一種水電站機組lcu有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括獲取機組有功目標值模塊、獲取功率調(diào)節(jié)模式模塊、插值算法獲取開度模式初始值模塊，修正比例算法獲得調(diào)節(jié)脈寬模塊、機組有功監(jiān)視模塊。本發(fā)明根據(jù)水電站水頭變化運用插值算法，計算開度模式初始值，包括機組有功當前值、調(diào)節(jié)目標值、調(diào)節(jié)死區(qū)值及脈沖調(diào)節(jié)比例系數(shù)K值，運用修正比例算法計算功率脈沖寬度。首次提出水電站機組LCU有功功率脈沖調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，滿足大型水電站監(jiān)控系統(tǒng)對機組有功調(diào)節(jié)快速穩(wěn)定性和可靠性要求。
【專利說明】
一種水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明一種水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，屬于水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)機組LCU的有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)對機組功率的調(diào)節(jié)方 式分為有功模擬量給定模式，有功模擬量脈沖模式和有功開度調(diào)節(jié)模式。機組LCU有功模擬 量給定模式調(diào)節(jié)算法簡單統(tǒng)一，均采用直接模擬量輸出方式;機組LCU有功脈沖模式和有功 開度調(diào)節(jié)模式調(diào)節(jié)算法較復雜，在使用過程中可靠性無法得到很好的保證。
[0003] 本發(fā)明首次提出水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，運用插值算法建立水頭、功率 與開度模型以解決開度調(diào)節(jié)模式下受水頭變化導致功率與開度函數(shù)關系不確定性問題，運 用修正比例算法建立功率與脈沖寬度函數(shù)模型以滿足大型水電站監(jiān)控系統(tǒng)對機組有功調(diào) 節(jié)快速穩(wěn)定性和可靠性要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，解決功率在開度調(diào)節(jié)模式下 受水頭變化導致功率與開度函數(shù)關系不確定性問題，建立了有功功率與脈沖寬度函數(shù)模型 以滿足大型水電站監(jiān)控系統(tǒng)對機組有功調(diào)節(jié)快速穩(wěn)定性和可靠性要求。
[0005] 本發(fā)明的上述目的是通過這樣的技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種水電站機組LCU有功脈 沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)在功率模擬量脈沖調(diào)節(jié)模式或開度調(diào)節(jié)模 式下，運用插值算法和修正比例算法快速調(diào)節(jié)機組有功功率，包括以下模塊：
[0006] ①獲取機組有功目標值模塊；
[0007] ②獲取功率調(diào)節(jié)模式模塊；
[0008] ③插值算法獲取開度模式初始值模塊；
[0009] ④修正比例算法獲得調(diào)節(jié)脈寬模塊；
[0010]⑤機組有功監(jiān)視模塊；
[0011]該系統(tǒng)通過插值算法建立水頭、功率與脈寬關系函數(shù)的具體實施步驟如下：
