專利名稱：梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行雙pid并聯(lián)控制調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水電站運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域背景技術(shù)目前，水電站的調(diào)節(jié)系統(tǒng)均對(duì)每臺(tái)機(jī)組單獨(dú)采用PID調(diào)速器，在電力系統(tǒng)的負(fù)荷發(fā)生變化、機(jī)組轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，相應(yīng)改變機(jī)組流量，使改變后的水輪機(jī)水力矩與發(fā)電機(jī)負(fù)荷阻力矩達(dá)到新的平衡，以維持頻率(機(jī)組轉(zhuǎn)速)在規(guī)定的范圍內(nèi)。
常規(guī)電站由于站前庫(kù)容大，在受到負(fù)荷干擾后進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)時(shí)，可以認(rèn)為水庫(kù)水位不變，每臺(tái)機(jī)組單獨(dú)采用PID調(diào)速器，根據(jù)負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)機(jī)組的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使水輪機(jī)流量作相應(yīng)變化，以保持機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，保證頻率穩(wěn)定在電力系統(tǒng)要求的范圍內(nèi)。由于電站前有較大緩沖庫(kù)容，電站的調(diào)節(jié)對(duì)于流域內(nèi)其他電站的運(yùn)行影響很小，只要合理調(diào)度，各電站即可充分利用水能資源并安全運(yùn)行。
近年來(lái)隨著西部開(kāi)發(fā)和國(guó)家建設(shè)對(duì)能源需求的增長(zhǎng)，西南的各江河流域都在大力開(kāi)發(fā)水電資源。目前在我國(guó)，特別是西部的河流上規(guī)劃了一些電站間沒(méi)有調(diào)節(jié)庫(kù)容僅用明渠和管道連接或者調(diào)節(jié)庫(kù)容很小的梯級(jí)電站，該類電站系統(tǒng)運(yùn)行中各級(jí)電站彼此間影響較大，可以稱為半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站。由于電站之間的可調(diào)節(jié)庫(kù)容小或者沒(méi)有可調(diào)節(jié)庫(kù)容，在受到負(fù)荷干擾以后不僅要進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)，也要進(jìn)行串聯(lián)電站間的流量平衡調(diào)節(jié)。
對(duì)于站前調(diào)節(jié)庫(kù)容小或者沒(méi)有調(diào)節(jié)庫(kù)容的半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站，采用常規(guī)水電站的調(diào)節(jié)方式，當(dāng)各級(jí)電站的機(jī)組采用獨(dú)立的PID調(diào)速器控制機(jī)組時(shí)，由于PID調(diào)速器只能反饋機(jī)組轉(zhuǎn)速，因此只能在機(jī)組轉(zhuǎn)速發(fā)生偏差的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，對(duì)于系統(tǒng)的流量平衡卻不能做出貢獻(xiàn)。這種控制方式雖然在短時(shí)間能調(diào)整轉(zhuǎn)速，但不能保證各級(jí)電站的總流量相等，不能改變站間流量不平衡的情況。在此情況下，由于站間庫(kù)容小或者沒(méi)有調(diào)節(jié)庫(kù)容，電站間的水庫(kù)或明渠的水位因其進(jìn)出流量的持續(xù)不平衡而導(dǎo)致水面不能穩(wěn)定，將出現(xiàn)緩慢的持續(xù)下降或上升，其快慢取決于上下游電站間流量差以及調(diào)節(jié)庫(kù)容的大小，最終將導(dǎo)致站間水庫(kù)或明渠出現(xiàn)溢流或漏底的情況，不能使電站穩(wěn)定運(yùn)行。由于該類梯級(jí)串聯(lián)電站調(diào)節(jié)目標(biāo)的特殊性，即在電站受到負(fù)荷干擾以后不僅要進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，也要進(jìn)行串聯(lián)電站間的水位控制(流量平衡)調(diào)節(jié)，而傳統(tǒng)的PID調(diào)速器為單輸入/單輸出閉環(huán)控制系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，只關(guān)心輸出結(jié)果一個(gè)量(被調(diào)節(jié)量)，因此，傳統(tǒng)的PID調(diào)速器不能滿足該類串聯(lián)電站系統(tǒng)的穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求。
