CN112963296B - 一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制***及方法,是一种水轮机调速器电控***所拥有的五大工作状态,即停机备用态、开机过程态、空载态、负载态和停机过程态之间相互轮流转换的电气控制方法,旨在解决自动或手动方式下,水轮机调速器电控***五大工作状态之间平稳过渡和合理转换等问题,同时也解决了水轮机调速器电控***五大工作状态在自动方式和手动方式相互切换时的平稳过渡和合理转换等问题。本发明保证调速器电控***能在各工作状态下正常控制调节导叶开度、机组功率和频率,实现各工作状态控制目标。
Description
技术领域
本发明属于水轮发电机组调速器电控***控制技术领域,具体涉及一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制***及方法。
背景技术
水轮发电机组调速器电控***控制调节导叶开度、机组功率和频率,是水轮发电机组核心控制***,现有技术中调速器液压电控***研究多侧重于对功率、开度以及频率的PID闭环控制方法以及自适应智能控制算法进行研究,而在电控***各工作状态的轮换和执行控制方法等方面,公开的、***的、全面的研究资料较少。目前尚未***的、详细的公开水轮发电机组调速器电控***工作状态轮转控制方法。
发明内容
本发明提供一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制***及方法,具有很强的控制安全稳定性,全面考虑了控制过程开机超时、停机超时和频率故障等各种故障报警及处置,以及自动方式和手动方式相互切换时的工作状态平稳过渡;避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控***工况轮转过程发生影响***安全的事故。
本发明采取的技术方案为:
一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制***,该***包括:
并网开关,当并网开关闭合时,水轮发电机组处于并网负载态,向外输出电能;当并网开关断开时,水轮发电机组处于空载态,不向外输出电能;
接力器锁定装置,用以导叶全关时,锁定接力器;
调速器控制方式把手,运行维护人员可以通过调速器控制方式把手,将调速器设置为“自动”或“手动”状态,自动状态时,电控***根据水轮机调速器电控***自动方式工作状态轮转控制方法,进行工作状态轮转控制;手动状态时,电控***根据水轮机调速器电控***手动方式工作状态轮转控制方法,进行工作状态轮转控制;
调速器测频装置,用于采集测量机组频率信号;
调速器接力器位移传感器,用于采集测量机组导叶开度信号;
所述并网开关、接力器锁定装置、调速器控制方式把手、调速器测频装置、调速器接力器位移传感器均连接至控制器;控制器分别连接人机交互装置、监控***;
控制器,接受监控***下发的远方控制指令,包括开机令、停机令;接受人机交互装置设置的电控***控制参数,包括调速器空载态频率判据f1,空载态开度判据y1,停机备用态频率判据f2,停机备用态开度判据y2;
控制器接受并网开关传输的并网开关闭合或断开状态信号、接力器锁定装置传输的接力器锁定装置投入或退出状态信号、调速器控制方式把手传输的控制方式把手自动或手动状态信号,
控制器接受调速器测频装置采集测量的机组频率信号并诊断频率是否故障;控制器接受调速器接力器位移传感器采集测量的机组导叶开度信号,根据采集的电控***状态信号,采用一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制方法进行逻辑处理后,对水轮机调速器电控***工况轮转过程进行控制,同时将电控***状态信息,包括停机备用态、开机过程态、空载态、负载态和停机过程态等状态信息传输给人机交互装置和监控***。Status为调速器电控***状态标志,停机备用态时,status=1;开机过程态时,status=2;空载态时,status=3;负载态时,status=4;停机过程态时,status=5;
人机交互装置,与控制器进行通讯,将用户通过人机交互装置设置的电控***控制参数,包括调速器空载态频率判据f1,空载态开度判据y1,停机备用态频率判据f2,停机备用态开度判据y2等传送给控制器,同时人机交互装置采集控制器发送的电控***状态信息,进行图形化展示;
