專利名稱：梯級(jí)電站聯(lián)合運(yùn)行頻率、站間水位控制調(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，常規(guī)水電站的調(diào)節(jié)系統(tǒng)均采用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，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安全運(yùn)行。
近年來(lái)隨著西部開發(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)整，也要進(jìn)行串聯(lián)電站間的流量平衡調(diào)節(jié)，以控制站間水位。
對(duì)于站前調(diào)節(jié)庫(kù)容小或者沒有調(diào)節(jié)庫(kù)容的半開式梯級(jí)串聯(lián)電站，采用常規(guī)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)方式，即當(dāng)各級(jí)電站采用PID調(diào)速器獨(dú)立控制機(jī)組時(shí)，由于PID調(diào)速器只反饋機(jī)組轉(zhuǎn)速，即在機(jī)組轉(zhuǎn)速發(fā)生偏差的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，對(duì)于站間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)電站間的流量相等，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)容小或者沒有調(diào)節(jié)庫(kù)容，則站間水庫(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)整，也要進(jìn)行串聯(lián)電站間的流量平衡調(diào)節(jié)以控制站間水位，而傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)方式為單輸入/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，采用傳統(tǒng)的PID控制調(diào)速器只反饋轉(zhuǎn)速的做法不能滿足該類串聯(lián)電站系統(tǒng)的穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求。
本發(fā)明即是在半開式梯級(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，以串聯(lián)電站群為整體對(duì)外電網(wǎng)輸送電力，建立半開式梯級(jí)串聯(lián)電站的聯(lián)合運(yùn)行控制調(diào)節(jié)器，在外界電網(wǎng)負(fù)荷干擾時(shí)，調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速和平衡站間流量的同時(shí)，使站間水位得到控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種在整個(gè)串聯(lián)電站群的總負(fù)荷變化情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和平衡站間流量的同時(shí)，使站間水位得到控制的調(diào)節(jié)器。該調(diào)節(jié)器能在站間流量平衡、水位得到控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)站中機(jī)組的負(fù)荷分配。
設(shè)該梯級(jí)串聯(lián)電站的總級(jí)數(shù)是n，第i級(jí)電站機(jī)組的總臺(tái)數(shù)為mi，機(jī)組編號(hào)為ij。本發(fā)明的特征在于該控制調(diào)節(jié)器設(shè)置在所述梯級(jí)串聯(lián)電站中的每一臺(tái)機(jī)組ij上的用于計(jì)算機(jī)組調(diào)整規(guī)律的微型數(shù)字計(jì)算機(jī)或數(shù)字集成電路芯片。在所述的每一數(shù)字集成電路或數(shù)字計(jì)算機(jī)上依次設(shè)有第1比較器、微分運(yùn)算環(huán)節(jié)、第2比較器、第1積分運(yùn)算環(huán)節(jié)、第3比較器以及第2積分運(yùn)算環(huán)節(jié)，其中第1比較器，有 個(gè)，每個(gè)比較器有以下兩個(gè)輸入信號(hào)x，轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值，即機(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，通過機(jī)組的測(cè)頻電路獲得；Uij，機(jī)組ij的控制變量，為該機(jī)組調(diào)節(jié)所需的反饋的狀態(tài)量的加權(quán)和，i＝1，…，n，j＝1，…，mi用下式表達(dá)Uij=Σl=1fKijul]]>其中，ul為機(jī)組i的轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值x、或接力器行程偏差相對(duì)值、或站間調(diào)節(jié)池水位偏差相對(duì)值、或調(diào)壓井水位偏差相對(duì)值、或站間明渠水位偏差相對(duì)值、或其他指定的反饋狀態(tài)量，Kij為相應(yīng)的各反饋的狀態(tài)量ul的設(shè)定的反饋系數(shù)，j＝1，…，mi，l＝1，…，f。