水电站LCU开度模拟量分段开环控制方法及系统与流程

本发明涉及水电站计算机监控，特别是一种水电站lcu开度模拟量分段开环控制方法及系统。

背景技术：

1、目前，水轮发电机组运行过程中，开度模式下监控系统通常采用功率闭环常规脉冲调节方式，通过中间继电器，输出开度增减脉冲给调速器电控系统，以实现控制水轮发电机组开度控制，存在导叶开度和有功功率调节速度慢，调节过程易受水锤反作用和机组惯性作用的影响等问题等问题。为了弥补上述不足之处，中国长江电力股份有限公司申请了发明专利“导叶开度模拟量分段开环控制方法及系统”(zl202011420862.1)公开了一种方法及系统。该方法基于水头、有功功率与导叶开度对应数据表，在开度模式下，采取查对应数据表的方式，对机组有功功率进行快速精准调节，输出导叶开度模拟量控制信号的全新方法，旨在解决开度模式下采用功率闭环常规脉冲调节方式，有功功率调节速度慢，调节过程易受水锤反作用和机组惯性作用的影响等问题，提高调节过程速动性，实现机组导叶开度和有功功率的快速稳定控制，提高调节品质。然而该方法仅实现了一种开方向的水电站lcu导叶开度模拟量分段开环控制方法。中国长江电力股份有限公司全资子公司三峡金沙江川云水电开发有限公司在此基础上进行了研究改进，优化了该方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种水电站lcu开度模拟量分段开环控制方法及系统，本发明可以实现开关双向分段开环控制，既有开环控制快速的特点，又有分段开环控制超调量小的优势，从而同时满足了调节过程速动性好、超调量小的要求，提高了动态调节品质。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水电站lcu开度模拟量分段开环控制方法，包括以下步骤：

3、s1、初始化监控系统控制参数△d、△d1、方向系数k、限幅系数k1及初始化水头、有功功率与导叶开度一一对应表数据初始化,进入第2步。

4、s2、监控系统采集变量有功功率给定值g给定，功率反馈g，导叶开度反馈d，机组水头w；

5、s3、监控系统检测是否处于开度模式，若是，进入步骤s4；否则，采用非开度模式控制，返回步骤s2；

6、s4、监控系统检测有功功率给定值g给定是否刷新，若是，进入步骤s5；否则，进入步骤s9；

7、s5、监控系统根据有功功率给定值g给定和当前机组水头w查水头、有功功率与导叶开度一一对应数据表，计算对应的导叶开度值d表。

8、s6、控制变量d控制赋初值d；

9、s7、监控系统检测d表是否变大，若是，k＝1，进入步骤s9；否则，进入步骤s8；

10、s8、监控系统检测d表是否变小，若是，k＝-1，进入步骤s9；否则，直接进入步骤s9；

11、s9、监控系统检测是否∣d表-d∣≧△d1，若是，则d控制＝d控制+k*△d，△d为控制参数增减步长，进入步骤s10；否则，d控制＝d控制-k*△d，进入步骤s14；

