阅读说明：本技术 一种水轮发电机组调速器水头自适应功能控制系统 (A kind of turbine-generator units governor head adaptation function control system ) 是由 贺臻 乔进国 齐巨涛 李锐奎 王远洪 胡金飞 胡丰 张晓东 刘建维 辉金荣 曹一 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明属于水电站水轮发电机组技术领域,尤其为一种水轮发电机组调速器水头自适应功能控制系统,包括计算机监控系统、水位测量屏、调速器系统、A水位检测组和B水位检测组,所述A水位检测组内置四个水位计；本发明实现高水头、大容量机组、大库容、大水位变幅电厂调速器水头由人工设置转变为自动下发、自适应,设计完善水头采集、水头控制、容错三个判断逻辑,保证系统调节精度和可靠性；实现调速器水头自动检测、自动纠错、自动切换功能,减轻运维人员工作量,防止人为修改水头不及时、不准确的情况发生,本发明避免电站水头与调速器水头偏差大造成调节异常或者开机并网失败的安全风险。(The invention belongs to power station hydrogenerator technical group fields, in particular a kind of turbine-generator units governor head adaptation function control system, including computer supervisory control system, level measuring screen, speed regulator system, A water level detecting group and B water level detecting group, four water-level gauges built in the A water level detecting group；The present invention realizes that high water head, large sized unit, big storage capacity, high water-level amplitude power plant governor head are issued, adaptively automatically by being manually arranged to be changed into, head acquisition, head control, fault-tolerant three decision logics are improved in design, guarantee system degree of regulation and reliability；Realize governor head detect automatically, automatic error-correcting, automatic switching function; mitigate operation maintenance personnel workload; prevent from artificially modifying head not in time, the situation of inaccuracy occur, the present invention, which avoids power head, causes greatly the security risk of dysregulation or the grid-connected failure of being switched on governor head deviation.)

一种水轮发电机组调速器水头自适应功能控制系统

技术领域

本发明属于水电站水轮发电机组技术领域，具体涉及一种水轮发电机组调速器水头自适应功能控制系统。

背景技术

目前，调速器水头方式大部分为人工水头方式，需运行人员根据水头变化情况，在调速器电柜触摸屏参数设置窗口，手动输入需要修改的水头参数，于水头信号是水电厂的关键参数，调速器水头参数用于计算调速器空载开度，不同水头参数涉及不同控制参数和控制策略，并且调速器水头现地人工手动设值方式不仅增加了运行人员的工作量，不利于自动化运行，不符合水电站“无人值班”运行要求，而且存在风险：若水头设值修改不及时或误修改参数等，将导致开机并网失败或机组失控等安全风险，影响电网安全稳定运行，同时水头修改的及时性、准确性对负荷调节品质及提升发电计划合格率作用更加突显。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种水轮发电机组调速器水头自适应功能控制系统，具有自动检测、自动纠错、自动切换的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水轮发电机组调速器水头自适应功能控制系统，包括计算机监控系统、水位测量屏、调速器系统、A水位检测组和B水位检测组，所述A水位检测组内置四个水位计，对应的所述B水位检测组内置四个水位计，且所述A水位检测组和所述B水位检测组的信号传输端连接有水位测量屏；

所述水位测量屏和所述调速器系统分别与所述计算机监控系统通过AO硬件线通讯连接，且所述计算机监控系统内置坝区LCU、上位机和各机组LCU。

优选的，所述A水位检测组内置的四个水位计为两个投入式水位计、一个激光水位计和一个超声波水位计，激光式水位计配合投入式水位计安装在拦污栅前；超声波水位计配合投入式水位计安装在号尾水洞。

优选的，所述B水位检测组内置的四个水位计为两个投入式水位计、一个激光水位计和一个超声波水位计，激光式水位计配合投入式水位计安装在拦污栅前；超声波水位计配合投入式水位计安装在号尾水洞。

优选的，坝区LCU、上位机和各机组LCU之间通过PLC连接。

优选的，上位机内置用于输入数值的人工控制装置。

优选的，所述调速器系统内置用于安装调控器的调控器电柜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明实现高水头、大容量机组、大库容、大水位变幅电厂调速器水头由人工设置转变为自动下发、自适应(根据上下游水位变化自动调节)；

2、本发明设计完善水头采集、水头控制、容错三个判断逻辑，保证系统调节精度和可靠性；实现调速器水头自动检测、自动纠错、自动切换功能，减轻运维人员工作量，防止人为修改水头不及时、不准确的情况发生；

3、本发明避免电站水头与调速器水头偏差大造成调节异常或者开机并网失败的安全风险，实施成功后可在其他同类型水电厂进行推广应用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的水头自适应功能逻辑图；

图2为本发明中的水头采集逻辑图；

1、计算机监控系统；2、水位测量屏；3、调速器系统；4、A水位检测组；5、B水位检测组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种水轮发电机组调速器水头自适应功能控制系统，包括计算机监控系统1、水位测量屏2、调速器系统3、A水位检测组4和B水位检测组5，A水位检测组4内置四个水位计，对应的B水位检测组5内置四个水位计，且A水位检测组4和B水位检测组5的信号传输端连接有水位测量屏2；水位测量屏2和调速器系统3分别与计算机监控系统1通过A0硬件线通讯连接，且计算机监控系统1内置坝区LCU、上位机和各机组LCU；A水位检测组4内置的四个水位计为两个投入式水位计、一个激光水位计和一个超声波水位计，激光式水位计配合投入式水位计安装在拦污栅前；超声波水位计配合投入式水位计安装在1号尾水洞；B水位检测组5内置的四个水位计为两个投入式水位计、一个激光水位计和一个超声波水位计，激光式水位计配合投入式水位计安装在拦污栅前；超声波水位计配合投入式水位计安装在2号尾水洞；坝区LCU、上位机和各机组LCU之间通过PLC连接；上位机内置用于输入数值的人工控制装置；调速器系统3内置用于安装调控器的调控器电柜。