本課題組針對(duì)半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站的特點(diǎn)，采用雙PID并聯(lián)調(diào)節(jié)器，即將需要反饋的水位值通過(guò)PID運(yùn)算后與轉(zhuǎn)速的PID控制信號(hào)并聯(lián)作用于機(jī)組接力器，從而建立半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站的聯(lián)合運(yùn)行雙PID并聯(lián)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行、聯(lián)合調(diào)節(jié)的情況下，以該串聯(lián)電站群為整體對(duì)電網(wǎng)輸送電力，在電網(wǎng)負(fù)荷變化時(shí)，同時(shí)調(diào)節(jié)該系統(tǒng)中機(jī)組轉(zhuǎn)速和站間流量平衡，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能同時(shí)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以能使整個(gè)串聯(lián)電站群的總負(fù)荷在站間流量平衡基礎(chǔ)上進(jìn)行分配的梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行控制的調(diào)節(jié)器。
本發(fā)明的特征在于梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行雙PID并聯(lián)控制調(diào)節(jié)器，其特征在于，該調(diào)節(jié)器是設(shè)置在所述梯級(jí)串聯(lián)電站中的每一臺(tái)機(jī)組i上的用于計(jì)算水輪機(jī)組調(diào)整規(guī)律的數(shù)字計(jì)算機(jī)或數(shù)字集成電路芯片，設(shè)n是該梯級(jí)串聯(lián)電站內(nèi)機(jī)組的總臺(tái)數(shù)，i為機(jī)組序號(hào)，在所述的每一數(shù)字集成電路或數(shù)字計(jì)算機(jī)上設(shè)有第1比較器、轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)、水位PID控制環(huán)節(jié)、第2比較器、第1積分運(yùn)算環(huán)節(jié)、第3比較器及第2積分運(yùn)算環(huán)節(jié)，其中第1比較器，有1個(gè)，該比較器有以下2個(gè)輸入信號(hào)x，轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值，等于機(jī)組轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的偏差值相對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的比值，通過(guò)機(jī)組的測(cè)頻電路獲得；bpP，其中，P為該梯級(jí)串聯(lián)電站所有運(yùn)行機(jī)組總功率的偏差相對(duì)值，P=(Σi=1mpi-p)/p,]]>等于整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站運(yùn)行機(jī)組的總功率與整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站系統(tǒng)額定總功率p的偏差值相對(duì)于整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站系統(tǒng)額定總功率p的比值，通過(guò)機(jī)組的功率測(cè)量回路得到；pi為該串聯(lián)電站第i臺(tái)機(jī)組出力，bp為整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，是一設(shè)定值，其范圍為0～0.08；轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)，有n個(gè)，每個(gè)環(huán)節(jié)輸入端與所述相應(yīng)的第1比較器的輸出端相連，以進(jìn)行KPxi+KIxis+KDxis1+TDxis]]>運(yùn)算，其中，KPxi為轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)比例系數(shù)，KIxi為轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)積分系數(shù)，KDxi為轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)微分系數(shù)，TDxi為轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)微分時(shí)間常數(shù)，單位為s；水位PID控制環(huán)節(jié)，有n個(gè)，每個(gè)環(huán)節(jié)輸入信號(hào)為hi，hi是機(jī)組i的相應(yīng)需要反饋的水位偏差相對(duì)值，等于測(cè)點(diǎn)水位與該點(diǎn)的目標(biāo)水位的偏差值和設(shè)定的基準(zhǔn)水位的比值，其中，目標(biāo)水位為控制所要求該處水位的最終穩(wěn)態(tài)值，基準(zhǔn)水位為選取的系統(tǒng)中水位的基準(zhǔn)值；以進(jìn)行KPhi+KIhis+KDhis1+TDhis]]>運(yùn)算，其中，KPhi為水位PID控制環(huán)節(jié)比例系數(shù)，KIhi為水位PID控制環(huán)節(jié)積分系數(shù)，KDhi為水位PID控制環(huán)節(jié)微分系數(shù)，TDhi為水位PID控制環(huán)節(jié)微分時(shí)間常數(shù)，單位為s；第2比較器，有n個(gè)，每個(gè)比較器有3個(gè)輸入信號(hào)，其中兩個(gè)為相應(yīng)轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)的輸出；相應(yīng)水位PID控制環(huán)節(jié)的輸出；第1積分運(yùn)算環(huán)節(jié)，有n個(gè)，每個(gè)環(huán)節(jié)輸入端與所述相應(yīng)的第2比較器的輸出端相連，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行 