一种轴流转桨式机组的控制方法

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，特别涉及一种轴流转桨式机组的控制方法。

背景技术

现有轴流转桨式机组，有发电、空转、空载运行工况，机组控制也仅有发电－空载－空转－停机、停机－空转－空载－发电的工况转换模式。换言之，现有技术中，轴流转桨式机组没有调相工况，更没有可使得机组从发电工况转换为调相工况的控制方法。

因此，现有的轴流转桨式机组不具备调相工况所拥有的优点，即：在发电机无原动机拖动时，无法从系统吸收少量有功、向系统提供无功功率，也缺乏在保持机组运行的状态下实现稳定及调节电压的能力。同时，也无法快速转换至发电工况，只能够从停机工况缓慢启动，转换为发电工况，无法及时满足系统负荷需求。进一步而言，目前适用于抽水蓄能机组控制技术也不适用于轴流转桨式机组。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种轴流转桨式机组工况转换的控制方法，该方法为轴流转桨式机组增添了调相工况这一运行方式，并提供了发电工况与调相工况相互转换的控制方法。因调调相工况的增添，该方法使得轴流转桨式机组从系统吸收少量有功，向系统提供无功功率，可通过发电机调相确保电网的运行稳定，并满足电网所需要的相位及电压等要求。此外，该工况可实现发电模式快速转换，以更好地满足系统负荷需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种轴流转桨式机组的控制方法，包括：

所述轴流转桨式机组包括控制单元、励磁系统、尾水管和导叶，其特征在于，还包括调速系统和压水系统；控制单元分别与励磁系统、调速系统、压水系统和导叶单独连接；所述压水系统包括压水主阀和补气阀；

包括由发电工况转换为调相工况的步骤，具体为：

降低有功功率，直到功率降至额定功率的预设比例；继续降低机组的有功功率，如延时t

励磁系统依次退出失磁保护、失步保护和逆功率保护；

令调速系统进入调相模式：全关导叶，延时t

令压水系统进入调相模式：启动压水系统，依次开启压水主阀和补气阀，进行压水，延时t

令励磁系统进入调相模式：励磁系统吸收有功功率，发出无功功率；

所述机组转换为调相工况运行。

轴流转桨式机组由调相工况转换为发电工况的步骤，具体为：

关闭补气阀；

压水系统停止运行，延时t

调速系统退出调相模式，转换至频率控制模式；励磁系统退出调相模式，转换至空载模式；

依次为励磁系统投入失磁保护、失步保护和逆功率保护；

调速系统退出调相模式，打开导叶，延时t

延时t

调速系统进入发电模式，所述机组处于发电工况。

可选地，控制单元可为任一能够控制励磁系统、调速系统和压水系统实现相应功能的的控制系统或部件，例如：单元机组协调控制系统CCS、顺序控制系统SCS和分散控制系统DCS。作为一种优选，轴流转桨式机组现采用的现地控制单元能够很好地适配本发明所提供的方法所涉及的轴流转桨式机组。

可选地，实现水位判断的方法有多种，例如：使用液位计实时监测；使用浮球液位开关判断。

可选地，现地控制单元中的过程控制单元通过获取由数据采集处理单元采集的导叶数据对导叶开关状态进行判断。

可选地，现地控制单元中的过程控制单元通过获取由数据采集处理单元采集的功率数据对有功功率和无功功率是否达到预设值进行判断。

优选地，上述每次判断后，因无法继续而返回转换前的工况继续运行。

可选地，现地控制单元中的过程控制单元通过获取由数据采集处理单元采集的功率数据对有功功率是否达到预设值进行判断。

可选地，现地控制单元中的过程控制单元通过获取由数据采集处理单元采集的导叶数据对导叶开关状态进行判断。

可选地，可使用液位计实时监测或使用浮球液位开关实现对尾水管水位的判断。作为一种具体的监测手段或设备，无论是液位器还是浮球液位开关，都与现地控制单元的数据采集处理单元相连接，通过数据采集处理单元将具体数据及判断结果传输至过程控制单元，以作为触动条件使得现地控制单元开启流程的下一步骤。

如上所述，在该技术方案中，相较于传统的轴流转桨式机组，增添了一种新的运行方式，即调相工况。同时，该技术方案详细提供了一种轴流转桨式机组调相工况与发电工况相互转换的控制方法。因调调相工况的增添，该方法使得轴流转桨式机组可从系统吸收少量有功，向系统提供无功功率，并通过发电机调相确保电网的运行稳定，并满足电网所需要的相位及电压等要求。此外，该工况可实现轴流转桨式机组快速转换为发电模式，以更好地满足系统负荷需求。