监控***,向控制器发出远方控制指令,包括开机令、停机令,同时接受电控***状态信息。
一种水轮机调速器电控***自动方式工作状态轮转控制方法,包括以下步骤:
步骤1、控制器初始化,控制器设定status=1,进入步骤2。
步骤2、控制器检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤3;若否,采取手动状态控制轮换方法。
步骤3、电控***采取自动状态控制轮换方法,进入步骤4。
步骤4、控制器检测电控***是否status=1,若是,进入步骤5;若否,进入步骤23。
步骤5、电控***进入停机备用态,控制器设定status=1,进入步骤6。
步骤6、控制器检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤7;若否,采取手动状态控制轮换方法。
步骤7、控制器检测电控***是否收到开机令,若是,进入步骤8;若否,返回步骤5。
步骤8、控制器检测电控***是否无停机令,若是,进入步骤9;若否,返回步骤5。
步骤9、控制器检测电控***是否锁定拔出,若是,进入步骤10;若否,返回步骤5。
步骤10、电控***进入开机过程,控制器5设定status=2,进入步骤11。
步骤11、控制器检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤12;若否,采取手动状态控制轮换方法。同时检测是否开机超时,若是,进入步骤17;若否,返回步骤10。
步骤12、控制器检测电控***是否无频率故障,若是,进入步骤13;若否,进入步骤17。
步骤13、控制器检测电控***是否机组频率>f1,若是,进入步骤14;若否,返回步骤10。
步骤14、电控***进入空载态,控制器设定status=3,进入步骤15。
步骤15、控制器检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤16;若否,采取手动状态控制轮换方法。同时检测是否频率故障,若是,进入步骤17;若否,返回步骤14。同时检测是否并网开关闭合,若是,进入步骤20;若否,返回步骤14。
步骤16、控制器检测电控***是否收到停机令,若是,进入步骤17;若否,返回步骤14。
步骤17、电控***进入停机过程,控制器设定status=5,进入步骤18。
步骤18、控制器检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤19;若否,采取手动状态控制轮换方法。同时检测是否停机超时,若是,进入步骤5;若否,返回步骤17。
步骤19、控制器检测电控***是否频率<f2且开度<y2,若是,进入步骤5;若否,返回步骤17。
步骤20、电控***进入负载态,控制器设定status=4,进入步骤21。
步骤21、控制器检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤22;若否,采取手动状态控制轮换方法。
步骤22、控制器检测电控***是否并网开关断开,若是,进入步骤23;若否,返回步骤20。
步骤23、控制器检测电控***是否status=3,若是,进入步骤14;若否,进入步骤20。
一种水轮机调速器电控***手动方式工作状态轮转控制方法,包括以下步骤:
步骤①、控制器初始化,控制器设定status=1,进入步骤②。
步骤②、控制器检测电控***是否手动方式,若是,进入步骤③;若否,采取自动状态控制轮换方法。
步骤③、电控***采取手动状态控制轮换方法,进入步骤④。
步骤④、控制器检测电控***是否开度<y1,若是,进入步骤⑤;若否,进入步骤⑧。
步骤⑤、电控***进入停机备用态,控制器设定status=1,进入步骤⑥。
步骤⑥、控制器检测电控***是否手动方式,若是,进入步骤⑦;若否,采取自动状态控制轮换方法。
步骤⑦、控制器检测电控***是否开度<y1,若是,进入步骤⑤;若否,进入步骤⑧。
步骤⑨、电控***进入空载态,控制器设定status=3,进入步骤⑩。
步骤⑩、控制器检测电控***是否手动方式,若是,进入步骤④;若否,采取自动状态控制轮换方法。