運(yùn)算，其中，Tmi為機(jī)組i的液壓放大裝置的時(shí)間常數(shù)，單位為s，而輸出信號(hào)則負(fù)反饋至所述相應(yīng)的第2比較器的輸入端；第3比較器，有n個(gè)，每個(gè)比較器輸入端與所述相應(yīng)的第1積分運(yùn)算環(huán)節(jié)的輸出端相連；第2積分運(yùn)算環(huán)節(jié)，有n個(gè)，每個(gè)環(huán)節(jié)輸入端與所述相應(yīng)的第3比較器的輸出端相連，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行 運(yùn)算，其中，Tyi為機(jī)組i的接力器時(shí)間常數(shù)，單位為s，而輸出信號(hào)yi則負(fù)反饋至所述相應(yīng)的第3比較器的輸入端，yi為機(jī)組i的接力器行程偏差相對(duì)值，等于第i臺(tái)機(jī)組接力器行程和第i臺(tái)機(jī)組接力器最大行程的偏差值相對(duì)于第i臺(tái)機(jī)組接力器最大行程的比值，i＝1，...，n。
為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際控制作用，對(duì)某半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站按照本發(fā)明建立了其聯(lián)合運(yùn)行的雙PID并聯(lián)控制調(diào)節(jié)器，并將設(shè)計(jì)的控制調(diào)節(jié)器嵌入到系統(tǒng)的非線性仿真中，仿真計(jì)算結(jié)果證明該調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電站的穩(wěn)定運(yùn)行，而且在調(diào)整系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的同時(shí)使系統(tǒng)流量平衡，同時(shí)可以控制站間調(diào)節(jié)池水位穩(wěn)定在目標(biāo)水位。


圖1，梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行雙PID并聯(lián)控制調(diào)節(jié)器原理框圖；圖2，電站靜特性；
圖3，某梯級(jí)電站輸水系統(tǒng)布置示意圖；圖4，電站機(jī)組轉(zhuǎn)速-時(shí)間曲線圖；圖5，1#機(jī)組流量-時(shí)間曲線圖；圖6，3#機(jī)組流量-時(shí)間曲線圖；圖7，5#機(jī)組流量-時(shí)間曲線圖；圖8，一級(jí)電站上游調(diào)壓井水位-時(shí)間曲線圖；圖9，二級(jí)電站上游匯水池水位-時(shí)間曲線圖；圖10，二級(jí)電站上游調(diào)節(jié)池水位-時(shí)間曲線圖；圖11，二級(jí)電站上游調(diào)壓井水位-時(shí)間曲線圖；圖12，三級(jí)電站上游匯水池水位-時(shí)間曲線圖；圖13，三級(jí)電站上游調(diào)節(jié)池水位-時(shí)間曲線圖；圖14，三級(jí)電站上游調(diào)壓井水位-時(shí)間曲線圖。
具體實(shí)施例方式
半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站系統(tǒng)，由于有些電站之間的可調(diào)節(jié)庫(kù)容很小或者沒(méi)有可調(diào)節(jié)庫(kù)容，在受到負(fù)荷干擾以后不僅需要進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)，還必須進(jìn)行串聯(lián)電站間的流量平衡調(diào)節(jié)。對(duì)這樣的串聯(lián)電站系統(tǒng)采用常規(guī)的水輪機(jī)PID調(diào)速器，是不能使其穩(wěn)定運(yùn)行的，所以這樣的串聯(lián)電站群由于水力系統(tǒng)聯(lián)系緊密，必須聯(lián)合運(yùn)行，而且要進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié)。即通過(guò)本發(fā)明建立的半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站的聯(lián)合運(yùn)行雙PID并聯(lián)控制調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)對(duì)整個(gè)串聯(lián)電站群要求一個(gè)總負(fù)荷，而每臺(tái)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷，通過(guò)調(diào)節(jié)器在保證站間流量平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行分配和調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)站間水位的控制。
某半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站由三級(jí)沖擊式電站構(gòu)成，電站間有匯水池和調(diào)節(jié)池，通過(guò)倒虹吸管道或無(wú)壓尾水隧洞聯(lián)接，每級(jí)電站設(shè)置上游調(diào)壓井，梯級(jí)電站的輸水系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖如圖3所示，各電站機(jī)組額定參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 各級(jí)電站機(jī)組額定參數(shù)

