[发明专利]一种监测发电机组效率的水轮机调速器控制方法和装置

说明书

本发明公开了一种监测发电机组效率的水轮机调速器控制方法和装置，包括步骤：根据发电机功率、流量和机组水头数据计算水轮发电机组实时效率；将水轮发电机组实时效率与当前机组水头下的理论机组效率相减，如果偏差超过设定阈值，则发出报警信号；否则，根据特征水头和对应的最优效率开度得到当前机组水头的最优效率开度，进而调节导叶开度，使机组在当前水头的最高效率下运行，即保证机组在“最优效率模式”下运行。本发明能够实时监测机组效率并在正常效率下自动根据水头调节导叶开度，使机组能够在当前水头的最高效率下运行。

技术领域

本发明涉及水轮机调速器技术领域，具体涉及一种监测发电机组效率的水轮机调速器控制方法和装置。

背景技术

当今世界各国把开发水电放在了能源开发的优先位置，水轮机作为水轮发电机组最为关键的部件之一，水轮机的效率直接影响着整个机组的效益。水电站每年都会专门做水轮机效率试验，缺乏对于机组效率实时监测的常规手段。

对于机组的效率试验，电站一般是例行检测是否合格，或者根据总体运行情况决定是否进行整体优化，并不会通过改变单台机组的运行工况，来获取更高实时效率。提高机组效率，可以使有限的水资源发出更多的电能。

水电站在运行的时候，水头是变化的。虽然有设计水头，但机组并不是一定在设计水头下运行，机组的运行水头是一个范围。在不同水头下，水轮机的效率是不同的，一般来说，水轮机在某水头下有最高效率点，在这个水头附近下工作，偏离越远，效率越低。水轮机在某一固定水头下，流量不同效率也不同，若某流量下达到该水头下的最高效率，那么流量偏离越多，效率越低。如果导叶开度不合适，某些水头下可能效率很低。

在水电站建设初期，水轮机选型的时候，水头范围和水轮机效率是重要的选型依据。(优选较大的水头范围内拥有较高效率且能有较高出力的水轮机)

在水电站建成后，设备已经定型，只需要定期做效率试验来检验即可，投产后有时候也会作一些流道或者叶片的优化来提高效率。

调速器作为水电站所必须的设备，也是水轮机控制的核心设备。实际投产的调速器所控制的水轮机是固定单一的，具有自身运转特性，在不同水头，不同流量工况下，效率是变化的。目前仅有部分电站具有实时监测机组效率的设备，且一般只作参考，不参与控制。目前调速器无法通过自动适应水头变化来提高效率。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种监测发电机组效率的水轮机调速器控制方法和装置，解决了目前调速器无法通过自动适应水头变化来提高效率的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种监测发电机组效率的水轮机调速器控制方法，包括步骤：

根据发电机功率、流量和机组水头数据计算水轮发电机组实时效率；

将水轮发电机组实时效率与当前机组水头下的理论机组效率相减，如果偏差超过设定阈值，则发出报警信号；否则，

根据特征水头和对应的最优效率开度得到当前机组水头的最优效率开度，进而调节导叶开度，使机组在当前水头的最高效率下运行。

进一步的，所述水轮发电机组实时效率，计算公式为：

其中，η为水轮发电机组实时效率，η_T为水轮机效率，η_G为发电机效率，P为发电机功率，单位kW，Q为流量，单位m³/s，H_r为机组水头，单位m。

进一步的，所述根据特征水头和对应的最优效率开度得到当前机组水头的最优效率开度，方法为：根据特征水头和最优效率开度，使用插值修正法得到当前机组水头对应的最优效率开度。