本发明一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制***及方法,技术效果如下:
1)本发明一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制方法,是一种水轮机调速器电控***所拥有的五大工作状态,即停机备用态、开机过程态、空载态、负载态和停机过程态之间相互轮流转换的电气控制方法。旨在解决自动或手动方式下,水轮机调速器电控***五大工作状态之间平稳过渡和合理转换等问题,同时也解决了水轮机调速器电控***五大工作状态在自动方式和手动方式相互切换时的平稳过渡和合理转换等问题,保证调速器电控***能在各工作状态下正常控制调节导叶开度、机组功率和频率,实现各工作状态控制目标。
2)本发明实现水轮机调速器电控***在自动方式或手动方式下以及相互切换时,五大工作状态之间平稳过渡和合理转换,保证调速器电控***能在各工作状态下正常控制调节导叶开度、机组功率和频率,实现各工作状态控制目标。
3)本发明控制方法安全可靠性高,全面考虑了控制过程开机超时、停机超时和频率故障等各种故障报警及处置,以及自动方式和手动方式相互切换时的工作状态平稳过渡,避免控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及电控***工况轮转过程发生影响***安全的事故。
4)本发明控制方法适用性广,不仅解决了自动或手动方式下状态轮换问题,也解决了自动和手动切换情况下状态轮换问题。
附图说明
图1是本发明一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制***结构示意图。
图2是本发明一种水轮机调速器电控***自动方式工作状态轮转控制方法流程示意图。
图3是本发明一种水轮机调速器电控***手动方式工作状态轮转控制方法流程示意图。
图4是某电站水轮机调速器电控***自动方式工作状态轮转流程示意图。
图5是某电站水轮机调速器电控***手动方式工作状态轮转流程示意图。
具体实施方式
一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制***,如图1所示,该***包括:
并网开关1,接力器锁定装置2,调速器控制方式把手3,调速器测频装置4,控制器5,人机交互装置6,监控***7,调速器接力器位移传感器8。
并网开关1为水轮发电机出口断路器。
接力器锁定装置2,用于导叶全关时,锁定接力器不能移动,从而保证导叶不能旋转开启。接力器锁定装置2为水轮发电机导叶操作机构接力器锁定装置,具体采用中国专利“用于锁定接力器的锁定装置”(申请号:201410775475.8)公开的一种用于锁定接力器的锁定装置。
调速器控制方式把手3,运行维护人员可以通过调速器控制方式把手3,将调速器设置为“自动”或“手动”状态。自动状态时,电控***根据水轮机调速器电控***自动方式工作状态轮转控制方法,进行工作状态轮转控制;手动状态时,电控***根据水轮机调速器电控***手动方式工作状态轮转控制方法,进行工作状态轮转控制。
调速器测频装置4,采集测量机组频率信号。调速器测频装置4采用B&R品牌型号为PCC2003的控制器,CPU模块型号为7CP476.60-1。
控制器5,接受监控***7下发的远方控制指令,如开机令、停机令;接受人机交互装置6设置的电控***控制参数如调速器空载态频率判据f1,空载态开度判据y1,停机备用态频率判据f2,停机备用态开度判据y2等;控制器5接受并网开关1传输的并网开关闭合或断开状态信号;接力器锁定装置2传输的接力器锁定装置投入或退出状态信号;调速器控制方式把手3传输的控制方式把手自动或手动状态信号;控制器5接受调速器测频装置4采集测量的机组频率信号并诊断频率是否故障;控制器5接受调速器接力器位移传感器8采集测量的机组导叶开度信号。根据采集的电控***状态信号,采用一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制方法进行逻辑处理后,对水轮机调速器电控***工况轮转过程进行控制,同时将电控***状态信息,如停机备用态、开机过程态、空载态、负载态和停机过程态等状态信息传输给人机交互装置6和监控***7。停机备用态时,status=1;开机过程态时,status=2;空载态时,status=3;负载态时,status=4;停机过程态时,status=5。
