一种水轮机组调速器PID调节设备的制作方法

本实用新型涉及电力系统和水轮机调节计算领域，尤其涉及一种水轮机组调速器pid调节设备。

背景技术：

水轮机组调速器作为一次调频机构，不仅会影响系统的频率特性，还会影响系统的动态稳定性。随着电力系统对频率要求日益提高、带有随机性的新能源大量接入以及负荷波动愈发剧烈，要求调速器在参数设置上确保机组具有足够的一次调频性。为此，部分电厂将机组调速器参数设置的极为灵敏，从而使得电网频率出现偏差时，机组能够迅速、充分地进行一次调频，将频率拉回正常值。然而调速器参数过于灵敏以及水电机组本身的水锤效应易向系统提供负阻尼，从而引发系统超低频振荡，严重影响电力系统的安全稳定运行。

目前，水轮机组的调节系统通常采用比例积分微分(pid)调速器与液压随动系统、引水系统、水轮机、发电机及负荷等形成闭环控制。因而，如何调整水轮机组调速器pid参数，使之能够更好地适应一次调频与动态稳定的要求成为迫切需要解决的关键技术问题。然而，采用现有技术无法找到应用于水轮机组调节系统中既满足一次调频性能又满足稳定性指标的pid参数。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种水轮机组调速器pid调节设备，满足了水轮机组调速器同时兼顾一次调频性能和阻尼水平，从而能实现抑制水轮机组调速器发生超低频振荡。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种水轮机组调速器pid调节设备，所述水轮机组调速器pid调节设备具有用于与测频装置的输出端连接的第一信号输入端、用于与pid控制器的输入端连接的信号输出端以及用于与计算机连接的第二信号输入端；所述水轮机组调速器pid调节设备包括处理器和存储器，所述处理器的第一输入端与所述第一信号输入端连接，所述处理器的第二输入端与所述存储器的输出端连接，所述处理器的第三输入端与所述第二信号输入端连接，所述处理器的输出端与所述信号输出端连接；

所述处理器包括设置模块、频率处理模块和模糊控制模块；所述设置模块的输出端、所述频率处理模块的输出端、所述处理器的第二输入端均与所述模糊控制模块的输入端连接，所述频率处理模块的输入端与所述处理器的第一输入端连接，所述设置模块的输入端与所述处理器的第三输入端连接，所述模糊控制模块的输出端与所述处理器的输出端连接。

作为上述方案的改进，所述水轮机组调速器pid调节设备还包括信号输入接口；所述处理器的第一输入端通过所述信号输入接口与所述第一信号输入端连接。

作为上述方案的改进，所述水轮机组调速器pid调节设备还包括信号输出接口；所述处理器的输出端通过所述信号输出接口与所述信号输出端连接。

作为上述方案的改进，所述水轮机组调速器pid调节设备还包括网络接口；所述处理器的第三输入端通过所述网络接口与所述第二信号输入端连接。

作为上述方案的改进，所述存储器包括参数存储模块和模糊切换规则存储模块；

所述参数存储模块的输出端、所述模糊切换规则存储模块的输出端均与所述存储器的输出端连接。

作为上述方案的改进，所述参数存储模块包括基于一次调频性能指标的大参数存储单元和基于抑制超低频振荡性能指标的小参数存储单元；其中，所述大参数存储单元的输出端、所述小参数存储单元的输出端均与所述参数存储模块的输出端连接。

作为上述方案的改进，所述信号输入接口为ai接口。

作为上述方案的改进，所述信号输出接口为ao接口。

相比于现有技术，本实用新型公开的一种水轮机组调速器pid调节设备，通过水轮机组调速器pid调节设备的处理器通过第一信号输入端接收测频装置实时采集水轮机组调速器系统的频率偏差值，进而频率处理模块根据频率偏差值处理得到偏差变化趋势，同时该处理器的设置模块通过第二信号输入端接收计算机发送的设置系统当前运行的pid参数模式，进而该处理器向存储器获取该pid参数模式的模糊切换规则，进而该处理器的模糊控制模块将该偏差变化趋势和该频率偏差值按照该模糊切换规则进行处理，得到pid参数模式选择结果，进而根据该pid参数模式选择结果从存储器获取相应的pid参数，从而该处理器的模糊控制模块将该pid参数通过信号输出端发送至pid控制器，使得该pid控制器更新水轮机组调速器的运行参数，从而满足了水轮机组调速器同时兼顾一次调频性能和阻尼水平，能实现抑制水轮机组调速器发生超低频振荡。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种水轮机组调速器pid调节设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中存储器的结构示意图；