[0012] 1)運用水頭-最大功率數(shù)組建立電站水頭與機組最大功率關系模型；
[0013] 表1水頭-最大功率數(shù)組
[0015] 2)運用水頭-最大脈寬數(shù)組和計算式(1-1)建立機組功率與脈沖寬度關系模型；
[0016] 表2水頭-最大脈寬數(shù)組
[0018] 3)運用插值計算式（1-1)計算當前水頭的機組最大允許出力和最大允許開度脈 寬；
[0020] 該系統(tǒng)通過修正比例算法獲取調(diào)節(jié)脈寬模塊的具體實施步驟如下：
[0021] 1)獲取機組有功當前值、調(diào)節(jié)目標值、調(diào)節(jié)死區(qū)值DEADB;
[0022] 2)根據(jù)計算公式（2-1)獲取機組有功調(diào)節(jié)目標值與實發(fā)值差值絕對值Diff，如果 目標值與當前值差值大于最大允許調(diào)節(jié)值MAXDEV，則最大允許調(diào)節(jié)值作為當前有功調(diào)節(jié)目 標值，其計算公式為(2-2);判斷是否允許進行調(diào)節(jié)脈沖計算，如果該差值大于調(diào)節(jié)死區(qū)值， 則啟動調(diào)節(jié)脈沖計算；
[0023] REVF-I | =Diff>DEADB (2-1)
[0024] If Diff>MAXDEV則Diff=MAXDEV (2-2)
[0025]其中REVF表示為目標值，I為當前實發(fā)值，Diff為當前目標值與當前值差值的差值 絕對值;DEADB為調(diào)節(jié)死區(qū)值；
[0026] 3)通過修正比例算法公式(2-3)、（2-4)和(2-5)分別計算脈沖調(diào)節(jié)寬度和兩次脈 沖調(diào)節(jié)間隔時間，脈沖調(diào)節(jié)輸出閉鎖時間；
[0028] Tpause= (TonXTpac+Tap min) X 1000(ms) (2-4)
[0029] Ti〇ck= (Ton+Tpause) (ms) (2-5)
[0030] 其中：Ton為脈沖調(diào)節(jié)寬度，TPa_為兩次脈沖調(diào)節(jié)間隔時間，TkA脈沖調(diào)節(jié)輸出 閉鎖時間，K為脈沖調(diào)節(jié)比例系數(shù)，Tgap為脈沖調(diào)節(jié)修正參數(shù)，Tp min為最小脈沖時間，Tpac 為脈沖調(diào)節(jié)間隔比例系數(shù)，Tap min為脈沖調(diào)節(jié)最小間隔時間。
[0031 ] 4)根據(jù)當前機組有功目標值與有功實發(fā)值偏差方向，判斷功率調(diào)節(jié)方向，若當前 有功實發(fā)值大于目標有功值，則認定為功率調(diào)節(jié)反方向，若當前有功實發(fā)值小于目標有功 值，貝U認定為調(diào)節(jié)正方向；
[0032] 5)根據(jù)當前功率調(diào)節(jié)方向和上一次功率調(diào)節(jié)方向的偏差，判斷當前功率調(diào)節(jié)方向 是否有換向，若當前功率調(diào)節(jié)方向和上一次功率調(diào)節(jié)方向不一致或者調(diào)節(jié)方向正在換向且 沒有換向結(jié)束，則認定當前功率調(diào)節(jié)方向有換向；
[0033] 6)根據(jù)功率調(diào)節(jié)方向和調(diào)節(jié)脈沖寬度計算實際增、減脈沖寬度：當為功率調(diào)節(jié)反 方向且無換向時，則當前功率調(diào)節(jié)為減脈沖；當為功率調(diào)節(jié)正方向且無換向時，則當前功率 調(diào)節(jié)為增脈沖；
[0034] 7)兩次功率調(diào)節(jié)之間的時間間隔由脈沖調(diào)節(jié)間隔時間確定，每兩次功率調(diào)節(jié)之間 均由脈沖調(diào)節(jié)輸出閉鎖時間閉鎖。.