控制器5采用B&R品牌型号为PCC2005的控制器,CPU模块型号为3CP380.60-1。Status为调速器电控***状态标志。
人机交互装置6与控制器5进行通讯。将用户通过人机交互装置6设置的电控***控制参数如调速器空载态频率判据f1,空载态开度判据y1,停机备用态频率判据f2,停机备用态开度判据y2等传送给控制器5,同时人机交互装置6采集控制器5发送的电控***状态信息,进行图形化展示。
人机交互装置6采用B&R品牌型号为4PP420.1505-B5的触摸屏。
监控***7向控制器5发出远方控制指令,如开机令、停机令,同时接受电控***状态信息。
电厂监控***总体层次上分为厂站层和现地控制单元层。现地控制单元层与电站控制网连接,采用现场总线技术,完成指定设备的现地监控任务。本发明中监控***7特指的是现地控制单元层,按被控对象单元分布,由全厂各现地控制单元(LCU)构成,包括各机组LCU,厂用电LCU,公用LCU,开关站LCU及坝顶LCU。各现地控制单元(LCU)包括PLC、触摸屏、网络设备、机柜等,负责设备数据采集和处理、设备状态监视及过程监视、设备控制和调节以及设备信息通讯。上述设备包括调速器电控***设备。
调速器接力器位移传感器8采集测量机组导叶开度信号。调速器接力器位移传感器3采用MTS品牌型号为RP-S-1200M-D60-1-A01的接力器位移传感器。
本发明一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制方法,包括一种水轮机调速器电控***自动方式工作状态轮转控制方法;一种水轮机调速器电控***手动方式工作状态轮转控制方法。
将本发明方法应用于某电站调速器电控***工作状态轮转控制。该控制***f1=48hz,f2=4.5hz,y1=5%,y2=2%以下结合该实施例对本发明方法作详述。
采用本发明方法,某电站水轮机调速器电控***自动方式工作状态轮转控制方法的详细步骤如下:
步骤1、控制器5初始化,控制器5设定status=1,进入步骤2。
步骤2、控制器5检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤3;若否,采取手动状态控制轮换方法。
步骤3、电控***采取自动状态控制轮换方法,进入步骤4。
步骤4、控制器5检测电控***是否status=1,若是,进入步骤5;若否,进入步骤23。
步骤5、电控***进入停机备用态,控制器5设定status=1,进入步骤6。
步骤6、控制器5检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤7;若否,采取手动状态控制轮换方法。
步骤7、控制器5检测电控***是否收到开机令,若是,进入步骤8;若否,返回步骤5。
步骤8、控制器5检测电控***是否无停机令,若是,进入步骤9;若否,返回步骤5。
步骤9、控制器5检测电控***是否锁定拔出,若是,进入步骤10;若否,返回步骤5。
步骤10、电控***进入开机过程,控制器5设定status=2,进入步骤11。
步骤11、控制器5检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤12;若否,采取手动状态控制轮换方法。同时检测是否开机超时,若是,进入步骤17;若否,返回步骤10。
步骤12、控制器5检测电控***是否无频率故障,若是,进入步骤13;若否,进入步骤17。
步骤13、控制器5检测电控***是否机组频率>f1,若是,进入步骤14;若否,返回步骤10。
步骤14、电控***进入空载态,控制器5设定status=3,进入步骤15。
步骤15、控制器5检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤16;若否,采取手动状态控制轮换方法。同时检测是否频率故障,若是,进入步骤17;若否,返回步骤14。同时检测是否并网开关闭合,若是,进入步骤20;若否,返回步骤14。
步骤16、控制器5检测电控***是否收到停机令,若是,进入步骤17;若否,返回步骤14。
步骤17、电控***进入停机过程,控制器5设定status=5,进入步骤18。
