水轮发电机组功率调节系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种水轮发电机组功率调节系统，包括监控系统、调速器和功率采集单元，所述调速器内设置有控制器和调速计算单元，所述监控系统信号输出端连接所述调速计算单元第一输入端，所述功率采集单元输出端连接所述调速计算单元第二输入端，所述调速计算单元输出端连接所述控制器输入端。该功率调节系统将监控系统的有功功率目标值直接传送至调速器，由调速器调节发电机组的有功功率，能够快速地将有功功率调整至有功功率目标值，保证了调节机组出力的速动性，减少了监控系统主动调节负荷这个中间环节，提高了功率调节的效率和准确性。
【专利说明】
水轮发电机组功率调节系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及水电厂有功功率调节技术领域，具体涉及一种水轮发电机组功率调节系统。
【背景技术】
[0002]目前，各大电网对各水电厂的有功功率的品质要求日趋严格，电力调度系统的设备也日趋完善，对水电厂带负荷的速率要求也越来越严格，如华中电网对所辖水电厂带有功功率的速率要求达到了 80 %额定负荷/分钟。
[0003]水轮机有很大的惯性和滞后性，且水电厂水头的变化也可能很频繁，如果对有功负荷调节速率的要求很高，则监控系统的Pid控制很难用一组或者几组参数来实现，往往是参数调整完毕后，勉强达到要求，而数天后甚至数小时、数分钟后，因为水头的变化、调速器油压及油温的变化、调速器协联曲线或调节参数不完善等因素，Pid参数又不适应了，调节负荷时超调甚至震荡严重，这样就给计算机监控系统提出了新的难题。
[0004]而目前常规的水电厂有功功率调节由计算机监控系统的现地Icu来实现，现地Icu采集到机组的有功功率实发值，由现地Icu的主pic程序，根据有功功率的目标值和实发值进行Pid运算，在每一个pid运算周期，输出逐步递减的脉宽信号，驱动相应的增、减有功继电器同步动作及复归，而增、减有功、无功这4个继电器，与调速器系统连接，采用硬接线的方式将继电器输出接点传至调速器，调速器工作在开度模式，根据继电器节点信号对机组导叶开度、桨叶开度(轴流转桨式机组)进行调节，继而达到调节机组有功功率的目的。
[0005 ]常规水电厂有功功率调节系统结构是机组LCU有功PID控制-调速器脉冲调节的结构形式，这样在整个有功功率调节环节多了一个现地LCU有功PID控制这一中间环节，导致有功功率的调节滞后于有功功率的变化，因为对于调速器来说实际上已成为一个随动系统，当调速器工作在开度模式，只负责接收监控输出的调节脉冲，将调节脉冲换算成开度给定，对机组导叶开度和桨叶开度进行调整，而不管机组有功功率如何变化，调速器对于有功功率调节来说是一个开环环节，这样往往会导致调速器调节机组出力时很容易造成超调，再加上机组有功功率的变化本身就滞后于水轮机导叶开度的变化，而等监控现地LCU PID模块反应过来再进行调节时，指令已经滞后于有功功率的变化了，所以有功功率调节精度难以保证。
【实用新型内容】
[0006]为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种水轮发电机组功率调节系统，该系统能快速准确的水轮发电机组的功率进行调节。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种水轮发电机组功率调节系统，包括监控系统、调速器和功率采集单元，所述调速器内设置有控制器和调速计算单元，所述监控系统信号输出端连接所述调速计算单元第一输入端，所述功率采集单元输出端连接所述调速计算单元第二输入端，所述调速计算单元输出端连接所述控制器输入端；
[0008]所述监控系统实时监控发电机组是否发电，如处于发电状态，则向所述调速器发送有功功率目标值，所述功率采集单元实时采集发电机组有功功率实际值并发送给所述调速器，所述调速器将接收到的有功功率目标值和有功功率实际值通过所述调速计算单元计算两者之差，并将运算结果给到所述控制器，所述控制器根据运算结果实时作用于发电机组，将有功功率实际值调整至有功功率目标值。
[0009]该功率调节系统将监控系统的有功功率目标值直接传送至调速器，由调速器调节发电机组的有功功率，能够快速地将有功功率调整至有功功率目标值，保证了调节机组出力的速动性，减少了监控系统主动调节负荷这个中间环节，提高了功率调节的效率和准确性。
[0010]进一步的，还包括有功功率目标值获取单元，所述有功功率目标值获取单元输出端连接至所述监控系统输入端。当负载发生变化时，有功功率目标值是不一样的，有功功率目标值获取单元的设置使得该功率调节系统在负载发生变化时同样适用。