半開(kāi)式梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行雙PID并聯(lián)控制調(diào)節(jié)器的方塊圖如圖1所示。
假設(shè)梯級(jí)串聯(lián)電站中機(jī)組臺(tái)數(shù)為n，以下對(duì)圖1的調(diào)節(jié)器方塊圖中的變量進(jìn)行說(shuō)明x-轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值，即以機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為基準(zhǔn)值，機(jī)組轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速的偏差的相對(duì)值，通過(guò)機(jī)組的測(cè)頻回路測(cè)得；P-梯級(jí)串聯(lián)電站所有運(yùn)行機(jī)組總功率的偏差相對(duì)值，即為整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站運(yùn)行機(jī)組的總功率與系統(tǒng)額定總功率的偏差值相對(duì)于整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站系統(tǒng)額定總功率的比值，通過(guò)機(jī)組的功率測(cè)量回路得到；KPxi-轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)比例系數(shù)；KIxi-轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)積分系數(shù)；KDxi-轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)微分系數(shù)；TDxi-轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)微分時(shí)間常數(shù)，單位為s；KPhi-水位PID控制環(huán)節(jié)比例系數(shù)；KIhi-水位PID控制環(huán)節(jié)積分系數(shù)；KDhi-水位PID控制環(huán)節(jié)微分系數(shù)；TDhi-水位PID控制環(huán)節(jié)微分時(shí)間常數(shù)，單位為s；hi-機(jī)組i的相應(yīng)需要反饋的調(diào)節(jié)池水位偏差相對(duì)值；yi-第i臺(tái)機(jī)組接力器行程偏差相對(duì)值，即以第i臺(tái)機(jī)組接力器的最大行程為基準(zhǔn)值的第i臺(tái)機(jī)組的接力器行程的偏差相對(duì)值，i＝1，2，3，...n；bp-為傳遞環(huán)節(jié)的系數(shù)，稱為永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，反映電站的靜態(tài)調(diào)差率。
機(jī)組在電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)器需具有一定的靜態(tài)調(diào)差率才能明確其負(fù)荷分配，常規(guī)水電站中機(jī)組調(diào)差率滿足xl＝-bplyl，其中xl、yl、bpl分別為各臺(tái)機(jī)組的轉(zhuǎn)速、導(dǎo)葉開(kāi)度偏差相對(duì)值及永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，l為機(jī)組編號(hào)，每臺(tái)機(jī)組都設(shè)置有永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)。但是，梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，作為一個(gè)整體對(duì)電網(wǎng)輸出功率，電站機(jī)組功率在站間流量平衡的基礎(chǔ)上分配，各機(jī)組轉(zhuǎn)速相對(duì)于其各自額定轉(zhuǎn)速的相對(duì)值相同。如果按常規(guī)方法給定機(jī)組調(diào)差率，則梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)中各機(jī)組導(dǎo)葉開(kāi)度將按照調(diào)差率被轉(zhuǎn)速限定，與站間的流量平衡調(diào)節(jié)相矛盾，導(dǎo)致系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)中，本發(fā)明給出了針對(duì)整個(gè)電站聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，聯(lián)合運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)按x＝-bpP對(duì)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。從而保證了電站在正常運(yùn)行時(shí)具有合理的負(fù)荷分配，亦即是使電站機(jī)組在穩(wěn)態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電站總功率之間具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，如圖2所示。
