一种巨型水电站机组自动倒换方法及系统

技术领域

本发明涉及水电站技术领域，特别是一种巨型水电站机组自动倒换方法及系统。

背景技术

巨型水力发电厂机组台数多，同时由于水轮发电机组具备启停方便快捷、运行安全稳定等特点，水轮发电机组常作为电力系统调峰调频任务的首选。另外，电网低负荷时期水电厂常面临机组备用时间长及临时消缺等需进行临时机组倒换的工作。以上工作，均涉及水轮发电机组倒换操作。

机组倒换操作中，需运行人员进行发电机出口刀闸、技术供水、单机AGC投退、单机AVC投退、允切压板投退、机组间负荷倒换、机组开机、机组停机等操作。操作过程较为繁琐，负荷倒换过程安全要求极高，对倒机组总有功需平滑稳定，以降低对电网安全运行的影响。同时，操作过程耗费大量人员与时间，在机组检修期，人员配置紧张问题凸显。因此，对巨型水电站机组自动倒换方法的研究是非常必要的。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的一种巨型水电站机组自动倒换方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的问题是：如何设计巨型水电站机组自动倒换方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种巨型水电站机组自动倒换方法，包括，根据需求设置所需机组号及参数；机组倒换功能自动检查aF开机至空载条件、bF正常停机条件、加切机组、停切机组及两台机总有功；执行机组自动倒换流程。

作为本发明所述一种巨型水电站机组自动倒换方法的一种优选方案，其中：所述设置所需机组号及参数包括，机组倒换功能设置界面包含，计划开机机组号、计划停机机组号、加切机组号、停切机组号、两台机总有功设置功能，操作员根据实际开停机需求自行进行设置，为避免误操作，在机组倒换功能设置界面设置单机机组倒换软压板，有且仅有两台机的机组倒换软压板投入，机组倒换功能正常使用。

作为本发明所述一种巨型水电站机组自动倒换方法的一种优选方案，其中：所述机组倒换功能自动检查包括，自动检查aF开机至空载条件满足、bF正常停机条件满足，并检查加切机组已设置、停切机组已设置及两台机总有功已设置，检查完毕，监控模块报机组倒换开aF、停bF条件满足，且机组倒换功能设置界面中开aF、停bF条件满足状态指示灯点亮，机组倒换功能设置界面中机组自动倒换流程点击启动并确认，开始执行机组自动倒换流程。

作为本发明所述一种巨型水电站机组自动倒换方法的一种优选方案，其中：所述机组自动倒换流程包括，合上计划开机机组aF发电机出口刀闸，若满足aF发电机出口刀闸20a1合闸态&aF开机至并网条件，则进行发aF开机至并网令；发aF开机至并网令，aF开机流程启动并执行，开机至并网令下发后，监控模块报进入aF开机过程并自动监视流程执行，aF机组并网后，监控模块报相应信号，若开机过程发生故障，则流程自动退出，若步骤执行完成，则判断发电机出口开关和机组有功状态；若发电机出口开关合闸&机组有功≥10MW，则将aF有功设置为20MW，无功设置为10MVar，执行完成后，判断aF机组有功、aF机组无功及加切机组；若aF机组有功≥15MW&F机组无功≥5MVar&加切机组为aF，则投入AGC画面中xF允切压板，执行完成后，进行退bF单机AGC操作；若aF机组有功≥15MW&aF机组无功≥5MVar&加切机组不为aF，则进行退bF单机AGC，若bF单机AGC已退出，则进行aF增负荷、bF减负荷操作；aF增负荷、bF减负荷同时操作，监控模块发令bF有功调减步长为50MW，aF有功调增步长为50MW，到达机组有功设定值死区5MW内并保持一定时间5s，两台机组总有功保持不变，若调节中发生超时，则自动退出流程；若两台机负荷进入预设范围并保持一定时间，则判断bF机组有功和停切机组。

作为本发明所述一种巨型水电站机组自动倒换方法的一种优选方案，其中：所述判断bF机组有功和停切机组包括，若bF机组有功≤切机定值&停切机组为bF，则进行退出AGC画面bF允切压板操作，若AGC画面bF允切压板已退出，则进行aF增负荷、bF减负荷操作；若bF机组有功≤切机定值&停切机组不为bF，则进行aF增负荷、bF减负荷操作，执行完成aF增负荷、bF减负荷后，判断aF机组有功和加切机组；若aF机组有功≥切机定值&加切机组为aF，则投入AGC画面中aF允切压板，若AGC画面中aF允切压板已投入，则进行aF增负荷、bF减负荷操作，执行完成后，判断bF机组有功和无功。

