一种水电站调速器主配抽动故障诊断分析方法与流程

本发明涉及水电站调速器控制系统领域，尤其是一种水电站调速器主配抽动故障诊断分析方法。

背景技术：

1、水电机组调速器主配抽动故障关联变量较多，涉及液压随动系统失稳以及闭环（开度闭环、频率闭环和功率闭环）控制的频繁调节。主配抽动带来诸如油压装置打油频繁、开度失稳、负荷波动等后果。不少水电站出现过主配反馈断线、跳变问题，造成发电工况下主配剧烈抽动导致开度变化大进而引发负荷大范围扰动，机组被迫事故停机。

2、关于主配抽动故障，不少文献给予了阐述分析，多数文献针对主配抽动仅简单罗列出一些相关因素并逐一排查处理，但这仅是事后故障的处理，很难实现事前预防的效果。针对主配抽动故障，实际工程中尚未有应用成熟完善的在线故障诊断算法，故调速器无法自动采取故障响应措施，需人工干预，耽误故障处理的最佳时机，有故障扩大化的风险。建立一种水电站调速器主配抽动故障诊断分析方法，自动快速地诊断出主配抽动故障，并选择进行主从控制器的冗余切换，对于快速恢复控制系统的稳定，防止事故的扩大化，保证机组的安全稳定运行，具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明以解决水电站调速器主配抽动故障检测为目的，提出一种水电站调速器主配抽动故障诊断分析系统和方法，该系统或方法包括采集模块和控制装置，采集模块采集主配的阀芯位移信号，控制器通过采集的信号进行计算，超过阈值时报警。通过该方法能够较为准确的检测出主配抽动故障并发生报警，采取措施干预来预防调速器系统稳定性进一步发生恶化。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：一种水电站调速器主配抽动故障诊断分析方法，包括以下步骤：

3、步骤一：利用模拟量信号采集模块采集主配的阀芯位移信号；

4、步骤二：判断机组是否处于并网发电状态：若机组断路器投入时，模拟量信号采集模块采集到的信号为1，表示机组并网态，主配抽动故障判断功能投入，进行以下步骤计算；若机组断路器断开时，模拟量信号采集模块采集到的信号为0，表示机组不在并网态，主配抽动故障判断功能退出，停止以下步骤计算，并将以下步骤中涉及到的flag-open1=0，flag-close1=0，并复归计时器；

5、步骤三：将主配阀芯位移信号在模拟量信号采集模块中进行处理，分别记录主配阀芯在全开位置、全关位置、中间位置的码值：

6、m-主配阀芯在全开位置的码值；n-主配阀芯在全关位置的码值；

7、r-主配阀芯在中间位置的码值；k-主配开启或关闭时阀芯位移的码值；a-主配开启或关闭时阀芯位移的相对值。

8、当k>r，表示主配阀芯在开启方向 a=(k-r)/(m-r)；

9、当k<r，表示主配阀芯在关闭方向 a=(k-r)/(r-n)；

10、当k=r，表示主配阀芯在中间位置 a=0；

11、flag-open=1表示主配开启方向置位，flag-open=0表示主配开启方向置位复归；

12、flag-close=1 表示主配关闭方向置位，flag-close=0表示主配关闭方向置位复归；

13、flag-open1=1 表示主配从关闭向开启方向跳变置位，flag-open1=0表示主配从关闭向开启方向跳变置位复归；

14、flag-close1=1 表示主配从开启向关闭方向跳变置位，flag-close1=0表示主配从开启向关闭方向跳变置位复归；

15、步骤四：设定阈值：

16、x-主配开启方向动作阈值，作为主配开启方向跳变故障的条件，根据调速器特性，由现场整定，要求满足机组稳定运行；

17、-x-主配关闭方向动作阈值，作为主配关闭方向跳变故障的条件，根据调速器特性，由现场整定，要求满足机组稳定运行；

18、步骤五：若a>x，即主配阀芯向开启方向运动，则主配开启方向置位flag-open=1；若a<-x，表示主配阀芯向关闭方向运动，则主配关闭方向置位flag-close=1；

19、步骤六：若flag-open=1 且a<-x，表示主配阀芯由开启方向向关闭方向跳变。则主配由开启向关闭方向跳变置位flag-close1=1，主配开启方向置位复归flag-open=0，主配由关闭向开启方向跳变置位复归flag-open1=0；

20、步骤七：若flag-close=1 且a>x，表示主配阀芯由关闭方向向开启方向跳变，则主配由关闭向开启方向跳变置位flag-open1=1 ，主配关闭方向置位复归flag-close=0，主配由开启向关闭方向跳变置位复归flag-colse1=0；

21、步骤八：设置计数器ctu-1，计数设定值为count，若flag-open1=1，表示主配阀芯向开启方向移动超过动作阈值，则触发计数器ctu-1计数1次；

22、步骤九：设置计数器ctu-2，计数设定值为count，若flag-close1=1，表示主配阀芯向关闭方向移动超过动作阈值，则触发计数器ctu-2计数1次；

23、步骤十：若计数器ctu-1和ctu-2计数次数均>count，则判断为主配抽动故障；

24、步骤十一：设置计时器tm，时间设定值为t，以上故障判断均在t时间内完成，若计时器tm计时大于t，则将flag-open1=0，flag-close1=0，ctu-1和ctu-2计数清零，接着进入下一循环主配抽动故障判断。

25、所述步骤一的模拟量信号采集模块为市购产品，如贝加莱pcc x20模拟量信号采集模块，利用模拟量信号采集模块采集机组断路器位置信号（0或1）作为机组并网信号。

26、所述步骤一的阀芯位移信号为0-20ma模拟量信号。

27、所述步骤三的将主配阀芯位移信号在模拟量信号采集模块中进行处理是利用模拟量信号采集模块的自身数模转换器将连续的0-20ma模拟量信号对应转换为离散的0-32767数字量信号。

28、本发明是利用主配抽动时阀芯向开启方向和关闭方向来回移动的故障现象，阀芯位移信号必须由开启方向向关闭方向，或者由关闭方向向开启方向来回交变，作为主配跳变故障的判断条件。

29、本发明能够自动快速地诊断出主配抽动故障，可以选择进行主从控制器的冗余切换，防止出现诸如打油频繁、开度失稳、负荷波动等后果，保证机组的安全稳定运行。

30、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

31、目前实际工程中尚未有应用成熟完善的在线故障诊断算法，此发明方法利用主配抽动时会出现阀芯在很短时间内向开启方向和关闭方向来回移动的故障现象来设置阈值进行故障判断，通过此方法可以快速判断出主配抽动，发出报警进行人为干预，也可以选择进行双套控制器自动切换，从而保证机组安全稳定运行。

32、采用本发明的方法，仅需要将主配阀芯位移信号送至调速器电气控制柜采集模块中，更改控制器控制程序即可实现功能，通用性、可移植性强，对行业内水轮发电机组的安全稳定具有重要指导作用，适合行业内全面推广。

33、本发明的方法简单高效可行。