Tmi-第i臺(tái)機(jī)組液壓放大裝置時(shí)間常數(shù)，單位為s；Tyi-第i臺(tái)機(jī)組接力器時(shí)間常數(shù)，單位為s；根據(jù)調(diào)節(jié)器方塊圖可對(duì)每臺(tái)機(jī)組的調(diào)節(jié)部分求其傳遞函數(shù)為-(KPhi+KIhis+KDhis1+TDhis)hi=ehi---(1)]]>-(KPxi+KIxis+KDxis1+TDhis)(x+bPP)=exi---(2)]]>exi+ehi＝(1+Tmis)(1+Tyis)yi(3)其中，exi、ehi分別為轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)和水位PID控制環(huán)節(jié)的輸出，以上三式再經(jīng)拉氏反變換，分別得到的調(diào)節(jié)器方程為-(KPhiTDhi+KDhi)d2hidt2-(KPhi+KIhiTDhi)dhidt-KIhihi=TDhid2ehidt2+dehidt---(4)]]>-(KPxiTDxi+KDxi)d2xdt2-(KPxi+KIxiTDxi)dxdt-KIxix-KIxibPP=TDxid2exidt2+dexidt---(5)]]>exi+ehi=TmiTyid2yidt2+(Tmi+Tyi)dyiddt+yi---(6)]]>對(duì)該梯級(jí)串聯(lián)電站，各級(jí)電站機(jī)組采用相同的轉(zhuǎn)速PID控制參數(shù)，而將二級(jí)電站上游調(diào)節(jié)池水位反饋到一級(jí)電站的兩臺(tái)機(jī)組，將三級(jí)電站上游調(diào)節(jié)池水位反饋到二級(jí)電站的兩臺(tái)機(jī)組，一、二級(jí)電站機(jī)組的水位PID控制參數(shù)相同，三級(jí)電站機(jī)組不需要反饋水位信號(hào)，PID控制參數(shù)取為0。
轉(zhuǎn)速PID控制參數(shù)為KPxi＝3.0 KIxi＝1.0KDxi＝1.0TDxi＝0.08i＝1，2，...，6；水位PID控制參數(shù)為KPhi＝200.0KIhi＝0.1KDhi＝200.0TDxi＝0.08i＝1，2，...，4；
將設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)器嵌入到梯級(jí)串聯(lián)電站的全系統(tǒng)非線性仿真程序中，對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行了仿真計(jì)算，計(jì)算中管道、無(wú)壓隧洞、調(diào)壓井、匯水池、調(diào)節(jié)池、電站機(jī)組都按照實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)和其本身的非線性特性建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，由于系統(tǒng)中包含有無(wú)壓隧洞，所以系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)初值采用零流量狀態(tài)法計(jì)算。計(jì)算工況為電站出力77.92萬(wàn)千瓦，甩10％的負(fù)荷，以調(diào)節(jié)池水位的初始值為最終的水位控制目標(biāo)值，該工況的仿真結(jié)果如圖4～圖14。
計(jì)算表明，在電站甩10％負(fù)荷后，采用雙PID并聯(lián)調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，系統(tǒng)最終可以穩(wěn)定，電站間匯水池、調(diào)節(jié)池水位的穩(wěn)態(tài)偏差小，控制較好，而且使得反饋控制的二、三級(jí)電站前調(diào)節(jié)池水位最終穩(wěn)定在控制的目標(biāo)水位，即與初始水位相同。各調(diào)壓井、匯水池、調(diào)節(jié)池水位見(jiàn)表2。
表2 調(diào)壓井、匯水池、調(diào)節(jié)池水位表

權(quán)利要求
1.梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行雙PID并聯(lián)控制調(diào)節(jié)器，其特征在于，該調(diào)節(jié)器是設(shè)置在所述梯級(jí)串聯(lián)電站中的每一臺(tái)機(jī)組i上的用于計(jì)算水輪機(jī)組調(diào)整規(guī)律的數(shù)字計(jì)算機(jī)或數(shù)字集成電路芯片，設(shè)n是該梯級(jí)串聯(lián)電站內(nèi)機(jī)組的總臺(tái)數(shù)，i為機(jī)組序號(hào)，在所述的每一數(shù)字集成電路或數(shù)字計(jì)算機(jī)上設(shè)有第1比較器、轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)、水位PID控制環(huán)節(jié)、第2比較器、第1積分運(yùn)算環(huán)節(jié)、第3比較器及第2積分運(yùn)算環(huán)節(jié)，其中第1比較器，有1個(gè)，該比較器有以下2個(gè)輸入信號(hào)x，轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值，等于機(jī)組轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的偏差值相對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的比值，通過(guò)機(jī)組的測(cè)頻電路獲得；bpP，其中，P為該梯級(jí)串聯(lián)電站所有運(yùn)行機(jī)組總功率的偏差相對(duì)值，P=(Σi=1mpi-p)/p,]]>等于整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站運(yùn)行機(jī)組的總功率與整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站系統(tǒng)額定總功率p的偏差值相對(duì)于整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