作为本发明所述一种巨型水电站机组自动倒换方法的一种优选方案，其中：所述判断bF机组有功和无功包括，若bF机组有功≤25MW&bF机组无功≤10MVar，则进行退出bF单机AVC操作，判断bF单机AVC、bF有功和停切机组；若bF单机AVC退出&bF有功≤25MW&停切机组不为bF，则退出AGC画面yF允切压板，若AGC画面yF允切压板已退出，则发bF停机令；若bF单机AVC退出&bF有功≤25MW&停切机组为bF，则发bF停机令，执行完成后判断bF机组GCB和定子电流，若bF机组GCB分闸&定子电流≤20A，则拉开20b1，投aF单机AGC，若bF机组发电机出口刀闸20b1分闸&机组转速≤1％Ne&机组技术供水停运&aF单机AGC已投入，则停机；所述发bF停机令包括，监控模块发bF停机至全停令，bF停机流程启动并执行，停机令下发后，监控模块报进入bF停机过程并自动监视流程执行，bF机组发电机出口开关分闸、全停后，监控模块报相应信号，停机过程发生故障，流程自动退出。

作为本发明所述一种巨型水电站机组自动倒换方法的一种优选方案，其中：所述自动倒换流程还包括设置开、停机机组号，机组开机，负荷倒换，机组停机及流程可人为干预功能；所述设置开、停机机组号由操作员确定计划开机机组、计划停机机组、加切机组、停切机组，并由操作员自行设置与修改；所述机组开机包括，机组开机流程自动启动，无需人为干预，且流程启动后自行判断机组是否到目标状态；所述负荷倒换包括，计划开机机组调增负荷、计划停机机组调减负荷过程完全自动化，两台机总负荷设置为固定值，减少对电网安全运行的影响，负荷调节过程中进行自动计算，两台机均到达目标点后，进行下一次调节；所述机组停机包括，机组停机流程自动启动，无需人为干预，且流程启动后自行判断机组是否到目标状态；所述流程可人为干预即具备操作人员可随时退出机组倒换流程的功能。

本发明的另外一个目的是提供一种巨型水电站机组自动倒换方法的系统，其能通过构建自动倒换系统，充分调动了巨型水电站机组自动倒换能力。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种巨型水电站机组自动倒换系统，包括，监控模块、通信模块及控制模块；所述监控模块监视整个机组倒换过程中各个步骤的执行情况，并根据设定的条件判断是否满足倒换的要求，还负责向其他系统发出指令，控制设备的运行状态，确保倒换过程的安全可靠性；所述通信模块用于实现不同系统之间的数据传输和信息交换，将监控模块、控制模块连接起来，相互传递状态信息和指令，确保系统的协调运行；所述控制模块用于执行倒换流程中的各个步骤，并确保正确的操作顺序和时序，接收监控模块发出的指令并控制设备的运行状态，如合闸、分闸、设置机组参数。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述一种巨型水电站机组自动倒换方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述一种巨型水电站机组自动倒换方法的步骤。

本发明有益效果为通过该巨型水电站机组自动倒换方法，可实现增负荷、减负荷操作同时进行，机组间负荷平稳对倒，每步调节到位后方进行下一步调节，单次负荷倒换幅度小，对总负荷影响小。当两台机总负荷偏离设定值时，自动退出流程并报警，确保对倒机组负荷偏差对总负荷影响在预定范围内。通过该巨型水电站机组自动倒换方法，可实现机组开机、机组停机命令及全过程监视，且全过程均具备故障报警并退出流程的功能。开机至并网令下发后，监控模块报信号并自动监视流程执行，机组并网后，监控模块报相应信号。开机过程发生故障，流程自动退出。监控模块发停机至全停令，停机流程启动并执行，停机令下发后，监控模块报信号并自动监视流程执行，机组发电机出口开关分闸及全停后，监控模块报相应信号。停机过程发生故障，流程自动退出。通过该巨型水电站机组自动倒换方法，将大量人工操作步骤转化为自动化流程实现，提升运行人员工作效率。减少运行人员频繁切换监控模块画面操作，避免误操作风险的发生，提高设备运行可靠性。通过该巨型水电站机组自动倒换方法，有效节约运行人员时间，在机组检修期，人员配置紧张问题将不复存在，进一步提升设备安全稳定运行水平。通过该巨型水电站机组自动倒换方法，保持倒换机组总负荷不变，在不影响电网运行安全的前提下实现自动对倒，安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一个实施例提供的一种巨型水电站机组自动倒换方法的整体流程图。

图2为本发明第一个实施例提供的一种巨型水电站机组自动倒换方法的上半流程图。

图3为本发明第一个实施例提供的一种巨型水电站机组自动倒换方法的下半流程图。

图4为本发明第二个实施例提供的一种巨型水电站机组自动倒换系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方其中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1～图3，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种巨型水电站机组自动倒换方法，包括：

