一种水电站机组lcu有功脉冲调节系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种水电站机组LCU有功脉冲调节系统，包括获取机组有功目标值模块、获取功率调节模式模块、插值算法获取开度模式初始值模块，修正比例算法获得调节脉宽模块、机组有功监视模块。本发明根据水电站水头变化运用插值算法，计算开度模式初始值，包括机组有功当前值、调节目标值、调节死区值及脉冲调节比例系数K值，运用修正比例算法计算功率脉冲宽度。首次提出水电站机组LCU有功功率脉冲调节调节系统，满足大型水电站监控系统对机组有功调节快速稳定性和可靠性要求。
【专利说明】
一种水电站机组LCU有功脉冲调节系统
技术领域
[0001] 本发明一种水电站机组LCU有功脉冲调节系统，属于水电站计算机监控系统领域。
【背景技术】
[0002] 目前，水电站计算机监控系统机组LCU的有功功率调节系统对机组功率的调节方 式分为有功模拟量给定模式，有功模拟量脉冲模式和有功开度调节模式。机组LCU有功模拟 量给定模式调节算法简单统一，均采用直接模拟量输出方式;机组LCU有功脉冲模式和有功 开度调节模式调节算法较复杂，在使用过程中可靠性无法得到很好的保证。
[0003] 本发明首次提出水电站机组LCU有功脉冲调节系统，运用插值算法建立水头、功率 与开度模型以解决开度调节模式下受水头变化导致功率与开度函数关系不确定性问题，运 用修正比例算法建立功率与脉冲宽度函数模型以满足大型水电站监控系统对机组有功调 节快速稳定性和可靠性要求。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种水电站机组LCU有功脉冲调节系统，解决功率在开度调节模式下 受水头变化导致功率与开度函数关系不确定性问题，建立了有功功率与脉冲宽度函数模型 以满足大型水电站监控系统对机组有功调节快速稳定性和可靠性要求。
[0005] 本发明的上述目的是通过这样的技术方案来实现的：一种水电站机组LCU有功脉 冲调节系统，水电站机组LCU有功脉冲调节系统在功率模拟量脉冲调节模式或开度调节模 式下，运用插值算法和修正比例算法快速调节机组有功功率，包括以下模块：
[0006] ①获取机组有功目标值模块；
[0007] ②获取功率调节模式模块；
[0008] ③插值算法获取开度模式初始值模块；
[0009] ④修正比例算法获得调节脉宽模块；
[0010]⑤机组有功监视模块；
[0011]该系统通过插值算法建立水头、功率与脉宽关系函数的具体实施步骤如下：
[0012] 1)运用水头-最大功率数组建立电站水头与机组最大功率关系模型；
[0013] 表1水头-最大功率数组
[0015] 2)运用水头-最大脉宽数组和计算式(1-1)建立机组功率与脉冲宽度关系模型；
[0016] 表2水头-最大脉宽数组
[0018] 3)运用插值计算式（1-1)计算当前水头的机组最大允许出力和最大允许开度脉 宽；
[0020] 该系统通过修正比例算法获取调节脉宽模块的具体实施步骤如下：
[0021] 1)获取机组有功当前值、调节目标值、调节死区值DEADB;
[0022] 2)根据计算公式（2-1)获取机组有功调节目标值与实发值差值绝对值Diff，如果 目标值与当前值差值大于最大允许调节值MAXDEV，则最大允许调节值作为当前有功调节目 标值，其计算公式为(2-2);判断是否允许进行调节脉冲计算，如果该差值大于调节死区值， 则启动调节脉冲计算；
[0023] REVF-I | =Diff>DEADB (2-1)
[0024] If Diff>MAXDEV则Diff=MAXDEV (2-2)