12、s10、监控系统检测是否k＝1，若是，则进入步骤s11；否则，进入步骤s12；

13、s11、监控系统检测是否d控制>k1*d表，若是，则d控制＝k1*d表，进入步骤s18；否则，直接进入步骤s18；

14、s12、监控系统检测是否k＝-1，若是，则进入步骤s13；否则，进入步骤s18；

15、s13、监控系统检测是否d控制<k1*d表，若是，则d控制＝k1*d表，进入步骤s18；否则，直接进入步骤s18；

16、s14、监控系统检测是否k＝1，若是，则进入步骤s15；否则，进入步骤s16；

17、s15、监控系统检测是否d控制<d表，若是，则d控制＝d表，进入步骤s18；否则，直接进入步骤s18；

18、s16、监控系统检测是否k＝-1，若是，则进入步骤s17；否则，进入步骤s18；

19、s17、监控系统检测是否d控制>d表，若是，则d控制＝d表，进入步骤s18；否则，直接进入步骤s18；

20、s18、监控系统输出导叶开度模拟量控制信号d控制，返回步骤s2。

21、作为本发明的进一步改进，步骤s5具体如下：

22、所述水头、有功功率与导叶开度一一对应数据表如下：

23、 <![cdata[w₁]]> <![cdata[w₂]]> … <![cdata[w_x-1]]> <![cdata[w_x]]> … <![cdata[w_p-1]]> <![cdata[w_p]]> <![cdata[g₁]]> <![cdata[d_1,1]]> <![cdata[d_2,1]]> … <![cdata[d_x-1，1]]> <![cdata[d_x，1]]> … <![cdata[d_p-1,1]]> <![cdata[d_p，1]]> <![cdata[g₂]]> <![cdata[d_1,2]]> <![cdata[d_2,2]]> … <![cdata[d_x-1，2]]> <![cdata[d_x，2]]> … <![cdata[d_p-1,2]]> <![cdata[d_p，2]]> … … … … … … … … … <![cdata[g_y-1]]> <![cdata[d_1，y-1]]> <![cdata[d_2，y-1]]> … <![cdata[d_x-1，y-1]]> <![cdata[d_x，y-1]]> … <![cdata[d_p-1,y-1]]> <![cdata[d_p，y-1]]> <![cdata[g_y]]> <![cdata[d_1，y]]> <![cdata[d_2，y]]> … <![cdata[d_x-1，y]]> <![cdata[d_x，y]]> … <![cdata[d_p-1,y]]> <![cdata[d_p，y]]> … … … … … … … … … <![cdata[g_q-1]]> <![cdata[d_1，q-1]]> <![cdata[d_2，q-1]]> … <![cdata[d_x-1，q-1]]> <![cdata[d_x，q-1]]> … <![cdata[d_p-1,q-1]]> <![cdata[d_p，q-1]]> <![cdata[g_q]]> <![cdata[d_1，q]]> <![cdata[d_2，q]]> … <![cdata[d_x-1，q]]> <![cdata[d_x，q]]> … <![cdata[d_p-1,q]]> <![cdata[d_p，q]]>

24、上表中，p、q、x、y都为正整数，1＜x≤p，1＜y≤q，dx,y为wx水头gy有功功率对应的导叶开度；

25、若wx-1≤w≤wx，gy-1≤g给定≤gy，则：

26、d表y-1＝dx-1，y-1+(dx，y-1-dx-1，y-1)(w-wx-1)/(wx-wx-1)；

27、d表y＝dx-1，y+(dx，y-dx-1，y)(w-wx-1)/(wx-wx-1)；

28、d表＝d表y-1+(d表y-d表y-1)(g给定-gy-1)/(gy-gy-1)。

29、本发明还提供一种水电站lcu开度模拟量分段开环控制系统，包括：

30、查表计算模块，用于采集有功功率给定g给定和机组水头w，查水头、有功功率与导叶开度一一对应表计算，输出计算结果d表给限幅1模块和限幅2模块；

31、循环自加模块，用于监测d表变化且∣d表-d∣≧△d1使能信号，并采集导叶开度信号d；当使能信号初次动作时，d控制赋初值d；循环自加模块不断对d控制循环自加k*△d，输出d控制给限幅1模块；

32、限幅1模块，用于采集查表计算模块输出的d表和循环自加模块输出的d控制，对d控制进行限幅输出，若k＝1则最大值为k1*d表，若k＝-1则最小值为k1*d表；输出导叶开度模拟量控制信号d控制给选择器模块的通道0；

33、循环自减模块，用于监测∣d表-d∣<△d1使能信号，并采集导叶开度信号d；循环自减模块不断对d控制循环自减k*△d，输出d控制给限幅1模块；

34、限幅2模块，用于采集查表计算模块1输出的d表和循环自减模块输出的d控制，对d控制进行限幅输出，若k＝1则最小值为d表，若k＝-1则最大值为d表；输出导叶开度模拟量控制信号d控制给选择器模块的通道1；

35、选择器模块，用于监测∣d表-d∣<△d1选择信号，并采集限幅1模块和限幅2模块输出给选择器模块的导叶开度模拟量控制信号d控制；当∣d表-d∣<△d1不满足时，选择器模块选择通道0，输出限幅1模块给选择器模块的导叶开度模拟量控制信号d控制；当∣d表-d∣<△d1满足时，选择器模块选择通道1，输出限幅2模块给选择器模块的导叶开度模拟量控制信号d控制；选择器模块将导叶开度模拟量控制信号d控制输出给调速器电控系统。

36、本发明的有益效果是：

37、本发明的控制方法可以实现开关双向分段开环控制，既有开环控制快速的特点，又有分段开环控制超调量小的优势，从而同时满足了调节过程速动性好、超调量小的要求，提高了动态调节品质。具体体现在：

38、1、实现开关双向分段开环控制。

39、2、具有开环调节快速的特点，从而提高了调节过程速动性。

40、3、可以进一步提高调节过程速动性，同时避免调节速度过快导致的超调量过大的问题，从而提高了调节过程的调节品质。

41、4、可以通过开环控制避免调节过程中受到水锤反作用和机组惯性作用的影响，降低整个控制系统发散振荡的风险。