f為所需的反饋的狀態(tài)量個(gè)數(shù)；微分運(yùn)算環(huán)節(jié)，有 該環(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 運(yùn)算，其中，KDij為機(jī)組i的復(fù)歸塊增益，TDij為機(jī)組i的復(fù)歸塊時(shí)間常數(shù)，單位為s，所述微分運(yùn)算環(huán)節(jié)是一個(gè)復(fù)歸塊，用以清除第1比較器輸出中的穩(wěn)態(tài)殘留偏差，當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)該復(fù)歸塊的輸出為0；第2比較器，有 該比較器有以下三個(gè)輸入信號(hào)x，即轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值；前述相應(yīng)的微分運(yùn)算環(huán)節(jié)的輸出值；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=1nΣj=1mipij-p)/p,]]>即為整個(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，通過機(jī)組的功率測(cè)量回路得到；pij為該串聯(lián)電站第ij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。
所述第2比較器的輸出當(dāng)i＝n，即最下游級(jí)電站，其尾水位不需控制時(shí)，該輸出為前述相應(yīng)微分運(yùn)算環(huán)節(jié)輸出量與x和bpP兩個(gè)信號(hào)之差值；而當(dāng)i＝1，…，n-1，除上述差值外，尚需加上i級(jí)與i+1級(jí)電站之間的特征點(diǎn)水位與參考值之差值。
第1積分運(yùn)算環(huán)節(jié)，有 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，Tmij為機(jī)組i的液壓放大裝置的時(shí)間常數(shù)，單位為s；第3比較器，有 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 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，Tyij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)則反饋至所述相應(yīng)的第3比較器的輸入端，yij為機(jī)組ij的接力器行程偏差相對(duì)值，即以第ij臺(tái)機(jī)組接力器的最大行程為基準(zhǔn)值的第ij臺(tái)機(jī)組的接力器行程的偏差相對(duì)值，ij意義與前述相同。
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，并且站間水位可控制在給定值。


圖1，梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行控制調(diào)節(jié)原理框圖。
圖2，電站靜特性。
圖3，復(fù)歸環(huán)節(jié)方塊圖。
圖4，某梯級(jí)電站輸水系統(tǒng)布置示意圖。
圖5，電站機(jī)組轉(zhuǎn)速-時(shí)間曲線圖。
圖6-a，11#機(jī)組流量-時(shí)間曲線圖。
圖6-b，21#機(jī)組流量-時(shí)間曲線圖。
圖6-c，31#機(jī)組流量-時(shí)間曲線圖。
圖7，二級(jí)電站上游調(diào)節(jié)池水位-時(shí)間曲線圖。
圖8，三級(jí)電站上游調(diào)節(jié)池水位-時(shí)間曲線圖。
具體實(shí)施例方式
半開式梯級(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)。即通過本發(fā)明建立的半開式梯級(jí)串聯(lián)電站的聯(lián)合運(yùn)行控制調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)外電網(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，通過調(diào)節(jié)器在保證站間流量平衡的基礎(chǔ)上分配。
某半開式梯級(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4所示，各電站機(jī)組額定參數(shù)見表1。
表1 各級(jí)電站機(jī)組額定參數(shù)


半開式梯級(jí)串聯(lián)電站聯(lián)合運(yùn)行控制調(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

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，通過機(jī)組的功率測(cè)量回路得到；Uij-第i臺(tái)機(jī)組的控制變量，為所需反饋狀態(tài)量的加權(quán)和。Uij=Σl=1fKijul,]]>其中，uij為機(jī)組ij的轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值、或接力器行程偏差相對(duì)值、或站間調(diào)節(jié)池水位偏差相對(duì)值、或調(diào)壓井水位偏差相對(duì)值、或站間明渠水位偏差相對(duì)值、或其他指定的反饋狀態(tài)量，Kij為相應(yīng)的ul的反饋系數(shù)，l為對(duì)應(yīng)第ij臺(tái)機(jī)組的所需的反饋的狀態(tài)量個(gè)數(shù)，所需的反饋的狀態(tài)量和其反饋系數(shù)根據(jù)實(shí)際情況確定。
yij-第ij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ij臺(tái)機(jī)組的接力器行程的偏差相對(duì)值，i＝1，2，3，...n；j＝1，…，mi；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(即可獨(dú)立運(yùn)行的水電站)中機(jī)組調(diào)差率滿足wij＝-bpijyij，其中xij、yij、bpij分別為該級(jí)電站各臺(tái)機(jī)組的轉(zhuǎn)速、導(dǎo)葉開度偏差相對(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)外電網(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。