[0025]其中REVF表示为目标值，I为当前实发值，Diff为当前目标值与当前值差值的差值 绝对值;DEADB为调节死区值；
[0026] 3)通过修正比例算法公式(2-3)、（2-4)和(2-5)分别计算脉冲调节宽度和两次脉 冲调节间隔时间，脉冲调节输出闭锁时间；
[0028] Tpause= (TonXTpac+Tap min) X 1000(ms) (2-4)
[0029] Ti〇ck= (Ton+Tpause) (ms) (2-5)
[0030] 其中：Ton为脉冲调节宽度，TPa_为两次脉冲调节间隔时间，TkA脉冲调节输出 闭锁时间，K为脉冲调节比例系数，Tgap为脉冲调节修正参数，Tp min为最小脉冲时间，Tpac 为脉冲调节间隔比例系数，Tap min为脉冲调节最小间隔时间。
[0031 ] 4)根据当前机组有功目标值与有功实发值偏差方向，判断功率调节方向，若当前 有功实发值大于目标有功值，则认定为功率调节反方向，若当前有功实发值小于目标有功 值，贝U认定为调节正方向；
[0032] 5)根据当前功率调节方向和上一次功率调节方向的偏差，判断当前功率调节方向 是否有换向，若当前功率调节方向和上一次功率调节方向不一致或者调节方向正在换向且 没有换向结束，则认定当前功率调节方向有换向；
[0033] 6)根据功率调节方向和调节脉冲宽度计算实际增、减脉冲宽度：当为功率调节反 方向且无换向时，则当前功率调节为减脉冲；当为功率调节正方向且无换向时，则当前功率 调节为增脉冲；
[0034] 7)两次功率调节之间的时间间隔由脉冲调节间隔时间确定，每两次功率调节之间 均由脉冲调节输出闭锁时间闭锁。.
[0035] 8)当前机组有功目标值与有功实发值差值绝对值不在死区范围内，则转跳到步骤 2)从新计算;若机组有功实发值在目标值死区范围内，则功率调节结束。
[0036] 所述插值算法获取开度模式初始值提高了机组LCU在开度调节模式时可适应各种 水头变化能力，解决了受水头变化导致功率与开度函数关系不确定性问题。
[0037]所述修正比例算法满足了大型水电站监控系统对机组有功调节快速稳定性和可 靠性要求。
[0038] 本发明有如下有益效果：
[0039] 1、解决了水头变化导致功率与开度函数关系不确定性问题。
[0040] 2、提高了机组IXU功率调节在不同水头下的适用性。
[0041] 3、本发明的机组LCU有功脉冲调节系统在功率脉冲调节模式或开度调节模式下， 通过修正比例算法，计算出调节脉冲增量，满足了大型水电站监控系统对机组有功调节快 速稳定性和可靠性要求。
【附图说明】
[0042]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0043] 图1为本发明系统功能组成结构图；
[0044] 图2为本发明系统修正比例算法获得调节脉宽模块流程图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
[0046] -种水电站机组LCU有功脉冲调节系统，水电站机组LCU有功脉冲调节系统在功率 模拟量脉冲调节模式或开度调节模式下，运用插值算法和修正比例算法快速调节机组有功 功率，包括以下模块，如图1所示。
[0047] ①获取机组有功功率目标值模块:其功能主要是利用计算机监控系统平台，运用 操作员设定、电厂AGC、自动开停机初始值设定等三种方式获取机组有功功率目标值。
[0048]②获取功率调节模式模块:其功能主要是利用计算机监控系统平台，在机组并网 时自动设定机组功率调节模式为有功给定方式模式、有功脉冲调节模式或者开度调节模 式;在功率反馈故障情况下自动投入开度调节模式。