[0035] 8)當前機組有功目標值與有功實發(fā)值差值絕對值不在死區(qū)范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)跳到步驟 2)從新計算;若機組有功實發(fā)值在目標值死區(qū)范圍內(nèi)，則功率調(diào)節(jié)結(jié)束。
[0036] 所述插值算法獲取開度模式初始值提高了機組LCU在開度調(diào)節(jié)模式時可適應各種 水頭變化能力，解決了受水頭變化導致功率與開度函數(shù)關系不確定性問題。
[0037]所述修正比例算法滿足了大型水電站監(jiān)控系統(tǒng)對機組有功調(diào)節(jié)快速穩(wěn)定性和可 靠性要求。
[0038] 本發(fā)明有如下有益效果：
[0039] 1、解決了水頭變化導致功率與開度函數(shù)關系不確定性問題。
[0040] 2、提高了機組IXU功率調(diào)節(jié)在不同水頭下的適用性。
[0041] 3、本發(fā)明的機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)在功率脈沖調(diào)節(jié)模式或開度調(diào)節(jié)模式下， 通過修正比例算法，計算出調(diào)節(jié)脈沖增量，滿足了大型水電站監(jiān)控系統(tǒng)對機組有功調(diào)節(jié)快 速穩(wěn)定性和可靠性要求。
【附圖說明】
[0042]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0043] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)功能組成結(jié)構(gòu)圖；
[0044] 圖2為本發(fā)明系統(tǒng)修正比例算法獲得調(diào)節(jié)脈寬模塊流程圖。
【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做進一步的說明。
[0046] -種水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)在功率 模擬量脈沖調(diào)節(jié)模式或開度調(diào)節(jié)模式下，運用插值算法和修正比例算法快速調(diào)節(jié)機組有功 功率，包括以下模塊，如圖1所示。
[0047] ①獲取機組有功功率目標值模塊:其功能主要是利用計算機監(jiān)控系統(tǒng)平臺，運用 操作員設定、電廠AGC、自動開停機初始值設定等三種方式獲取機組有功功率目標值。
[0048]②獲取功率調(diào)節(jié)模式模塊:其功能主要是利用計算機監(jiān)控系統(tǒng)平臺，在機組并網(wǎng) 時自動設定機組功率調(diào)節(jié)模式為有功給定方式模式、有功脈沖調(diào)節(jié)模式或者開度調(diào)節(jié)模 式;在功率反饋故障情況下自動投入開度調(diào)節(jié)模式。
[0049]③插值算法獲取開度模式初始值模塊:其主要功能是在開度調(diào)節(jié)模式下，運用差 值算法分別建立水頭_最大功率函數(shù)和水頭_最大脈沖函數(shù)，以獲得開度模式下的機組有功 當前值、調(diào)節(jié)目標值、調(diào)節(jié)死區(qū)值及脈沖調(diào)節(jié)比例系數(shù)K值。
[0050] ④修正比例算法獲得調(diào)節(jié)脈寬模塊:其功能是運修正比例算法實時計算脈沖調(diào)節(jié) 寬度、脈沖調(diào)節(jié)間隔時間和脈沖調(diào)節(jié)輸出閉鎖時間，并按照一定調(diào)節(jié)閉鎖條件和調(diào)節(jié)方向 實施脈沖調(diào)節(jié)輸出。
[0051] ⑤機組有功監(jiān)視模塊:主要是為監(jiān)視本系統(tǒng)功率目標值調(diào)節(jié)是否達到功率設定值 規(guī)定調(diào)節(jié)死區(qū)，當實測有功值與設定值偏差超過功率調(diào)節(jié)死區(qū)值，且持續(xù)時間超過10分鐘， 則報警"機組有功調(diào)節(jié)失敗"，同時運用計時程序復歸機組有功調(diào)節(jié)失敗。
[0052]該系統(tǒng)通過差值算法獲取開度模式初始值具體實施步驟如下：
[0053] 1)運用水頭-最大功率數(shù)組建立電站水頭與機組最大功率關系模型；
[0054]表1水頭-最大功率數(shù)組
[0056] 2)運用水頭-最大脈寬數(shù)組和計算式（1-1)建立機組功率與脈沖寬度關系模型；
[0057]表2水頭-最大脈寬數(shù)組