站系統(tǒng)額定總功率p的比值，通過(guò)機(jī)組的功率測(cè)量回路得到；pi為該串聯(lián)電站第i臺(tái)機(jī)組出力，dp為整個(gè)梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，是一設(shè)定值，其范圍為0～0.08；轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)，有n個(gè)，每個(gè)環(huán)節(jié)輸入端與所述相應(yīng)的第1比較器的輸出端相連，以進(jìn)行KPxi+KIxis+KDxis1+TDxis]]>運(yùn)算，其中，KPxi為轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)比例系數(shù)，KIxi為轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)積分系數(shù)，KDxi為轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)微分系數(shù)，TDxi為轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)微分時(shí)間常數(shù)，單位為s；水位PID控制環(huán)節(jié)，有n個(gè)，每個(gè)環(huán)節(jié)輸入信號(hào)為hi，hi是機(jī)組i的相應(yīng)需要反饋的水位偏差相對(duì)值，等于測(cè)點(diǎn)水位與該點(diǎn)的目標(biāo)水位的偏差值和設(shè)定的基準(zhǔn)水位的比值，其中，目標(biāo)水位為控制所要求該處水位的最終穩(wěn)態(tài)值，基準(zhǔn)水位為選取的系統(tǒng)中水位的基準(zhǔn)值；以進(jìn)行KPhi+KIhis+KDhis1+TDhis]]>運(yùn)算，其中，KPhi為水位PID控制環(huán)節(jié)比例系數(shù)，KIhi為水位PID控制環(huán)節(jié)積分系數(shù)，KDhi為水位PID控制環(huán)節(jié)微分系數(shù)，TDhi為水位PID控制環(huán)節(jié)微分時(shí)間常數(shù)，單位為s；第2比較器，有n個(gè)，每個(gè)比較器有3個(gè)輸入信號(hào)，其中兩個(gè)為相應(yīng)轉(zhuǎn)速PID控制環(huán)節(jié)的輸出；相應(yīng)水位PID控制環(huán)節(jié)的輸出；第1積分運(yùn)算環(huán)節(jié)，有n個(gè)，每個(gè)環(huán)節(jié)輸入端與所述相應(yīng)的第2比較器的輸出端相連，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行 運(yùn)算，其中，Tmi為機(jī)組i的液壓放大裝置的時(shí)間常數(shù)，單位為s，而輸出信號(hào)則負(fù)反饋至所述相應(yīng)的第2比較器的輸入端；第3比較器，有n個(gè)，每個(gè)比較器輸入端與所述相應(yīng)的第1積分運(yùn)算環(huán)節(jié)的輸出端相連；第2積分運(yùn)算環(huán)節(jié)，有n個(gè)，每個(gè)環(huán)節(jié)輸入端與所述相應(yīng)的第3比較器的輸出端相連，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行 運(yùn)算，其中，Tyi為機(jī)組i的接力器時(shí)間常數(shù)，單位為s，而輸出信號(hào)yi則負(fù)反饋至所述相應(yīng)的第3比較器的輸入端，yi為機(jī)組i的接力器行程偏差相對(duì)值，等于第i臺(tái)機(jī)組接力器行程和第i臺(tái)機(jī)組接力器最大行程的偏差值相對(duì)于第i臺(tái)機(jī)組接力器最大行程的比值，i＝1，…，n。
全文摘要
本發(fā)明屬于水電站運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于該調(diào)節(jié)器是在對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)速按PID規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，再將需要反饋的水位經(jīng)PID運(yùn)算與之并聯(lián)共同作用于機(jī)組接力器進(jìn)行調(diào)節(jié)。并以設(shè)定的該梯級(jí)電站系統(tǒng)的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)與該梯級(jí)串聯(lián)電站中所有運(yùn)行機(jī)組的功率的總和(即總功率)的偏差相對(duì)值之積與轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值作比較，該比較量用以確定轉(zhuǎn)速的靜態(tài)誤差，從而使該梯級(jí)串聯(lián)電站總功率與聯(lián)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率(轉(zhuǎn)速)之間具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)對(duì)該串聯(lián)電站的負(fù)荷分配。而機(jī)組間的出力分配，通過(guò)保證站間流量平衡的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G05B11/42GK1877468SQ20061008962
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者樊紅剛, 陳乃祥, 朱淵岳 申請(qǐng)人:清華大學(xué)