水轮机快频调节方法、装置与流程

本发明涉及一种水力发电，是一种水轮机快频调节方法、装置。

背景技术：

1、现有水轮发电机组控制方式有开度控制和功率控制两种，其中开度控制是以水轮机的导叶开度为控制目标，控制过程比较稳定，但无法实现功率闭环，功率控制是以功率为控制目标，但是受水位波动、尾水水位和水锤效应等水力因素影响，控制参数设置不当容易引起电网低频震荡，尤其是水力发电占比较大的区域。

2、现有水轮发电机组控制方式常用约200ms至500ms的频率采集响应时间，因此由于扫描周期过长而易导致未采集到电网频差峰值的概率，进一步的，现有水轮发电机组控制方式不能及时记录存储工况不稳定和工况稳定时的导叶开度和功率的对应曲，使得不能闭环 监测功率开环控制（开度控制）调整是否到位等问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种水轮机快频调节方法、装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有水轮机一次调频控制装置存在的易受季节性水头、尾水水位等水力因素影响，造成调频过量的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种水轮机快频调节方法，所述水轮机快频调节方法并行于水轮机调速器，所述方法包括：

3、判断水轮发电机组的频差是否超过频率调节死区；

4、响应于是，结合频差和导叶开度-负荷对应曲线，执行水轮发电机组一次调频，其中导叶开度-负荷对应曲线为最近一段时间内水轮发电机组在稳定工况下的导叶开度-负荷对应曲线；

5、根据水轮发电机组一次调频输出的导叶开度指令控制水轮发电机组进行导叶开度调节。

6、下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

7、上述响应于水轮发电机组的频差超过频率调节死区，结合频差和导叶开度-负荷对应曲线，执行水轮发电机组一次调频，包括：

8、根据频差确定需要负荷变化量，确定对应的导叶开度指令；

9、调取导叶开度-负荷对应曲线，并基于导叶开度-负荷对应曲线调节与负荷变化量对应的导叶开度；

10、输出调节后的导叶开度指令至水轮发电机组。

11、上述基于导叶开度-负荷对应曲线调节与负荷变化量对应的导叶开度，包括：将本次调频的导叶开度指令与导叶开度-负荷对应曲线进行比较，判断该导叶开度指令在导叶开度-负荷对应曲线中对应的负荷变化量与该导叶开度指令自身负荷变化量之差是否满足设定要求，大于设定要求则相应的减少开度指令，小于设定要求则增加开度指令。

12、上述判断水轮发电机组的频差是否超过频率调节死区，包括：

13、根据设定的时间间隔，基于高速频率采集方式采集电网频率；

14、基于设定的频率阈值，确定对应的频差，即水轮发电机组的频差；

15、判断水轮发电机组的频差是否超过频率调节死区。

16、上述还包括根据存储的导叶开度-负荷对应曲线，调整功率分配策略，包括：

17、调取所有水轮发电机组的导叶开度-负荷对应曲线，并进行比较；

18、基于比较结果，筛选得到相同开度下负荷高于设定值的水轮发电机组；

19、基于筛选后得到的水轮发电机组，调整功率分配策略。

20、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种水轮机快频调节装置，所述水轮机快频调节装置异构并行于水轮机调速器，所述装置包括：

21、核心处理单元，判断水轮发电机组的频差是否超过频率调节死区，响应于是，结合频差和导叶开度-负荷对应曲线，执行水轮发电机组一次调频，其中导叶开度-负荷对应曲线为最近一段时间内水轮发电机组在稳定工况下的导叶开度-负荷对应曲线；

22、数据存储单元，存储和更新所有水轮发电机组的最近一段时间内水轮发电机组在稳定工况下的导叶开度-负荷对应曲线；

23、数据通信单元，搭建核心处理单元与外部设备的通信链路，传输快频调节数据，其中快频调节数据包括导叶开度指令、导叶开度-负荷对应曲线、采集到的电网频率数据。

24、下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

25、上述核心处理单元，包括：

26、判断模块，判断水轮发电机组的频差是否超过频率调节死区；

27、一次调频模块，基于导叶开度-负荷对应曲线调节与负荷变化量对应的导叶开度，包括：将本次调频的导叶开度指令与导叶开度-负荷对应曲线进行比较，判断该导叶开度指令在导叶开度-负荷对应曲线中对应的负荷变化量与该导叶开度指令自身负荷变化量之差是否满足设定要求，大于设定要求则相应的减少开度指令，小于设定要求则增加开度指令；

