一种水电站调速器功率闭环调节提高功率调节速度和调节精
度的调节系统
技术领域
背景技术
[0002] 由于
电网频率波动频繁，所以调速器进入一次调频也十分频繁，一次调频与功率调节的相互矛盾，容易诱发机组负荷大幅波动，一次调频动作期间由于
水头不同会导致的功率越限或调节量不够。
发明内容
[0003] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种水电站调速器功率闭环调节提高功率调节速度和调节精度的调节系统。
[0004] 本发明通过以下技术方案得以实现。
[0005] 本发明提供的一种水电站调速器功率闭环调节提高功率调节速度和调节精度的调节系统；包括
监控系统、控制单元以及调速器；
[0006] 所述监控系统接收AGC
信号接收端口和人工操作面板，将接收到的
信号传输到控制单元；
[0007] 所述控制单元接收监控系统下发的调节命令，将命令转化为模拟量下发给调速
控制器，同时也接收调速控制器反馈的功率值信号传输到监控系统；
[0008] 所述调速器接收控制单元的模拟量并进行PID调节处理，然后调节
水轮机导叶的开度，并将导叶开度反馈给控制单元。
[0009] 所述调速器启用功率调节模式并保留原开度模式，运行人员根据需要选择调节模式为开度调节或功率调节，监控系统根据选择的调节方式发相应
控制信号至调速器控制器，调速器控制器根据监控命令在功率调节模式和开度调节模式间进行切换。
[0010] 所述功率调节模式下调速器功率目标值为功率给定与一次调频
叠加量；频率偏离死区，实发功率为功率给定值与一次调频动作量的叠加量；频率回到死区内，实发功率为上位机下发的给定功率，响应AGC的指令变化。
[0011] 所述调速器在开度模式下监控系统持续发有功给定值信号给调速器，并且在每次设定值变化后自动发“激活功率给定”信号至调速器以使新的设定值在调速器侧生效。在调速器功率闭环调节模式下，监控系统不再输出调节脉冲信号，由调速器系统根据监控发出的持续的4～20mA有功设定和有功实发信号进行功率闭环调节。
[0012] 所述功率调节模式下一次调频动作时，机组实发功率为功率给定值与一次调频动作叠加量，频率回到死区内，响应AGC的指令变化，实发功率为上位机下发的功率给定。
[0013] 所述功率模式载运行时如果功率给定输入有故障，调速器自动切为开度模式运行，监控系统根据调速器的模式信号切换相应的控制方式。
[0014] 本发明的有益效果在于：使用调速器系统自身具备的功率调节功能，考虑到调速器作为机组功率调节的直接动作机构，其调节响应速度和调节精度均优于监控调节，因此调速器采用功率模式运行，由监控LCU将负荷设定通过模出方式送至调速器，在调速器形成功率闭环，由调速器完成机组功率调节，消除一次调频动作期间由于水头不同导致的功率越限或调节量不够的
缺陷，：调速器功率闭环调节避免了监控闭环调节时调节指令需经过多道转换，提高了功率调节速度和调节精度，避免了因调节速率不满足电网要求而被考核，提高了企业发电效率。
附图说明
[0015] 图1是本发明的结构示意图；
[0017] 图3是本发明功率闭环调节程序图；
具体实施方式
[0018] 下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0019] 如图1、图2所示的一种水电站调速器功率闭环调节提高功率调节速度和调节精度的调节系统；包括监控系统、控制单元以及调速器；
[0020] 所述监控系统接收AGC信号接收端口和人工操作面板，将接收到的信号传输到控制单元；
[0021] 所述控制单元接收监控系统下发的调节命令，将命令转化为模拟量下发给调速控制器，同时也接收调速控制器反馈的功率值信号传输到监控系统；
[0022] 所述调速器接收控制单元的模拟量并进行PID调节处理，然后调节水轮机导叶的开度，并将导叶开度反馈给控制单元。
[0023] 所述调速器启用功率调节模式并保留原开度模式，运行人员根据需要选择调节模式为开度调节或功率调节，监控系统根据选择的调节方式发相应控制信号至调速器控制器，调速器控制器根据监控命令在功率调节模式和开度调节模式间进行切换。在监控系统中增加3个脉冲型开出信号，定义为：投调速器功率调节、投调速器开度调节、激活功率给定。前两个信号分别用于控制选择调速器的调节方式，最后一个开出信号用于激活调速器侧功率给定值生效。
[0024] 所述功率调节模式下调速器功率目标值为功率给定与一次调频叠加量；频率偏离死区，实发功率为功率给定值与一次调频动作量的叠加量；频率回到死区内，实发功率为上位机下发的给定功率，响应AGC的指令变化。
[0025] 所述调速器在开度模式下监控系统持续发有功给定值信号给调速器，并且在每次设定值变化后自动发“激活功率给定”信号至调速器以使新的设定值在调速器侧生效。在调速器功率闭环调节模式下，监控系统不再输出调节脉冲信号，由调速器系统根据监控发出的持续的4～20mA有功设定和有功实发信号进行功率闭环调节。在监控系统增加3个开入信号，定义为：调速器在功率调节模式、调速器在开度调节模式。2个信号用于显示和判断当前调速器的实际调节模式。在监控系统增加1个4～20mA模出信号，定义为：机组有功实发值。信号输出至调速器系统用于调速器系统功率闭环调节。
[0026] 所述功率调节模式下一次调频动作时，机组实发功率为功率给定值与一次调频动作叠加量，频率回到死区内，响应AGC的指令变化，实发功率为上位机下发的功率给定。为配合一次调频工作，在功率闭环模式下，监控输出的有功设定值仅随上位机AGC或人工设定变化，不随实发值变化，调速器在动将一次调频动作量叠加至有功设定值。