步骤18、控制器5检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤19;若否,采取手动状态控制轮换方法。同时检测是否停机超时,若是,进入步骤5;若否,返回步骤17。
步骤19、控制器5检测电控***是否频率<f2且开度<y2,若是,进入步骤5;若否,返回步骤17。
步骤20、电控***进入负载态,控制器5设定status=4,进入步骤21。
步骤21、控制器5检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤22;若否,采取手动状态控制轮换方法。
步骤22、控制器5检测电控***是否并网开关断开,若是,进入步骤23;若否,返回步骤20。
步骤23、控制器5检测电控***是否status=3,若是,进入步骤14;若否,进入步骤20。
图4是某电站水轮机调速器电控***自动方式工作状态轮转流程示意图。
采用本发明方法,某电站水轮机调速器电控***手动方式工作状态轮转控制方法的详细步骤如下:
步骤①、控制器5初始化,控制器5设定status=1,进入步骤②。
步骤②、控制器5检测电控***是否手动方式,若是,进入步骤③;若否,采取自动状态控制轮换方法。
步骤③、电控***采取手动状态控制轮换方法,进入步骤④。
步骤④、控制器5检测电控***是否开度<y1,若是,进入步骤⑤;若否,进入步骤⑧。
步骤⑤、电控***进入停机备用态,控制器5设定status=1,进入步骤⑥。
步骤⑥、控制器5检测电控***是否手动方式,若是,进入步骤⑦;若否,采取自动状态控制轮换方法。
步骤⑦、控制器5检测电控***是否开度<y1,若是,进入步骤⑤;若否,进入步骤⑧。
步骤⑨、电控***进入空载态,控制器5设定status=3,进入步骤⑩。
步骤⑩、控制器5检测电控***是否手动方式,若是,进入步骤④;若否,采取自动状态控制轮换方法。
图5是某电站水轮机调速器电控***手动方式工作状态轮转流程示意图。
Claims (1)
1.一种水轮机调速器电控***工作状态轮转控制***,其特征在于该***包括:
并网开关(1);
接力器锁定装置(2),用以导叶全关时,锁定接力器;
调速器控制方式把手(3),运行维护人员可以通过调速器控制方式把手,将调速器设置为“自动”或“手动”状态,自动状态时,电控***进行工作状态轮转控制;手动状态时,电控***进行工作状态轮转控制;
调速器测频装置(4),用于采集测量机组频率信号;
调速器接力器位移传感器(8),用于采集测量机组导叶开度信号;
所述并网开关(1)、接力器锁定装置(2)、调速器控制方式把手(3)、调速器测频装置(4)、调速器接力器位移传感器(8)均连接至控制器(5);控制器(5)分别连接人机交互装置(6)、监控***(7);
控制器(5),接受监控***(7)下发的远方控制指令,包括开机令、停机令;接受人机交互装置(6)设置的电控***控制参数,包括调速器空载态频率判据f1,空载态开度判据y1,停机备用态频率判据f2,停机备用态开度判据y2;
控制器(5)接受并网开关(1)传输的并网开关闭合或断开状态信号、接力器锁定装置(2)传输的接力器锁定装置投入或退出状态信号、调速器控制方式把手(3)传输的控制方式把手自动或手动状态信号,
控制器(5)接受调速器测频装置(4)采集测量的机组频率信号并诊断频率是否故障;控制器(5)接受调速器接力器位移传感器(8)采集测量的机组导叶开度信号,根据采集的电控***状态信号进行逻辑处理后,对水轮机调速器电控***工况轮转过程进行控制,同时将电控***状态信息,包括停机备用态、开机过程态、空载态、负载态和停机过程态等状态信息传输给人机交互装置(6)和监控***(7);Status为调速器电控***状态标志,停机备用态时,status=1;开机过程态时,status=2;空载态时,status=3;负载态时,status=4;停机过程态时,status=5;
人机交互装置(6),与控制器(5)进行通讯,将用户通过人机交互装置(6)设置的电控***控制参数,包括调速器空载态频率判据f1,空载态开度判据y1,停机备用态频率判据f2,停机备用态开度判据y2等传送给控制器(5),同时人机交互装置(6)采集控制器(5)发送的电控***状态信息,进行图形化展示;
监控***(7),向控制器(5)发出远方控制指令,包括开机令、停机令,同时接受电控***状态信息;