本发明的工作步骤：

S1、采用激光、超声波、投入式三种不同测量原理的水位计，保证水位测量源、测量原理、计算逻辑的冗余、可靠；

S2、通过S1中的水位计采集8路毛水头进行运算得到2个计算水头进行逻辑切换和校验，计算、校验后水头转发至机组LCU，经LCU处理后下发至调速器；

S3、机组LCU下发测得的计算水头数据经硬接线及隔离模块至调速器，实现了系统间的电气隔离，提高传输信号抗干扰能力；

S4、机组LCU及调速器将接收的水头信号反馈至计算机监控系统1，辅助判断调速器水头下发是否正确，并发出报警信息；

S5、水头信号运算处理逻辑：

a、设置3个中间变量进行逻辑运算实现水头的自动更新，确保水头信号的稳定性及可靠性。

b、定时把当前水头值赋给人工水头，确保水头故障时平稳切换到人工水头方式。

c、当自动水头信号异常(消失、超量程、跳变＞3m)时，根据故障情况进行容错判断，水头保持故障前的数据，避免机组因水头故障引起负荷波动。

本实施例中：

A水位检测组4和B水位检测组5共送出8个毛水头，送至坝区LCU两个计算水头，两个计算水头通过硬接线方式送至计算机监控系统1的坝区LCU；

毛水头1、3、5、7是坝前水位(2个传感器，1个激光、1个投入式)与1号尾水洞的水位(2个传感器，1个激光、1个雷达)两两组合而得出；毛水头2、4、6、8、是坝前水位(2个传感器，1个激光、1个投入式)与2号尾水洞的水位(2个传感器，1个激光、1个雷达)两两组合而得出；

计算水头1、2逻辑如下：

平均水头1＝(毛水头1+毛水头3+毛水头5+毛水头7)/N

比较|毛水头1、3、5、7-平均水头|，绝对值最小值的毛水头为计算水头1；

平均水头2＝(毛水头2+毛水头4+毛水头6+毛水头8)/N

比较|毛水头2、4、6、8-平均水头|，绝对值最小值的毛水头为计算水头2：

(注：N为参与计算的有效毛水头数量，通过有效水头范围和测值品质等条件对所有的毛水头有效性进行判断)；

实施例2

坝区LCU程序优化：

在坝区PLC程序中增加虚拟开关量“水头信号故障，请检查”，在其中一路水头信号故障时，通过开关量报警；坝区LCU的PLC对水位测量屏送出的计算水头1、计算水头2进行处理，增加两个计算水头的缓存区，将每次正确的水头值存入缓存，当从水位测量屏送出的计算水头1或计算水头2存在问题时，自动从缓存区内送出上一次正确的水头值；

实施例3

计算机监控系统1改造逻辑完善优化：

新增自动水头反馈测点，用于接收机组反馈上位机转发的自动水头信号；

新建上位机水头测值转发调速器系统脚本；将调速器水头下发值测点、自动水头反馈测点引入脚本，计算、校验后得出水头转发中间量；

新增自动水头转发测点；将水头转发中间量赋值给新增水头转发测点(虚拟AO)，以报文形式下发机组LCU；

PLC程序增加处理水头信号程序段；机组LCU将接收到的水头转发测值进行处理，变换为模拟量，转发给调速器系统；

完善计算水头1(坝区AIN[8])、计算水头2(坝区AIN[9])切换逻辑：主用计算水头1，计算水头1故障，自动切换计算水头2；若两个计算水头均故障，保持上一个采集周期正确水头值；

实施例4

调速器系统3内的调速器电气柜控制逻辑优化，提高数据抗干扰能力，优化现地人工水头和模拟量主备用逻辑，完善报警策略：

设定程序在初始化时默认自动水头，正常运行时，以自动水头下的模拟量为主用，现地人工设置为备用；

调速器接受到监控下发的模拟量后，转换成调速可识别的水头Head-a，当Head-a检测无故障时候，每隔30s将Head-a赋值一次给Head-b，Head-c设定为调速器内部参控的水头，调试时预设好该水头：

1m＜|(Head-b)-(Head-c)|＜2m时，将Head-b赋值一次给Head-c；

|(Head-b)-(Head-c)|＜1m时，将Head-b不赋值给Head-c，Head-c保持不变；

当Head-a信号消失或者超过Hmin和Hmax范围，或者信号跳变超过2m时，报水头故障，但此时水头设定方式不变，还是自动水头，Head-c保持故障前的数据；

当Head-c信号消失或者超过Hmin和Hmax范围之后，报水头故障，此时自动切换到人工水头，为避免机组因水头故障引起负荷波动，人工水头值保持故障前水头采样值，采用Head-c故障前的值。

综上所述，该控制方法实现高水头、大容量机组、大库容、大水位变幅电厂调速器水头由人工设置转变为自动下发、自适应(根据上下游水位变化自动调节)；设计完善水头采集、水头控制、容错三个判断逻辑，保证系统调节精度和可靠性；实现调速器水头自动检测、自动纠错、自动切换功能；减轻运维人员工作量，防止人为修改水头不及时、不准确的情况发生，并且避免电站水头与调速器水头偏差大造成调节异常或者开机并网失败的安全风险。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。