為方便說(shuō)明，以下給出一些狀態(tài)量的符號(hào)定義。y11、y12、y21、y22、y31、y32分別為各臺(tái)機(jī)組的接力器行程的偏差相對(duì)值，Hs1、Hs4、Hs7分別為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)電站各自的上游調(diào)壓井水位偏差相對(duì)值，Hs2、Hs3為二級(jí)電站上游匯水池、調(diào)節(jié)池水位偏差相對(duì)值，由于二級(jí)電站上游的匯水池、調(diào)節(jié)池通過較短的虹吸管道連接，匯水池、調(diào)節(jié)池水位波動(dòng)接近，所以僅采用調(diào)節(jié)池的水位偏差相對(duì)值Hs3。Hs5、Hs6分別為三級(jí)電站上游匯水池、調(diào)節(jié)池水位偏差相對(duì)值，水位偏差相對(duì)值為各調(diào)壓井、匯水池、調(diào)節(jié)池水位的變化與設(shè)定的基準(zhǔn)水位的比值，x表示機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值。
各臺(tái)機(jī)組需要反饋的狀態(tài)量及其對(duì)應(yīng)的反饋系數(shù)見表2，表中，U11、U12、U21、U22、U31、U32分別為各臺(tái)機(jī)組的控制量輸入，由各臺(tái)機(jī)組的反饋狀態(tài)量乘反饋系數(shù)相加得到。
表2狀態(tài)降維反饋系數(shù)表

電站機(jī)組控制調(diào)節(jié)器的控制變量U是由多個(gè)狀態(tài)量的線性組合而成，為避免狀態(tài)量的引入而產(chǎn)生較大的靜態(tài)誤差，采用工程上常用的復(fù)歸環(huán)節(jié)來(lái)清除其穩(wěn)態(tài)殘留偏差。復(fù)歸環(huán)節(jié)實(shí)際上是一個(gè)實(shí)際微分環(huán)節(jié)，其方塊圖如圖3所示。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，復(fù)歸環(huán)節(jié)輸出為0，當(dāng)輸入變化較劇烈時(shí)，起比例環(huán)節(jié)的作用。
KDij-第ij臺(tái)機(jī)組復(fù)歸塊增益；TDij-第ij臺(tái)機(jī)組復(fù)歸塊時(shí)間常數(shù)，單位為s；Tmij-第ij臺(tái)機(jī)組液壓放大裝置時(shí)間常數(shù)，單位為s；Tyij-第ij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KDijs1+TDijs(Uij-x)-bpP-x=Tmijs(1+Tyijs)yij]]>再經(jīng)拉氏反變換，得到調(diào)節(jié)器方程為Aijd3yijdt3+Bijd2yijdt2+Cijdyijdt+bpP+Dijdxdt+x-KDijdUijdt=0]]>式中，Aij＝TDijTmijTyij，Bij＝TDijTmij+bpTDijTyij，Cij＝bp(TDij+Tyij)+Tmij(1+Tyij)，Dij＝KDij+TDij。
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，其中管道、無(wú)壓隧洞、調(diào)壓井、匯水池、調(diào)節(jié)池、電站機(jī)組等都按照實(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。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)算算例的整個(gè)梯級(jí)電站出力為77.92萬(wàn)kW，甩10％負(fù)荷后，其出力為70.128萬(wàn)KW，靜態(tài)調(diào)差率取0.04，所以當(dāng)甩10％負(fù)荷穩(wěn)定后各機(jī)組的相對(duì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)值為1.004。調(diào)節(jié)器采用遺傳算法優(yōu)化后的反饋系數(shù)，沒有其它流量流入系統(tǒng)。電站間匯水池、調(diào)節(jié)池水位在穩(wěn)定后被調(diào)整在擾動(dòng)前的水位附近，調(diào)節(jié)池水位見表3，仿真結(jié)果如圖5～圖8。
表3調(diào)節(jié)池水位表

權(quán)利要求
1.梯級(jí)電站聯(lián)合運(yùn)行頻率、站間水位控制調(diào)節(jié)器，其特征在于，該控制調(diào)節(jié)器設(shè)置在所述梯級(jí)串聯(lián)電站的對(duì)每一臺(tái)機(jī)組ij用于計(jì)算其調(diào)整規(guī)律的數(shù)字計(jì)算機(jī)軟件包或數(shù)字集成電路芯片上依次設(shè)有第1比較器、微分運(yùn)算環(huán)節(jié)、第2比較器、第1積分運(yùn)算環(huán)節(jié)、第3比較器以及第2積分運(yùn)算環(huán)節(jié)，其中第1比較器，有以下兩個(gè)輸入信號(hào)x，轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值，即機(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，通過機(jī)組的測(cè)頻電路獲得，在聯(lián)合運(yùn)行時(shí)參與聯(lián)合運(yùn)行的機(jī)組都相同；Uij，機(jī)組ij的控制變量，為該機(jī)組調(diào)節(jié)所需的反饋的狀態(tài)量的加權(quán)和，i＝1，…，n，j＝1，…，mi用下式表達(dá)Uij=Σl=1fKljul]]>其中，ul為機(jī)組ij的在下述參數(shù)中，根據(jù)調(diào)節(jié)要求選用其中一個(gè)或多個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值x、接力器行程偏差相對(duì)值、站間調(diào)節(jié)池水位偏差相對(duì)值、調(diào)壓井水位偏差相對(duì)值、站間明渠水位偏差相對(duì)值及其他指定的反饋狀態(tài)量；Kij為相應(yīng)的各反饋的狀態(tài)量ul的設(shè)定的反饋系數(shù)；j＝1，…，mi，l＝1，…，f。