[发明专利]一种基于蜗壳水压的调速器水头计算补偿系统和方法

说明书

本发明涉及一种基于蜗壳水压的调速器水头计算补偿系统和方法，该方法包括机组蜗壳进口和出口压力信号与电流信号转换；机组蜗壳进口和出口压力换算后电流信号与计算码值转换；计算码值与调速器水头转换。本发明降低了维护人员的工作量，同时降低了因调速器水头异常及计算不准确导致机组非停、过负荷运行的风险。

技术领域

本发明属于水电站调速器控制领域，尤其是一种基于蜗壳水压的调速器水头计算补偿系统和方法。

背景技术

调速器水头是水轮机的基本参数，主要用于计算调速器空载开度、空载开限及导叶电气开限，对调速器精确控制水轮发电机安全、稳定运行具有重要作用。

调速器水头控制模式有调速器人工水头、自动水头两种，正常运行时，以调速器自动水头为主，人工水头为备用。

目前水电行业调速器自动水头普遍采用直采水头传感器进行采集，经过水位测量屏数据处理换算后的水头，即通过水位测量屏直接采集水电站大坝坝上水位和坝下水位，将坝上水位和坝下水位做差，经过数据处理后作为调速器自动水头。存在问题如下：

1、水电站大坝坝上水位和坝下水位落差较大，例如某些水电站坝上水位高至1245m，坝下水位低至991m，落差高达254m，通过直采水头传感器进行采集将产生较大误差；

2、受环境和天气影响，水电站大坝坝上水位和坝下水位波动较大，通过直采水头传感器进行采集将产生较大误差；

3、坝下水位随运行机组台数的不同而变幅较大，例如某些电站全负荷时段机组全部运行时坝下水位高至998m，低负荷时段单机运行时坝下水位低至991m，落差高达7m，通过直采水头传感器进行采集将产生较大误差；

4、目前调速器水头计算环节较多，从直采水头传感器采集到水位测量屏数据处理运算后输入到监控系统，再由监控系统下发给调速器，多环节水头计算容易产生因不确定因素导致的误差，同时也增加了设备成本和工作人员的维护量；

5、水电站大坝坝上水位和坝下水位落差较大，其直采水头传感器安装位置特殊性，水头信号测量源到调速器传输距离远，不利于工作人员进行设备安装及维护；

调速器自动水头异常或计算不准确将导致机组开机失败、开机过速、并网失败、机组过负荷等情况发生，对水轮发电机组及电力系统安全、稳定运行造成严重威胁。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于蜗壳水压的调速器水头计算补偿系统和方法，降低了维护人员的工作量，同时降低了因调速器水头异常及计算不准确导致机组非停、过负荷运行的风险。

本发明的技术方案具体如下：

一种基于蜗壳水压的调速器水头计算补偿系统，包括采集器和处理器，采集器从机组蜗壳进口和出口位置分别获取第一压力信号P1和第二压力信号P2；

处理器将第一压力信号P1和第二压力信号P2与电流信号转换，将0～Pmax压力信号对应标定为4～20mA；将蜗壳获取压力信号转换成电流信号，按下式进行：

I1＝[(20-4)*P1/Pmax]+4；

I2＝[(20-4)*P2/Pmax]+4；

将机组蜗壳进口和出口压力换算后电流信号与计算码值转换，将4～20mA对应标定为计算码值范围θmin～θmax；将电流信号转换成计算码值，按下式进行：

θ1＝[(θmax-θmin)*(I1-4)/(20-4)]+θmin；

θ2＝[(θmax-θmin)*(I2-4)/(20-4)]+θmin；

将计算码值与调速器水头转换，将计算码值范围θmin～θmax对应标定为调速器水头范围0～β米；将计算码值转换成调速器水头，按下式进行：