28、策略优化模块，根据存储的导叶开度-负荷对应曲线，调整功率分配策略，包括：调取所有水轮发电机组的导叶开度-负荷对应曲线，并进行比较；基于比较结果，筛选得到相同开度下负荷高于设定值的水轮发电机组；基于筛选后得到的水轮发电机组，调整功率分配策略。

29、上述还包括高频采集单元，根据设定的时间间隔，基于高速频率采集方式采集电网频率。

30、上述还包括上位机，基于数据通信单元与核心处理单元通信，接收、存储、分析核心处理单元发送的快频调节数据包括导叶开度指令、导叶开度-负荷对应曲线、采集到的电网频率数据。

31、本发明引入动态更新的最近一段时间内同一电厂同类型水轮发电机组在稳定工况下的导叶开度-负荷对应曲线，避免了水轮发电机组受季节性水头、尾水水位等水力因素影响功率调节，兼顾了开度控制的稳定性和功率控制的精确性，并利用导叶开度-负荷对应曲线二次调整一次调频输出的导叶开度指令，使其符合实际水轮发电机组及实际工况，消除现有水轮发电机组一次调频过程中，开度控制回路容易受水力因素影响导致功率调整不到位的问题，使得水轮发电机组调频更加准确，提高了水力发电厂的水资源利用效率。

技术特征：

1.一种水轮机快频调节方法，其特征在于，所述水轮机快频调节方法并行于水轮机调速器，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的水轮机快频调节方法，其特征在于，所述响应于水轮发电机组的频差超过频率调节死区，结合频差和导叶开度-负荷对应曲线，执行水轮发电机组一次调频，包括：

3.根据权利要求2所述的水轮机快频调节方法，其特征在于，所述基于导叶开度-负荷对应曲线调节与负荷变化量对应的导叶开度，包括：将本次调频的导叶开度指令与导叶开度-负荷对应曲线进行比较，判断该导叶开度指令在导叶开度-负荷对应曲线中对应的负荷变化量与该导叶开度指令自身负荷变化量之差是否满足设定要求，大于设定要求则相应的减少开度指令，小于设定要求则增加开度指令。

4.根据权利要求1或2或3所述的水轮机快频调节方法，其特征在于，所述判断水轮发电机组的频差是否超过频率调节死区，包括：

5.根据权利要求1或2或3所述的水轮机快频调节方法，其特征在于，还包括根据存储的导叶开度-负荷对应曲线，调整功率分配策略，包括：

6.根据权利要求4所述的水轮机快频调节方法，其特征在于，还包括根据存储的导叶开度-负荷对应曲线，调整功率分配策略，包括：

7.一种应用如权利要求1至6中任意一项所述方法的水轮机快频调节装置，其特征在于，所述水轮机快频调节装置异构并行于水轮机调速器，所述装置包括：

8.根据权利要求7所述的水轮机快频调节装置，其特征在于，所述核心处理单元，包括：

9.根据权利要求7或8所述的水轮机快频调节装置，其特征在于，还包括高频采集单元，根据设定的时间间隔，基于高速频率采集方式采集电网频率。

10.根据权利要求7或8所述的水轮机快频调节装置，其特征在于，还包括上位机，基于数据通信单元与核心处理单元通信，接收、存储、分析核心处理单元发送的快频调节数据包括导叶开度指令、导叶开度-负荷对应曲线、采集到的电网频率数据。

技术总结本发明涉及一种水力发电技术领域，是一种水轮机快频调节方法、装置，包括判断水轮发电机组的频差是否超过频率调节死区；结合频差和导叶开度‑负荷对应曲线，执行水轮发电机组一次调频，其中导叶开度‑负荷对应曲线为最近一段时间内水轮发电机组在稳定工况下的导叶开度‑负荷对应曲线；根据水轮发电机组一次调频输出的导叶开度指令控制水轮发电机组进行导叶开度调节。本发明利用导叶开度‑负荷对应曲线二次调整一次调频输出的导叶开度指令，使其符合实际水轮发电机组及实际工况，消除现有水轮发电机组一次调频过程中，开度控制回路容易受水力因素影响导致功率调整不到位的问题，使得水轮发电机组调频更加准确，提高了水力发电厂的水资源利用效率。技术研发人员：祁伟,高佳,米光福,杨春旭,王巧珍,吴玉华,王鲁东,苏海鹏受保护的技术使用者：国网新疆电力有限公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/26