附图说明

图1是本发明中一种实施例发电工况转调相工况的流程示意图。

图2是本发明中一种实施例调相工况转发电工况的流程示意图。

图3是本发明中一种实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种用于轴流转桨式机组发电工况以与调相工况相互转换的控制方法。需要注意的是，在现有技术中，轴流转桨式机组并不存在调相工况，因此，该控制方法是建立在为轴流转桨式机组创建调相工况基础之上的。众所周知的，作为发电机机组运行的一种工况，调相工况能够通过发电机调相确保电网的运行稳定，并满足电网所需要的相位及电压等要求，并可实现发电模式快速转换，以更好地满足系统负荷需求。

具体而言，本发明的控制方法是建立在轴流转桨式现有机构上进行的，并主要通过现地控制单元进行流程控制，实现两种工况之间的相互转换，并不涉及对现有设备的更改，也不需要增添新的设备。

实施例1

以下实施例提供了一种轴流转浆式机组发电工况转换为调相工况的控制方法，其流程如图1所示：

本实施例的电路结构示意图如图3所示。

当需要将机组转换为调相工况时，首先通过现地控制单元判断机组是否处于发电工况，若是，则流程继续；若不是，则退出流程，返回起点。其中，机组运行工况可根据现地控制单元中的信息显示单元显示的功率信息作进一步判断。

基于上述判断，若机组处于发电工况，则工作人员操作上位机通过现地控制单元逐步降低有功功率，直至有功功率降至额定功率预设比例以下。

当有功功率降至额定功率预设比例以下，上位机发出发电转调相信令s，现地控制单元接收并响应信令s，进一步调整有功功率至预设值。

现地控制单元从接收到信令s开启计时，经时间间隔t

进一步地，现地控制单元依次控制退出失磁保护、失步保护和逆功率保护，并控制调速系统全关导叶，并开启新的计时，进行新一轮的延时判断流程中。经时间间隔t

基于上述判断结果为“导叶处于全关状态”，现地控制单元启动压水系统运行，依次开启压水主阀和补气阀，进行压水，并开启新的计时。经时间间隔t

当水位降低至预设的最低水位时，关闭压水主阀，并通过补气阀控制水位，将尾水管水位控制在轮转之下。

现地控制单元控制励磁系统吸收有功功率，发出无功功率，所述机组进入调相工况，流程结束。此时，调速系统、压水系统和励磁系统均处于调相模式。

实施例2

以下实施例提供了一种轴流转浆式机组调相工况转换为发电工况的控制方法，其流程如图2所示：

本实施例的电路结构示意图如图3所示。

当明确机组处于调相工况后，上位机向现地单元发出调相转发电信令s’。现地控制单元接收并响应所述信令s’，依次控制关闭掉压水主阀和补气阀。补气阀关闭后，现地控制单元控制压水系统退出运行，并对尾水管水位进行延时判断，若达到发电水位，则流程继续。

此处，尾水管水位判断的方法采用浮球液位开关：当水位升高，浮球相应升高，并到达预设垂直位置，触发现地控制单元中数据采集处理单元向过程控制单元反馈当前水位情况。此外，也可以采用液位器对水位进行实时监测。

在此过程中，现地控制单元从控制压水系统退出运行开启计时，经时间间隔t

具体地，当在预设时间间隔t

若现地控制单元从判断尾水管水位达到发电水位，便开启新的计时，并经时间间隔t

基于数据采集处理单元反馈给过程控制单元“导叶不处于全关状态”的判断信息，现地控制单元开启第三次计时，具体而言：经时间间隔t

上述三处判断流程中所涉及的“发出警报”，可采用任何能够起到警示作用的警报手段，例如：铃声警报、播报警报、闪光警报、震动警报等。其中，发出警报的警报装置集成于现地控制单元中的信息显示单元。

基于机组功率判断的结果为“有功功率和无功功率都达到预设值”的前提，现地控制单元控制调速系统进入发电模式，所述机组处于发电工况，流程结束。

其中，与实施例1与实施例2所涉及判断机组功率、导叶开关状态、尾水管水位高低和发出警报的可选方法及装置相同。具体地，在同一机组中，所涉及方法和装置完全一致。所不同的，只是判断的标准会根据工况装换方向的不同进行相应的调整。

可见，在该技术方案中，相较于传统的轴流转桨式机组，增添了一种新的运行方式，即调相工况。同时，该技术方案详细提供了一种轴流转桨式机组调相工况与发电工况相互转换的控制方法。因调调相工况的增添，该方法使得轴流转桨式机组可从系统吸收少量有功、向系统提供无功功率，并通过发电机调相确保电网的运行稳定，并满足电网所需要的相位及电压等要求。此外，该工况可实现轴流转桨式机组快速转换为发电模式，以更好地满足系统负荷需求。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。