè)定差值，將水頭閉鎖為當(dāng)前“最終水頭值”； “最終水頭值”下發(fā)至接口設(shè)備步驟將經(jīng)過(guò)上述處理后的“最終水頭值”，進(jìn)行可信檢查后，每隔設(shè)定的時(shí)間賦給模擬量開出通道，通過(guò)硬接線輸出到接口設(shè)備； 自動(dòng)閉鎖、人工解除閉鎖步驟相應(yīng)處理過(guò)程條件觸發(fā)時(shí)，程序?qū)ⅰ白罱K水頭值”閉鎖，維護(hù)人員通過(guò)人工解鎖按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)解鎖水頭自動(dòng)處理程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種高水頭電站水頭值處理方法，其特征在于，所述“水頭新值”主備切換為程序自動(dòng)處理或人工處理，即“水頭新值”主備切換程序自動(dòng)處理當(dāng)“上下游水位傳感器來(lái)源I”不滿足“水頭新值”1的“水頭基本可信”時(shí)，自動(dòng)切換到“上下游水位傳感器來(lái)源2”，當(dāng)“上下游水位傳感器來(lái)源2”不滿足“水頭新值” 2的“水頭基本可信”時(shí)，把“最終水頭值”閉鎖為當(dāng)前值；“水頭新值”主備切換人工處理通過(guò)手動(dòng)切換程序可在“上下游水位傳感器來(lái)源I”和“上下游水位傳感器來(lái)源2”兩者中切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種高水頭電站水頭值處理方法，其特征在于，所述主備“水頭新值”差大于設(shè)定差值時(shí)，進(jìn)行告警并閉鎖水頭值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種高水頭電站水頭值處理方法，其特征在于，采用“水頭值基本可信”和“水頭值不可信”作為水頭值質(zhì)量好壞判斷信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種高水頭電站水頭值處理方法，其特征在于，所述設(shè)計(jì)水頭值突變報(bào)警并閉鎖功能，不滿足如下任意一個(gè)條件或多個(gè)條件時(shí)，延時(shí)設(shè)定的秒數(shù)報(bào)出“水頭突變”告警信號(hào)，并將水頭閉鎖為當(dāng)前“最終水頭值”; 條件包括 ①、使用的“水頭新值”與“水頭滑動(dòng)平均處理后的值”之差小于設(shè)定差值，滿足“水頭值基本可信”; ②、在人工解除閉鎖設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”； ③、在程序重啟后設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種高水頭電站水頭值處理方法，其特征在于，在進(jìn)行人工解除閉鎖后水頭值處理時(shí)，在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”，將“水頭新值”送入滑動(dòng)平均計(jì)算；在進(jìn)行程序重啟后水頭值處理時(shí)，在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)，使用的“水頭新值”滿足“水頭值基本可信”，將“水頭新值”送入滑動(dòng)平均模塊計(jì)算。
全文摘要
一種高水頭電站水頭值處理方法，包括監(jiān)控系統(tǒng)以及相關(guān)接口或轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和程序，由以下程序流程步驟構(gòu)成“水頭新值”主備初始化選擇和切換步驟；“水頭值基本可信”質(zhì)量信號(hào)計(jì)算；水頭值比較濾波處理；人工解除閉鎖后水頭值處理；程序重啟后水頭值處理；水頭值突變報(bào)警并閉鎖；水頭滑動(dòng)平均濾波；設(shè)定時(shí)間周期“水頭最終值”跳變抽樣檢測(cè)；“水頭值不可信”質(zhì)量信號(hào)計(jì)算；自動(dòng)閉鎖，人工解除閉鎖功能；“最終水頭值”周期性下發(fā)至接口設(shè)備功能。本發(fā)明解決了水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用的水頭值處理中的波動(dòng)、跳變、可靠性等技術(shù)難題。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102866687SQ20121033599
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者陳峙允, 楊廷勇 申請(qǐng)人:中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司