[0011]进一步的，所述调速器还包括比较器，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别输入所述有功功率目标值和有功功率实际值，其输出端连接至所述控制器；
[0012]所述比较器用于将有功功率目标值和有功功率实际值的差值绝对值与预设的调整阈值进行比较，若差值绝对值大于预设的调整阈值，所述控制器确定调整发电机组的输出功率;若差值绝对值小于预设的调整阈值，所述控制器确定不需要调整发电机组的输出功率。这样在有功功率实际值与有功功率目标值的差值绝对值在允许的范围内时，避免了调速器仍然对发电机组进行功率调节的可能，减少了能源损耗。
[0013]进一步的，所述控制器根据运算结果实时作用于所述发电机组的导叶接力器和桨叶接力器以实现功率的调节。
[0014]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0015]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0016]图1为本实用新型的原理框图。
【具体实施方式】
[0017]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0018]在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0019]如图1所示，本实用新型提出了一种水轮发电机组功率调节系统，包括监控系统、调速器、有功功率目标值获取单元和功率采集单元，调速器内设置有控制器和调速计算单元，有功功率目标值获取单元输出端连接至监控系统输入端，监控系统信号输出端连接调速计算单元第一输入端，功率采集单元输出端连接调速计算单元第二输入端，调速计算单元输出端连接控制器输入端。
[0020]监控系统实时监控发电机组是否发电，如处于发电状态，则向调速器发送有功功率目标值，功率采集单元实时采集发电机组有功功率实际值并发送给调速器，在调速器中进行闭环调节，具体为调速器将接收到的有功功率目标值和有功功率实际值通过调速计算单元计算两者之差，调速计算单元直接以有功功率目标值与当前有功功率实际值的偏差进行PID运算，并将运算结果给到控制器，控制器根据运算结果实时作用于发电机组，将有功功率实际值调整至有功功率目标值。当控制器根据运算结果实时作用于发电机组时，主要是作用于发电机组的导叶接力器和桨叶接力器以实现功率的调节。
[0021]在本实施方式中，调速计算单元以有功功率目标值与当前有功功率实际值的偏差进行PID运算，具体的PID运算方法可采用现有技术。
[0022]作为本实施例的优选方案，该功率调速系统的调速器还包括比较器，比较器的第一输入端和第二输入端分别输入有功功率目标值和有功功率实际值，其输出端连接至控制器。
[0023]比较器用于将有功功率目标值和有功功率实际值的差值绝对值与预设的调整阈值进行比较，若差值绝对值大于预设的调整阈值，控制器确定调整发电机组的输出功率;若差值绝对值小于预设的调整阈值，控制器确定不需要调整发电机组的输出功率。
[0024]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0025]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种水轮发电机组功率调节系统，其特征在于，包括监控系统、调速器和功率采集单元，所述调速器内设置有控制器和调速计算单元，所述监控系统信号输出端连接所述调速计算单元第一输入端，所述功率采集单元输出端连接所述调速计算单元第二输入端，所述调速计算单元输出端连接所述控制器输入端。2.根据权利要求1所述的水轮发电机组功率调节系统，其特征在于，还包括有功功率目标值获取单元，所述有功功率目标值获取单元输出端连接至所述监控系统输入端。3.根据权利要求1所述的水轮发电机组功率调节系统，其特征在于，所述调速器还包括比较器，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别输入所述有功功率目标值和有功功率实际值，其输出端连接至所述控制器。4.根据权利要求1所述的水轮发电机组功率调节系统，其特征在于，所述控制器根据运算结果实时作用于所述发电机组的导叶接力器和桨叶接力器以实现功率的调节。
【文档编号】F03B3/18GK205478089SQ201620094748
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】唐亚波, 陈江峰, 佘晓军
【申请人】重庆大唐国际武隆水电开发有限公司