其中，1、测频装置；2、水轮机组调速器pid调节设备；21、信号输入接口；22、处理器；221、设置模块；222、频率处理模块；223、模糊控制模块；23、存储器；231、参数存储模块；232、模糊切换规则存储模块；233、大参数存储单元；234、小参数存储单元；24、网络接口；25、信号输出接口；3、pid控制器；4、计算机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型实施例中一种水轮机组调速器pid调节设备的结构示意图。所述水轮机组调速器pid调节设备2具有用于与测频装置1的输出端连接的第一信号输入端、用于与pid控制器3的输入端连接的信号输出端以及用于与计算机4连接的第二信号输入端；所述水轮机组调速器pid调节设备2包括处理器22和存储器23，所述处理器22的第一输入端与所述第一信号输入端连接，所述处理器22的第二输入端与所述存储器23的输出端连接，所述处理器22的第三输入端与所述第二信号输入端连接，所述处理器22的输出端与所述信号输出端连接；

所述处理器22包括设置模块221、频率处理模块222和模糊控制模块223；所述设置模块221的输出端、所述频率处理模块222的输出端、所述处理器22的第二输入端均与所述模糊控制模块223的输入端连接，所述频率处理模块222的输入端与所述处理器22的第一输入端连接，所述设置模块221的输入端与所述处理器22的第三输入端连接，所述模糊控制模块223的输出端与所述处理器22的输出端连接。

需要说明的是，测频装置1是具有频率测量功能的器件。本实施例中，测频装置1用于实时采集水轮机组调速器系统的频率偏差值，并将该频率偏差值实时传送至水轮机组调速器pid调节设备2的处理器22。pid控制器3是具有pid控制功能的设备或微处理器芯片。本实施例中，pid控制器3用于获取由pid参数切换装置2的处理器22发送的pid参数，实现对水轮机组调速器pid参数的更新。本实施例中，计算机4用于设置的pid参数及其对应的运行模式，并将其发送至处理器22的设置模块221。

请参见图1，为了实现处理器22设置系统当前运行的pid参数模式的功能，本实施例包括设置模块221，设置模块221是具有数据设置修改功能的器件。本实施例中，计算机4将设置当前运行的pid参数模式，并通过第二信号输入端将该pid参数模式发送至设置模块221，进而模糊控制模块223根据由设置模块221发送的该pid参数模式进行pid参数模式切换。其中，pid参数模式为运行基于一次调频性能指标的大参数的pid参数模式和运行基于抑制超低频振荡性能指标的小参数的pid参数模式。为了实现处理器22根据由测频装置1发送的频率偏差值处理得到偏差变化趋势的功能，本实施例中处理器22包括频率处理模块222，频率处理模块222是具有对频率偏差值进行处理得到偏差变化趋势的器件或微处理器芯片。其中，频率偏差值的处理方法为根据由测频装置1实时获取的频率偏差值绘制频率变化曲线，进而统计当所述频率变化曲线出现波动后波峰和波谷的个数作为偏差变化趋势。为了实现处理器22将该偏差变化趋势和该频率偏差值按照该模糊切换规则进行处理，得到pid参数模式选择结果等功能，本实施例中的处理器22包括模糊控制模块223，该模糊控制模块223是具有模糊推理功能的器件或微处理器芯片。本实施例中，模糊控制模块223根据当前运行的pid参数模式从存储器中获取对应的模糊切换规则，进而对输入变量偏差变化趋势和频率偏差值进行模糊化，进而按照该模糊切换规则对模糊化后的输入变量进行模糊推理，得到输出变量pid参数模式选择。可以理解，该pid参数模式选择可以是当前运行的pid参数模式，也可以是非当前运行的pid参数模式。进一步，模糊控制模块223根据pid参数模式选择向存储器23中获取的相应的pid参数，进而通过信号输出端将该pid参数实时传送至pid控制器3。由此，实现对水轮机组调速器pid参数的控制和更新，通过切换满足一次调频性能指标的pid参数的运行模式和满足抑制超低频振荡性能指标的pid参数的运行模式，能够满足水轮机组调速器同时兼顾一次调频性能和阻尼水平。