[0027] 所述功率模式载运行时如果功率给定输入有故障，调速器自动切为开度模式运行，监控系统根据调速器的模式信号切换相应的控制方式。为保证调节方式切换时不会造成负荷波动，不论调速器是在开度调节模式还是功率调节模式，监控系统有功设定值信号持续输出到调速器系统。在调速器系统功率故障或监控自身有功测量异常的情况下，调节方式均自动切换为开度调节方式，故障信号消失后调节方式不进行自动切换，由运行人员视情况手动切换。
[0029] 1.1机组功率由监控闭环改为由调速器闭环，将调速器由开度模式变更为功率模式运行。
[0030] 1.1.1更改的电气参数：
[0031] A机开度偏差开方向比例系数，改之前：10，改之后：20。
[0032] B机开度偏差开方向比例系数，改之前：5，改之后：20。
[0033] 1.1.2 A机主配零点，改之前：10，改之后：2610。
[0034] 1.1.3 B机主配零点，改之前：10，改之后：2610。
[0035] 1.1.4 A机功率给定测量零点(新增)，改之后：2480，工程零点：0MW，测量增益：9999，工程增益：300
[0036] 1.1.5 A机功率反馈标定测量零点(新增)，改之后：2019，工程零点：0MW，测量增益：9999，工程增益：342
[0037] 1.1.6 B机功率给定测量零点(新增)，改之后：2480，工程零点：0MW，测量增益：9999，工程增益：300
[0038] 1.1.7B机功率反馈标定测量零点(新增)，改之后：2019，工程零点：0MW，测量增益：9999，工程增益：342
[0039] 1.2增加的模件：
[0040] 1.2.1模拟量转换器：
[0041] 此次增加的模拟量转换器型号为：T1C3C-V24
[0042] 具体参数为：
[0045] 1.2.2主配反馈电源板：
[0046] 此次增加的主配反馈电源板型号为：SU10-24D12
[0047] 具体参数为：
[0048] 输入信号：DC4——20mA
[0049] 输出信号：DC4——20mA
[0051] 在监控系统中增加3个脉冲型开出信号，定义为：投调速器功率调节、投调速器开度调节、激活功率给定。前两个信号分别用于控制选择调速器的调节方式，最后一个开出信号用于激活调速器侧功率给定值生效。在监控系统增加3个开入信号，定义为：调速器在功率调节模式、调速器在开度调节模式。2个信号用于显示和判断当前调速器的实际调节模式。在监控系统增加1个4～20mA模出信号，定义为：机组有功实发值。信号输出至调速器系统用于调速器系统功率闭环调节。调速器DI增加由LCU送来的开度模式\功率模式切换命令和功率给定激活命令，DO增加频率模式、开度模式反馈信号送监控LCU；
[0052] 1.4功率闭环改造后的试验：
[0053] 1.4.1调速器内部接线完毕，并更换完模件；监控内部接线完毕，并更换完模件；调速器和监控接线完毕，并进行了对点，经试验动作正常。
[0054] 1.4.2对1号机调速器
开关机时间进行了测试。测得的开机时间为19.47s，关机时间为14.78s，而董箐
发电厂调速器开关机时间的调保计算整定值分别为20±1s，14±1s。经过试验1号机调速器开关机时间均满足要求。
[0055] 1.4.3 2013年12月27日上午，调速器进行静态故障模拟试验。试验检测了1号机调速器在功率模式和开度模式之间的切换、运行模式切换、模拟机频断线、交直流电源断电和功率信号断线等。试验结果满足要求。
[0056] 1.4.5 2013年12月27日下午15:00——19：50，1号机调速器进行带负荷试验。试验检测了1号机调速器并网运行时在功率模式和开度模式之间的切换、运行模式切换、模拟机频断线、交直流电源断电和功率信号断线等。试验结果满足要求。
[0057] 1.4.6调速器进行了功率模式下的负荷扰动。试验完成了负荷扰动量为10MW、20MW、30MW和50MW的测试(现董箐发电厂调速器的负荷调节步长为50MW)。其中，A机50MW负荷扰动时间为：21.5s，试验结果满足南网负荷调节要求，负荷调节过程平稳，没有超调量。
之后又完成了开度模式下负荷变化量为50MW的扰动试验。其中，A机50MW负荷扰动时间为：
31.2s，且功率模式下的负荷扰动比开度下更稳定。
[0058] 1.4.7投入1号机组AGC，退出正在并网带负荷运行的3号机组AGC功能，通过改变在“开度调节”模式下运行的3号机组的负荷来检验1号机组负荷的变化情况。试验完成了负荷扰动量为30MW和50MW的测试。其中，A机50MW负荷扰动时间为：20.1s，试验结果满足南网负荷调节要求，负荷调节过程平稳，没有超调量。之后又完成了开度模式下负荷变化量为50MW的扰动试验。其中，A机50MW负荷扰动时间为：30s，且功率模式下的负荷扰动比开度下更稳定。
[0059] 1.4.8 1号机组进行了功率模式下，机组由0负荷升至满负荷的试验(负荷增减步长为50MW)。1号机组在功率模式下升负荷时，负荷调节稳定，没有超调量，试验过程中未发现自动降负荷的情况。整个试验时间为223.5s。升至满负荷后，负荷又平稳的降至0，整个试验时间为264.5s。
[0060] 1.4.9 1号机组进行了功率模式下，机组由0负荷升至满负荷的试验(负荷增减步长为15MW)，另外又完成了开度模式下机组从0负荷增到220MW的试验(负荷增减步长分别为15MW和50MW)。所有试验均正常、平稳的完成。试验中没有异常情况发生。经过分析比较，在功率模式下，相同步长的带负荷过程中，功率模式的负荷调节时间较开度模式快，而且负荷调节过程比开度调节更加稳定。