基于所述工作状态轮转控制***的水轮机调速器电控***自动方式工作状态轮转控制方法,包括以下步骤:
步骤1、控制器(5)初始化,控制器(5)设定status=1,进入步骤2;
步骤2、控制器(5)检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤3;若否,采取手动状态控制轮换方法;
步骤3、电控***采取自动状态控制轮换方法,进入步骤4;
步骤4、控制器(5)检测电控***是否status=1,若是,进入步骤5;若否,进入步骤23;
步骤5、电控***进入停机备用态,控制器(5)设定status=1,进入步骤6;
步骤6、控制器(5)检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤7;若否,采取手动状态控制轮换方法;
步骤7、控制器(5)检测电控***是否收到开机令,若是,进入步骤8;若否,返回步骤5;
步骤8、控制器(5)检测电控***是否无停机令,若是,进入步骤9;若否,返回步骤5;
步骤9、控制器(5)检测电控***是否锁定拔出,若是,进入步骤10;若否,返回步骤5;
步骤10、电控***进入开机过程,控制器(5)设定status=2,进入步骤11;
步骤11、控制器(5)检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤12;若否,采取手动状态控制轮换方法;同时检测是否开机超时,若是,进入步骤17;若否,返回步骤10;
步骤12、控制器(5)检测电控***是否无频率故障,若是,进入步骤13;若否,进入步骤17;
步骤13、控制器(5)检测电控***是否机组频率>f1,若是,进入步骤14;若否,返回步骤10;
步骤14、电控***进入空载态,控制器(5)设定status=3,进入步骤15;
步骤15、控制器(5)检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤16;若否,采取手动状态控制轮换方法;同时检测是否频率故障,若是,进入步骤17;若否,返回步骤14;同时检测是否并网开关闭合,若是,进入步骤20;若否,返回步骤14;
步骤16、控制器(5)检测电控***是否收到停机令,若是,进入步骤17;若否,返回步骤14;
步骤17、电控***进入停机过程,控制器(5)设定status=5,进入步骤18;
步骤18、控制器(5)检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤19;若否,采取手动状态控制轮换方法;同时检测是否停机超时,若是,进入步骤5;若否,返回步骤17;
步骤19、控制器(5)检测电控***是否频率<f2且开度<y2,若是,进入步骤5;若否,返回步骤17;
步骤20、电控***进入负载态,控制器(5)设定status=4,进入步骤21;
步骤21、控制器(5)检测电控***是否自动方式,若是,进入步骤22;若否,采取手动状态控制轮换方法;
步骤22、控制器(5)检测电控***是否并网开关断开,若是,进入步骤23;若否,返回步骤20;
步骤23、控制器(5)检测电控***是否status=3,若是,进入步骤14;若否,进入步骤20;
基于所述工作状态轮转控制***的水轮机调速器电控***手动方式工作状态轮转控制方法,包括以下步骤:
步骤①、控制器(5)初始化,控制器(5)设定status=1,进入步骤②;
步骤②、控制器(5)检测电控***是否手动方式,若是,进入步骤③;若否,采取自动状态控制轮换方法;
步骤③、电控***采取手动状态控制轮换方法,进入步骤④;
步骤④、控制器(5)检测电控***是否开度<y1,若是,进入步骤⑤;若否,进入步骤⑧;
步骤⑤、电控***进入停机备用态,控制器(5)设定status=1,进入步骤⑥;
步骤⑥、控制器(5)检测电控***是否手动方式,若是,进入步骤⑦;若否,采取自动状态控制轮换方法;
步骤⑦、控制器(5)检测电控***是否开度<y1,若是,进入步骤⑤;若否,进入步骤⑧;
步骤⑨、电控***进入空载态,控制器(5)设定status=3,进入步骤⑩;
步骤⑩、控制器(5)检测电控***是否手动方式,若是,进入步骤④;若否,采取自动状态控制轮换方法;
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