机组倒换功能设置界面包含：计划开机机组号、计划停机机组号、加切机组号、停切机组号、两台机总有功等设置功能，用于操作员根据实际开停机需求自行进行设置，同时为避免误操作，在该界面设置单机机组倒换软压板，有且仅有两台机的机组倒换软压板投入，该功能方可正常使用。

所需机组号及参数设置完毕，该功能自动检查“aF开机至空载条件”满足、“bF正常停机条件”满足，并检查加切机组已设置、停切机组已设置、两台机总有功已设置，以上条件检查完毕，监控模块报“机组倒换：开aF、停bF条件满足”，且机组倒换功能设置界面中“开aF、停bF条件满足”状态指示灯点亮。机组倒换功能设置界面中“机组自动倒换流程”点击启动并确认，该流程开始执行。

如图2所示，步骤一STEP1、合上计划开机机组aF发电机出口刀闸。监控模块发令合上aF发电机出口刀闸20a1，该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：(aF发电机出口刀闸20a1合闸态)&(“aF开机至并网条件”满足)。

步骤二STEP2、发aF开机至并网令。监控模块发aF开机至并网令，aF开机流程启动并执行，开机至并网令下发后，监控模块报“进入aF开机过程”并自动监视流程执行，aF机组并网后，监控模块报相应信号。开机过程发生故障，流程自动退出。该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：(发电机出口开关合闸)&(机组有功≥10MW)。

步骤三STEP3、将aF有功设置为20MW，无功设置为10MVar。监控模块发令将aF有功设置为20MW，无功设置为10MVar。该步骤执行完成后，若加切机组为aF，下一步就绪的判断条件为：(aF机组有功≥15MW)&(aF机组无功≥5MVar)&(加切机组为aF)；若加切机组不为aF，则满足以下条件后：(aF机组有功≥15MW)&(aF机组无功≥5MVar)&(加切机组不为aF)，跳转至STEP5。

步骤四STEP4、投入AGC画面中xF“允切”压板。监控模块发令投入AGC画面中xF允切压板。该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：AGC画面中xF“允切”压板已投入。

步骤五STEP5、退bF单机AGC。监控模块发令退出bF单机AGC，该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：bF单机AGC已退出。

步骤六STEP6、aF增负荷、bF减负荷操作。本步负荷增减操作需同时进行，两台机组总有功保持不变，以减少对电网安全运行的影响。调节过程中，两台机负荷进入预设范围并保持一定时间即可进入下一步调节，调节中若发生超时，则自动退出流程。监控模块发令bF有功调减步长为50MW，aF有功调增步长为50MW，到达机组有功设定值死区内(5MW)并保持一定时间(5s)后，立即开始下一次有功调节。该步骤执行完成后，若停切机组为bF，下一步就绪的判断条件为：(bF机组有功≤切机定值)&(停切机组为bF)；若停切机组不为bF，则满足以下条件后：(bF机组有功≤切机定值)&(停切机组不为bF)，跳转至STEP8。死区，巨型水轮发电机组需配合电网进行一次调频，一次调频过程中，机组通常有3～4MW的负荷变化。

步骤七STEP7、退出AGC画面bF“允切”压板。监控模块发令退出AGC画面bF“允切”软压板，该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：AGC画面bF“允切”压板已退出。

步骤八STEP8、aF增负荷、bF减负荷操作。本步负荷增减操作需同时进行，两台机组总有功保持不变，以减少对电网安全运行的影响。调节过程中，两台机负荷进入预设范围并保持一定时间即可进入下一步调节，调节中若发生超时，则自动退出流程。监控模块发令bF有功调减步长为50MW，aF有功调增步长为50MW，负荷增减操作同时进行，到达机组有功设定值死区内(5MW)并保持一定时间(5s)后，立即开始下一次有功调节。该步骤执行完成后，若加切机组为aF，下一步就绪的判断条件为：(aF机组有功≥切机定值)&(加切机组为aF)；若加切机组不为aF，则满足以下条件后：(aF机组有功≥切机定值)&(加切机组不为aF)，跳转至STEP10。

步骤九STEP9、投入AGC画面中aF“允切”压板。监控模块发令投入AGC画面中aF“允切”压板，该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：AGC画面中aF“允切”压板已投入。

如图3所示，步骤十STEP10、aF增负荷、bF减负荷操作。本步负荷增减操作需同时进行，两台机组总有功保持不变，以减少对电网安全运行的影响。调节过程中，两台机负荷进入预设范围并保持一定时间即可进入下一步调节，调节中若发生超时，则自动退出流程。监控模块发令bF有功调减步长为50MW，aF有功调增步长为50MW，负荷增减操作同时进行，到达机组有功设定值死区内(5MW)并保持一定时间(5s)后，立即开始下一次有功调节，本步将bF有功调整至20MW。该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：(bF机组有功≤25MW)&(bF机组无功≤10MVar)。