I〇〇59]~3)運用插值計算式（1-1)計算當前水頭的機組最大允許出力和最大允許開度?C 寬；
[0061 ]該系統(tǒng)通過修正比例算法獲取調(diào)節(jié)脈寬模塊的具體實施步驟如下：
[0062] 1)獲取機組有功當前值、調(diào)節(jié)目標值、調(diào)節(jié)死區(qū)值DEADB;
[0063] 2)根據(jù)計算公式（2-1)獲取機組有功調(diào)節(jié)目標值與實發(fā)值差值絕對值Diff，如果 目標值與當前值差值大于最大允許調(diào)節(jié)值MAXDEV，則最大允許調(diào)節(jié)值作為當前有功調(diào)節(jié)目 標值，其計算公式為(2-2);判斷是否允許進行調(diào)節(jié)脈沖計算，如果該差值大于調(diào)節(jié)死區(qū)值， 則啟動調(diào)節(jié)脈沖計算；
[0064] REVF-I | =Diff>DEADB (2-1)
[0065] If Diff>MAXDEV則Diff=MAXDEV (2-2)
[0066]其中REVF表示為目標值，I為當前實發(fā)值，Diff為當前目標值與當前值差值的差值 絕對值;DEADB為調(diào)節(jié)死區(qū)值；
[0067] 3)通過修正比例算法公式(2-3)、（2-4)和（2-5)分別計算脈沖調(diào)節(jié)寬度和兩次脈 沖調(diào)節(jié)間隔時間，脈沖調(diào)節(jié)輸出閉鎖時間；
[0070] Ti〇ck= (Ton+Tpause) (ms) (2-5)
[0071] 其中：Ton為脈沖調(diào)節(jié)寬度，TPause為兩次脈沖調(diào)節(jié)間隔時間，Tid為脈沖調(diào)節(jié)輸出 閉鎖時間，K為脈沖調(diào)節(jié)比例系數(shù)，Tgap為脈沖調(diào)節(jié)修正參數(shù)，Tp min為最小脈沖時間，Tpac 為脈沖調(diào)節(jié)間隔比例系數(shù)，Tap min為脈沖調(diào)節(jié)最小間隔時間。
[0072] 4)根據(jù)當前機組有功目標值與有功實發(fā)值偏差方向，判斷功率調(diào)節(jié)方向，若當前 有功實發(fā)值大于目標有功值，則認定為功率調(diào)節(jié)反方向，若當前有功實發(fā)值小于目標有功 值，貝U認定為調(diào)節(jié)正方向；
[0073] 5)根據(jù)當前功率調(diào)節(jié)方向和上一次功率調(diào)節(jié)方向的偏差，判斷當前功率調(diào)節(jié)方向 是否有換向，若當前功率調(diào)節(jié)方向和上一次功率調(diào)節(jié)方向不一致或者調(diào)節(jié)方向正在換向且 沒有換向結(jié)束，則認定當前功率調(diào)節(jié)方向有換向；
[0074] 6)根據(jù)功率調(diào)節(jié)方向和調(diào)節(jié)脈沖寬度計算實際增、減脈沖寬度：當為功率調(diào)節(jié)反 方向且無換向時，則當前功率調(diào)節(jié)為減脈沖；當為功率調(diào)節(jié)正方向且無換向時，則當前功率 調(diào)節(jié)為增脈沖；
[0075] 7)兩次功率調(diào)節(jié)之間的時間間隔由脈沖調(diào)節(jié)間隔時間確定，每兩次功率調(diào)節(jié)之間 均由脈沖調(diào)節(jié)輸出閉鎖時間閉鎖。
[0076] 8)當前機組有功目標值與有功實發(fā)值差值絕對值不在死區(qū)范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)跳到步驟 2)從新計算;若機組有功實發(fā)值在目標值死區(qū)范圍內(nèi)，則功率調(diào)節(jié)結(jié)束。
【主權(quán)項】
1. 一種水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié) 系統(tǒng)在功率模擬量脈沖調(diào)節(jié)模式或開度調(diào)節(jié)模式下，運用插值算法和修正比例算法快速調(diào) 節(jié)機組有功功率，包括以下模塊： ① 獲取機組有功目標值模塊； ② 獲取功率調(diào)節(jié)模式模塊； ③ 插值算法獲取開度模式初始值模塊； ④ 修正比例算法獲得調(diào)節(jié)脈寬模塊； ⑤ 機組有功監(jiān)視模塊； 該系統(tǒng)通過修正比例算法獲取調(diào)節(jié)脈寬模塊的具體實施步驟如下： 1) 獲取機組有功當前值、調(diào)節(jié)目標值和調(diào)節(jié)死區(qū)值DEADB; 2) 