f為所需的反饋的狀態(tài)量個(gè)數(shù)；微分運(yùn)算環(huán)節(jié)，輸入端與所述相應(yīng)的第1比較器的輸出端相連，進(jìn)行 運(yùn)算，其中，KDij為機(jī)組ij的復(fù)歸塊增益，是一設(shè)定值。TDij為機(jī)組ij的微分運(yùn)算環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)，單位為s，所述微分運(yùn)算環(huán)節(jié)是一個(gè)復(fù)歸塊，用以清除第1比較器輸出中的穩(wěn)態(tài)殘留偏差，當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)該復(fù)歸塊的輸出為0；所述微分運(yùn)算環(huán)節(jié)對(duì)于所述調(diào)節(jié)器共有 第2比較器，該比較器至少有以下三個(gè)輸入信號(hào)x，即轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值；所述微分運(yùn)算環(huán)節(jié)相應(yīng)的輸出值；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=1nΣj=1mipij-p)/p,]]>即為整個(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，通過機(jī)組的功率測(cè)量回路得到；pij為該串聯(lián)電站第ij臺(tái)機(jī)組出力(即運(yùn)行時(shí)的功率)，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)，是設(shè)定的；對(duì)于第i＝1級(jí)至第i＝n-1級(jí)，尚需要增加一個(gè)輸入信號(hào)，即i級(jí)與i+1級(jí)電站之間的特征點(diǎn)水位與其參考(給定)值之差的相對(duì)值hi；所述第2比較器對(duì)于所述調(diào)節(jié)器共有 第1積分運(yùn)算環(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，Tmij為機(jī)組i的液壓放大裝置的時(shí)間常數(shù)，單位為秒。對(duì)于所述調(diào)節(jié)器共有 個(gè)積分運(yùn)算環(huán)節(jié)；第3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，對(duì)于所述調(diào)節(jié)器，該第3比較器共有 第2積分運(yùn)算環(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，Tyij為機(jī)組ij的接力器時(shí)間常數(shù)，單位為秒，而該第2積分運(yùn)算環(huán)節(jié)輸出信號(hào)則反饋至所述相應(yīng)的第3比較器的輸入端，該第2積分運(yùn)算環(huán)節(jié)輸出yij為機(jī)組ij的接力器行程偏差相對(duì)值，即以第ij臺(tái)機(jī)組接力器的最大行程為基準(zhǔn)值的第ij臺(tái)機(jī)組的接力器行程的偏差相對(duì)值。
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)器是在該梯級(jí)串聯(lián)電站所有機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行基礎(chǔ)上應(yīng)用的，即以設(shè)定的梯級(jí)電站系統(tǒng)的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)與梯級(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)速及站間水位偏差(最下游電站機(jī)組該偏差值取零)相對(duì)值作比較，從而不僅使站間水位控制在指定值，而且該梯級(jí)串聯(lián)電站總功率與穩(wěn)態(tài)頻率(轉(zhuǎn)速)之間具有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)外部電力系統(tǒng)對(duì)該串聯(lián)電站的負(fù)荷分配；還在于引入轉(zhuǎn)速偏差相對(duì)值外再輔以所述梯級(jí)電站系統(tǒng)部分狀態(tài)量權(quán)值之和，經(jīng)過比較，作為系統(tǒng)的控制量，并利用復(fù)歸環(huán)節(jié)(實(shí)際微分環(huán)節(jié))消除穩(wěn)態(tài)殘差；還在于機(jī)組間的出力分配，通過保證站間流量平衡、水位得到控制的基礎(chǔ)上通過調(diào)節(jié)來(lái)完。
文檔編號(hào)F03B15/14GK101042107SQ20071006429
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者陳乃祥, 樊紅剛, 朱淵岳, 孫志祥, 唐劍虹, 范維維 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 四川川投田灣河開發(fā)有限責(zé)任公司