[0049]③插值算法获取开度模式初始值模块:其主要功能是在开度调节模式下，运用差 值算法分别建立水头_最大功率函数和水头_最大脉冲函数，以获得开度模式下的机组有功 当前值、调节目标值、调节死区值及脉冲调节比例系数K值。
[0050] ④修正比例算法获得调节脉宽模块:其功能是运修正比例算法实时计算脉冲调节 宽度、脉冲调节间隔时间和脉冲调节输出闭锁时间，并按照一定调节闭锁条件和调节方向 实施脉冲调节输出。
[0051] ⑤机组有功监视模块:主要是为监视本系统功率目标值调节是否达到功率设定值 规定调节死区，当实测有功值与设定值偏差超过功率调节死区值，且持续时间超过10分钟， 则报警"机组有功调节失败"，同时运用计时程序复归机组有功调节失败。
[0052]该系统通过差值算法获取开度模式初始值具体实施步骤如下：
[0053] 1)运用水头-最大功率数组建立电站水头与机组最大功率关系模型；
[0054]表1水头-最大功率数组
[0056] 2)运用水头-最大脉宽数组和计算式（1-1)建立机组功率与脉冲宽度关系模型；
[0057]表2水头-最大脉宽数组
I〇〇59]~3)运用插值计算式（1-1)计算当前水头的机组最大允许出力和最大允许开度?C 宽；
[0061 ]该系统通过修正比例算法获取调节脉宽模块的具体实施步骤如下：
[0062] 1)获取机组有功当前值、调节目标值、调节死区值DEADB;
[0063] 2)根据计算公式（2-1)获取机组有功调节目标值与实发值差值绝对值Diff，如果 目标值与当前值差值大于最大允许调节值MAXDEV，则最大允许调节值作为当前有功调节目 标值，其计算公式为(2-2);判断是否允许进行调节脉冲计算，如果该差值大于调节死区值， 则启动调节脉冲计算；
[0064] REVF-I | =Diff>DEADB (2-1)
[0065] If Diff>MAXDEV则Diff=MAXDEV (2-2)
[0066]其中REVF表示为目标值，I为当前实发值，Diff为当前目标值与当前值差值的差值 绝对值;DEADB为调节死区值；
[0067] 3)通过修正比例算法公式(2-3)、（2-4)和（2-5)分别计算脉冲调节宽度和两次脉 冲调节间隔时间，脉冲调节输出闭锁时间；
[0070] Ti〇ck= (Ton+Tpause) (ms) (2-5)
[0071] 其中：Ton为脉冲调节宽度，TPause为两次脉冲调节间隔时间，Tid为脉冲调节输出 闭锁时间，K为脉冲调节比例系数，Tgap为脉冲调节修正参数，Tp min为最小脉冲时间，Tpac 为脉冲调节间隔比例系数，Tap min为脉冲调节最小间隔时间。
[0072] 4)根据当前机组有功目标值与有功实发值偏差方向，判断功率调节方向，若当前 有功实发值大于目标有功值，则认定为功率调节反方向，若当前有功实发值小于目标有功 值，贝U认定为调节正方向；
[0073] 5)根据当前功率调节方向和上一次功率调节方向的偏差，判断当前功率调节方向 是否有换向，若当前功率调节方向和上一次功率调节方向不一致或者调节方向正在换向且 没有换向结束，则认定当前功率调节方向有换向；
[0074] 6)根据功率调节方向和调节脉冲宽度计算实际增、减脉冲宽度：当为功率调节反 方向且无换向时，则当前功率调节为减脉冲；当为功率调节正方向且无换向时，则当前功率 调节为增脉冲；
[0075] 7)两次功率调节之间的时间间隔由脉冲调节间隔时间确定，每两次功率调节之间 均由脉冲调节输出闭锁时间闭锁。
[0076] 8)当前机组有功目标值与有功实发值差值绝对值不在死区范围内，则转跳到步骤 2)从新计算;若机组有功实发值在目标值死区范围内，则功率调节结束。
【主权项】