根據(jù)計算公式(2-1)獲取機組有功目標值與當前有功實發(fā)值差值絕對值Diff，如果 有功目標值與當前有功實發(fā)值差值絕對值大于最大允許調(diào)節(jié)值MAXDEV，則將最大允許調(diào)節(jié) 值MAXDEV作為當前無功調(diào)節(jié)目標值，其計算公式為（2-2);判斷是否允許進行調(diào)節(jié)脈沖計 算，如果該差值大于調(diào)節(jié)死區(qū)值，則啟動調(diào)節(jié)脈沖計算； REVF-I | =Diff>DEADB (2-1) If Diff>MAXDEV則Diff=MAXDEV (2-2) 其中REVF表示為有功目標值，I為當前有功實發(fā)值，Diff為目標值1與當前實發(fā)值差值 絕對值;DEADB為調(diào)節(jié)死區(qū)值； 3) 通過修正比例算法公式(2-3)、（2-4)和（2-5)分別計算脈沖調(diào)節(jié)寬度和兩次脈沖調(diào) 節(jié)間隔時間，脈沖調(diào)節(jié)輸出閉鎖時間；Tpause= (TonXTpac+Tapmin) X 1000(ms) (2-4) Ti〇ck= (Ton+Tpause) (ms) (2-5) 其中：Ton為脈沖調(diào)節(jié)寬度，TPause3為兩次脈沖調(diào)節(jié)間隔時間，Tlcic；k為脈沖調(diào)節(jié)輸出閉鎖 時間，K為脈沖調(diào)節(jié)比例系數(shù)，T g a p為脈沖調(diào)節(jié)修正參數(shù)，T pm i η為最小脈沖時間，T p a C為脈 沖調(diào)節(jié)間隔比例系數(shù)，Tapmin為脈沖調(diào)節(jié)最小間隔時間； 4) 根據(jù)當前機組有功目標值與有功實發(fā)值偏差方向，判斷功率調(diào)節(jié)方向，若當前有功 實發(fā)值大于目標有功值，則認定為功率調(diào)節(jié)反方向，若當前有功實發(fā)值小于目標有功值，則 認定為調(diào)節(jié)正方向； 5) 根據(jù)當前功率調(diào)節(jié)方向和上一次功率調(diào)節(jié)方向的偏差，判斷當前功率調(diào)節(jié)方向是否 有換向，若當前功率調(diào)節(jié)方向和上一次功率調(diào)節(jié)方向不一致或者調(diào)節(jié)方向正在換向且沒有 換向結(jié)束，則認定當前功率調(diào)節(jié)方向有換向； 6) 根據(jù)功率調(diào)節(jié)方向和調(diào)節(jié)脈沖寬度計算實際增、減脈沖寬度：當為功率調(diào)節(jié)反方向 且無換向時，則當前功率調(diào)節(jié)為減脈沖；當為功率調(diào)節(jié)正方向且無換向時，則當前功率調(diào)節(jié) 為增脈沖； 7) 兩次功率調(diào)節(jié)之間的時間間隔由脈沖調(diào)節(jié)間隔時間確定，每兩次功率調(diào)節(jié)之間均由 脈沖調(diào)節(jié)輸出閉鎖時間閉鎖； 8) 當前機組有功目標值與有功實發(fā)值差值絕對值不在死區(qū)范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)跳到步驟2)重 新計算;若機組有功實發(fā)值在目標值死區(qū)范圍內(nèi)，則功率調(diào)節(jié)結(jié)束。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述差值 算法獲取開度模式初始值具體實施步驟如下： 1) 運用水頭-最大功率數(shù)組建立電站水頭與機組最大功率關系模型； 表1水頭-最大功率數(shù)組2) 運用水頭-最大脈寬數(shù)組和計算式(1-1)建立機組功率與脈沖寬度關系模型； 表2水頭-最大脈寬數(shù)組3) 運用插值計算式(1-1)計算當前水頭的機組最大允許出力和最大允許開度脈寬；3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種水電站機組LCU有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述插 值算法和修正比例算法改進了水電站機組有功脈沖調(diào)節(jié)系統(tǒng)在有功脈沖調(diào)節(jié)模式或開度 調(diào)節(jié)模式下的功率調(diào)節(jié)的時效性和可靠性。
【文檔編號】H02J3/50GK105958553SQ201610327273
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】陳輝, 瞿衛(wèi)華, 李輝
【申請人】中國長江電力股份有限公司