[发明专利]一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置

说明书

本申请公开了一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置，通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)；采集接力器行程参数，根据接力器行程参数确定反馈值H；输入导叶开度定值M，通过串联积分控制标准确定控制电压输出值u；将反馈值H与导叶开度定值代入积分清零控制标准进行判断，根据判断结果确定是否需要对积分清零；将控制电压输出值u传输到数据传输控制单元，接力器进行移动。由此能够提高控制电压的有效输出，在输出电压过小时，能够提高导叶开度控制的准确性，并控制接力器行程速度，并确保导叶开度的稳定性。

技术领域

本发明涉及水电站自动控制领域，具体涉及一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置。

背景技术

水轮发电机组，由水轮机、连接轴和发电机组成，其转速和功率的控制关键在于水轮机的出力调节。水轮机转速和出力的控制和调节与导叶开度的大小有关，当水轮机启动时，打开水轮机导叶，高处的水经过水轮机导叶冲击推动水轮机叶轮转盘，通过将势能转换为机械能，带动发电机旋转，将机械能转换为机组旋转动能。当水轮发电机组并网时，由于机组转速(频率)与电网频率同步，不再变化；当调节导叶开度大小时，改变的机械能不再转换为机组旋转动能，而是发电机输出功率。因此，在水轮机调节系统中，控制核心就是对导叶开度大小的控制。当水轮机转速高于设定转速则要通过调速器将导叶开度减小以减少上游来水流量从而使水轮机转速降低。反之，当水轮机转速低于设定转速则要通过调速器将导叶开度增加以使水轮机的转速增加以恢复到设定的转速。功率调节，同理。因此需要控制导叶开度控制的准确性和导叶开度的速动性。导叶开度具体是指导叶出口边与相邻导叶之间的最短距离，而由于在实际中导叶开度的大小很测量，因此在水电行业内，一般是将接力器行程等效为导叶开度。

接力器是调速器是水轮机调速器中重要的组成部分，水轮调速器用于自动调节水轮发电机组的转速，使其保持在额定转速允许偏差内运转，以满足电网对频率质量的要求。而其中接力器是与水轮机导水机构的控制环采用摇杆连接，根据流量、出力情况调节导水机构的导叶开度大小。

现有的水轮机调节系统和装置(如图1所示)，其中对于导叶开度的控制均采取的是纯比例控制，即通过导叶开度给定和导叶开度反馈，做差值计算，两者的偏差值经过一个纯比例环节，输出一个控制信号，该信号经过功率放大，驱动电液转换器，电液转换器再驱动主配压阀，主配压阀驱动接力器，从而带动导叶开或关。但由于机械设备加工、安装和实际需要，存在一定的死区，这些死区会削弱纯比例控制输出电压的作用效果，从而达不到导叶开度的精准控制要求。

此外导叶开度的速动性与配压阀的阀芯位移有关，主配阀芯位移的大小和控制电压的大小有关。所以只要控制输出电压的大小，就能控制接力器的移动速度。如果仅采用纯比例环节控制方法，控制电压大小，当在大偏差时，输出电压可以保证速度；当在小偏差时，输出电压就很微弱，就很难保证接力器的移动速度，从而达不到导叶开度的速动性要求。

现有技术还有一类控制方法，在纯比例控制的反馈环节中增加一个增益系数补偿，通过调整反馈增益系数，使导叶反馈环节接近开环，来提高控制电压的有效输出，尽量缩小导叶开度给定和其反馈的最终偏差(如图2所示)。但根据实践证明，这种控制方法经验性过强，在不同的系统中，由于增益系数不同，因此不便于调试和维护，实施效果不佳。

根据上述现有技术导叶开度控制的问题，需要解决输出电压较小时，导叶开度定值和其反馈值的最终偏差较高，接力器行程控制的准确性较低的问题，从而确保导叶开度的稳定性。

发明内容

本发明提供一种水轮机导叶开度的控制方法及控制装置，解决现有技术中，当输出电压较小时，导叶开度定值和其反馈值的最终偏差较高，接力器行程控制的准确性较低的问题。为了解决上述技术问题，一种水轮机导叶开度的控制方法，所述方法包括：

通过水轮机调速器扰动试验确定积分输出限幅(DB1,DB2)；

采集接力器行程参数，根据所述接力器行程参数确定反馈值H；