步骤十一STEP11、退出bF单机AVC。监控模块发令退出bF单机AVC，若停切机组不为bF，下一步就绪的判断条件为：(bF单机AVC退出)&(bF有功≤25MW)&(停切机组不为bF)。若停切机组为bF，则满足以下条件后：(bF单机AVC退出)&(bF有功≤25MW)&(停切机组为bF)，跳转至STEP13。

步骤十二STEP12、退出AGC画面yF允切压板。监控模块发令退出AGC画面yF允切压板，该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：AGC画面yF“允切”压板已退出。

步骤十三STEP13、发bF停机令。监控模块发bF停机至全停令，bF停机流程启动并执行，停机令下发后，监控模块报“进入bF停机过程”并自动监视流程执行，bF机组发电机出口开关分闸、全停后，监控模块报相应信号。停机过程发生故障，流程自动退出。该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：(bF机组GCB分闸)&(定子电流≤20A)。

步骤十四STEP14、拉开20b1，投aF单机AGC。监控模块发令拉开bF发电机出口刀闸20b1，投入aF单机AGC。该步骤执行完成后，下一步就绪的判断条件为：(bF机组发电机出口刀闸20b1分闸)&(机组转速≤1％Ne)&(机组技术供水停运)&(aF单机AGC已投入)。

设置开、停机机组号，由操作员确定计划开机机组、计划停机机组、加切机组、停切机组，并由操作员自行设置与修改。机组开机，机组开机流程自动启动，无需人为干预，且流程启动后自行判断机组是否到目标状态。负荷倒换，计划开机机组调增负荷、计划停机机组调减负荷过程完全自动化，两台机总负荷设置为固定值，减少对电网安全运行的影响，负荷调节过程中能进行自动计算，两台机均到达目标点后，方可进行下一次调节。机组停机，机组停机流程自动启动，无需人为干预，且流程启动后自行判断机组是否到目标状态。流程可人为干预，即具备操作人员可随时退出机组倒换流程的功能。

实施例2

参照图4，为本发明第二个实施例，其不同于前一个实施例的是，提供了一种巨型水电站机组自动倒换系统，包括：监控模块、通信模块及控制模块。

监控模块监视整个机组倒换过程中各个步骤的执行情况，并根据设定的条件判断是否满足倒换的要求，还负责向其他系统发出指令，控制设备的运行状态，确保倒换过程的安全可靠性。

通信模块用于实现不同系统之间的数据传输和信息交换，将监控模块、控制模块连接起来，相互传递状态信息和指令，确保系统的协调运行。

控制模块用于执行倒换流程中的各个步骤，并确保正确的操作顺序和时序，接收监控模块发出的指令并控制设备的运行状态，如合闸、分闸、设置机组参数。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方其中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方其中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

实施例3

本发明第三个实施例，其不同于前两个实施例的是：为对本发明中采用的技术效果加以验证说明，以验证本方法所具有的真实效果。

机组倒换操作中，需运行人员进行发电机出口刀闸、技术供水、单机AGC投退、单机AVC投退、允切压板投退、机组间负荷倒换、机组开机、机组停机等操作。操作过程较为繁琐，负荷倒换过程安全要求极高，对倒机组总有功需平滑稳定，以降低对电网安全运行的影响。同时，操作过程耗费大量人员与时间，在机组检修期，人员配置紧张问题凸显。

我方发明方法设置开、停机机组号，由操作员确定计划开机机组、计划停机机组、加切机组、停切机组，并由操作员自行设置与修改。机组开机，机组开机流程自动启动，无需人为干预，且流程启动后自行判断机组是否到目标状态。负荷倒换，计划开机机组调增负荷、计划停机机组调减负荷过程完全自动化，两台机总负荷设置为固定值，减少对电网安全运行的影响，负荷调节过程中能进行自动计算，两台机均到达目标点后，方可进行下一次调节。机组停机，机组停机流程自动启动，无需人为干预，且流程启动后自行判断机组是否到目标状态。流程可人为干预，即具备操作人员可随时退出机组倒换流程的功能。

本实施例利用传统方法和我方发明方法同时进行机组倒换，其检测对比结果如下表所示：

表1传统方法与我方发明方法对比表

通过上述对比结果可以看出，我方发明方法的时间成本为20min比传统方法的40min减少了20min，我方发明方法的人力成本为2人操作，1人监视比传统方法的全程4人操作减少了1人，我方发明方法的运行人员工作效率为91％比传统方法的56％增加了35％，同时我方发明方法对电网安全运行无影响，而传统方法负荷倒换期间，存在负荷波动的可能。

通过我方发明方法的巨型水电站机组自动倒换方法，有效节约运行人员时间，在机组检修期，人员配置紧张问题将不复存在，进一步提升设备安全稳定运行水平。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。