1. 一种水电站机组LCU有功脉冲调节系统，其特征在于，水电站机组LCU有功脉冲调节 系统在功率模拟量脉冲调节模式或开度调节模式下，运用插值算法和修正比例算法快速调 节机组有功功率，包括以下模块： ① 获取机组有功目标值模块； ② 获取功率调节模式模块； ③ 插值算法获取开度模式初始值模块； ④ 修正比例算法获得调节脉宽模块； ⑤ 机组有功监视模块； 该系统通过修正比例算法获取调节脉宽模块的具体实施步骤如下： 1) 获取机组有功当前值、调节目标值和调节死区值DEADB; 2) 根据计算公式(2-1)获取机组有功目标值与当前有功实发值差值绝对值Diff，如果 有功目标值与当前有功实发值差值绝对值大于最大允许调节值MAXDEV，则将最大允许调节 值MAXDEV作为当前无功调节目标值，其计算公式为（2-2);判断是否允许进行调节脉冲计 算，如果该差值大于调节死区值，则启动调节脉冲计算； REVF-I | =Diff>DEADB (2-1) If Diff>MAXDEV则Diff=MAXDEV (2-2) 其中REVF表示为有功目标值，I为当前有功实发值，Diff为目标值1与当前实发值差值 绝对值;DEADB为调节死区值； 3) 通过修正比例算法公式(2-3)、（2-4)和（2-5)分别计算脉冲调节宽度和两次脉冲调 节间隔时间，脉冲调节输出闭锁时间；Tpause= (TonXTpac+Tapmin) X 1000(ms) (2-4) Ti〇ck= (Ton+Tpause) (ms) (2-5) 其中：Ton为脉冲调节宽度，TPause3为两次脉冲调节间隔时间，Tlcic；k为脉冲调节输出闭锁 时间，K为脉冲调节比例系数，T g a p为脉冲调节修正参数，T pm i η为最小脉冲时间，T p a C为脉 冲调节间隔比例系数，Tapmin为脉冲调节最小间隔时间； 4) 根据当前机组有功目标值与有功实发值偏差方向，判断功率调节方向，若当前有功 实发值大于目标有功值，则认定为功率调节反方向，若当前有功实发值小于目标有功值，则 认定为调节正方向； 5) 根据当前功率调节方向和上一次功率调节方向的偏差，判断当前功率调节方向是否 有换向，若当前功率调节方向和上一次功率调节方向不一致或者调节方向正在换向且没有 换向结束，则认定当前功率调节方向有换向； 6) 根据功率调节方向和调节脉冲宽度计算实际增、减脉冲宽度：当为功率调节反方向 且无换向时，则当前功率调节为减脉冲；当为功率调节正方向且无换向时，则当前功率调节 为增脉冲； 7) 两次功率调节之间的时间间隔由脉冲调节间隔时间确定，每两次功率调节之间均由 脉冲调节输出闭锁时间闭锁； 8) 当前机组有功目标值与有功实发值差值绝对值不在死区范围内，则转跳到步骤2)重 新计算;若机组有功实发值在目标值死区范围内，则功率调节结束。2. 根据权利要求1所述一种水电站机组LCU有功脉冲调节系统，其特征在于，所述差值 算法获取开度模式初始值具体实施步骤如下： 1) 运用水头-最大功率数组建立电站水头与机组最大功率关系模型； 表1水头-最大功率数组2) 运用水头-最大脉宽数组和计算式(1-1)建立机组功率与脉冲宽度关系模型； 表2水头-最大脉宽数组3) 运用插值计算式(1-1)计算当前水头的机组最大允许出力和最大允许开度脉宽；3. 根据权利要求1或2所述一种水电站机组LCU有功脉冲调节系统，其特征在于，所述插 值算法和修正比例算法改进了水电站机组有功脉冲调节系统在有功脉冲调节模式或开度 调节模式下的功率调节的时效性和可靠性。
【文档编号】H02J3/50GK105958553SQ201610327273
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】陈辉, 瞿卫华, 李辉
【申请人】中国长江电力股份有限公司