在一种可选的实施例中，请参见图1，所述水轮机组调速器pid调节设备2还包括信号输入接口21；所述处理器22的第一输入端通过所述信号输入接口21与所述第一信号输入端连接。

优选的，所述信号输入接口21为ai接口。

需要说明的是，测频装置1通过信号输入接口21将实时采集的频率偏差值发送至水轮机组调速器pid调节设备2的处理器22。其中，该信号输入接口21可以是模拟量输入接口。

在一种可选的实施例中，请参见图1，所述水轮机组调速器pid调节设备2还包括信号输出接口25；所述处理器22的输出端通过所述信号输出接口25与所述信号输出端连接。

优选的，所述信号输出接口25为ao接口。

需要说明的是，处理器22中的模糊控制模块223通过信号输出接口25将切换得到的pid参数发送至pid控制器3。其中，该信号输出接口25可以是模拟量输出接口。

在一种可选的实施例中，请参见图1，所述水轮机组调速器pid调节设备2还包括网络接口24；所述处理器22的第三输入端通过所述网络接口24与所述第二信号输入端连接。

需要说明的是，处理器22中的设置模块221通过网络接口24获取计算机4发送的pid运行参数设置。具体的，计算机可以通过网络接口24对水轮机组调速器pid调节设备2进行调试和参数修改。

参见图2，是本实用新型实施例中水轮机组调速器pid调节设备存储器的结构示意图。

在一种可选的实施例中，所述存储器23包括参数存储模块231和模糊切换规则存储模块232；

所述参数存储模块231的输出端、所述模糊切换规则存储模块232的输出端均与所述存储器22的输出端连接。

优选的，所述参数存储模块231包括基于一次调频性能指标的大参数存储单元233和基于抑制超低频振荡性能指标的小参数存储单元234；其中，所述大参数存储单元233的输出端、所述小参数存储单元234的输出端均与所述参数存储模块231的输出端连接。

需要说明的是，为了实现存储器23存储水轮机组调速器pid参数、模糊切换规则等功能，本实施例中的存储器23包括参数存储模块231和模糊切换规则存储模块232，该参数存储模块231和该模糊切换规则存储模块232是具有数据存储功能的器件或芯片。本实施例中，参数存储模块231用于存储基于一次调频性能指标的大参数和基于抑制超低频振荡性能指标的小参数，将其存储的数据发送至处理器22，使得处理器22根据模糊控制模块223输出的pid参数模式选择，获取其对应的pid参数。模糊切换规则存储模块232用于存储模糊控制模块223模糊推理的规则，将其存储的数据发送至处理器22，使得处理器22根据模糊控制模块223获取的当前运行的pid参数模式，获取其对应的模糊切换规则。所述基于一次调频性能指标的大参数存储单元233用于存储满足一次调频性能指标的pid参数，所述基于抑制超低频振荡性能指标的小参数存储单元234用于存储满足抑制超低频振荡性能指标的pid参数，从而通过切换满足一次调频性能指标的pid参数的运行模式和满足抑制超低频振荡性能指标的pid参数的运行模式，能够满足水轮机组调速器同时兼顾一次调频性能和阻尼水平。

本实用新型公开的一种水轮机组调速器pid调节设备，通过水轮机组调速器pid调节设备的处理器通过第一信号输入端接收测频装置实时采集水轮机组调速器系统的频率偏差值，进而频率处理模块根据频率偏差值处理得到偏差变化趋势，同时该处理器的设置模块通过第二信号输入端接收计算机发送的设置系统当前运行的pid参数模式，进而该处理器向存储器获取该pid参数模式的模糊切换规则，进而该处理器的模糊控制模块将该偏差变化趋势和该频率偏差值按照该模糊切换规则进行处理，得到pid参数模式选择结果，进而根据该pid参数模式选择结果从存储器获取相应的pid参数，从而该处理器的模糊控制模块将该pid参数通过信号输出端发送至pid控制器，使得该pid控制器更新水轮机组调速器的运行参数，从而满足了水轮机组调速器同时兼顾一次调频性能和阻尼水平，能实现抑制水轮机组调速器发生超低频振荡。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。