[实用新型]水电厂高频预测切机及预测调速装置

说明书

技术领域

本实用新型属于发电机组控制和电网安全控制领域，尤其涉及一种水电厂高频预测切机及预测调速装置。

背景技术

送端电网内的水轮发电机组发出的功率通过电网向受端送电，如果送端电网因故障与受端解列，电网内发电机功率超过了负荷，就会导致孤网频率和机组转速快速上升，由于水电机组一次调频限幅受到国内相关规程规定限制，电网频率很容易超过1.4倍，导致电网主变过激磁跳闸，还会导致电力用户的电动机过速跳闸、电力电子等设备保护跳闸。负荷减少还会进一步加剧转速飞升，最终导致电网失稳，解列时保障孤网高频稳定的控制措施，通常是安全稳定控制系统切机和自动装置高频切机，但是对大机小网系统，这些措施难以保持孤网功率的平衡，必须提升水轮机组调速系统的调节能力，才能控制电网的频率。

 提高调频能力还不能简单采取送端电网机组统一地全部放开一次调频限幅，或提高永态转差系数的方法，根据研究，一次调频限幅放开后，当送端电网解列，由于孤网机组之间特性不同，机组之间会发生功率争夺，导致机组功率和电网频率发生大幅度的振荡。水电机组调速系统承担着电网频率精确调整的任务，PID的积分环节的系数不能过小，在送端电网解列的大扰动情况下，还可能发生超调，导致电网低频切负荷。一次调频和PID超调等问题，根源在于PID调速器单元原理之中，存在着稳态下精确控制与大扰动下动态控制之间的矛盾性，因此，不可能采取调节PID参数方法予以彻底的解决。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题： 提供一种水电厂高频预测切机及预测调速装置，以解决送端电网因故障与受端解列时，采用一次调频限幅进行速度调整存在的由于孤网机组之间特性不同，机组之间会发生功率争夺，导致机组功率和电网频率发生大幅度的振荡在送端电网解列的大扰动情况下，还可能发生超调，导致电网低频切负荷等问题。

本实用新型技术方案：

一种水电厂高频预测切机及预测调速装置，它包括：

预测与决策集中控制器，检测电网频率及机组转速，判断电网解列后的高频紧急状态，在高频紧急状态时刻，测量和存储电厂机组与联络线在该时刻功率和故障前的功率；根据测量功率计算保持电网功率平衡的下调功率总量，执行切机命令，将决策单元产生的机组功率设定和功率变动量发给机组预测功率调速器，与机组预测功率调速器电连接；

机组预测功率调速器，接收预测与决策集中控制器发来的机组功率设定和功率变动量，机组功率变动量经时间衰减器衰减后与机组功率设定信号一起，作为控制量送至附加功率变动信号的PID调速器单元，PID调速器单元通过调速机构对阀门的开度进行调整，对机组功率和电网的频率进行预测控制。

预测与决策集中控制器包括：

高频紧急状态判别单元，将集中控制器通信单元发来的各台机组转速信号，与转速越限设定值比较后，得到转速越限信号，将各台机组转速越限信号进行逻辑或运算后再与电网频率大于等于火电机组超速保护动作频率的逻辑条件进行逻辑与的结果作为电网解列后的高频紧急状态信号，与测量单元电连接；

测量单元，根据电网解列后高频紧急状态信号的上升沿时刻，将电厂联络线和机组的该时刻采样功率及该时刻之前n秒的采样功率，记入锁存器；将该时刻之前n秒的采样功率与该时刻采样功率相减得到的功率变动记入锁存器，并在高频紧急状态期间保持不变，与预测决策单元电连接；

预测决策单元，在电网解列后高频紧急状态信号触发下，根据测量单元的锁存器数据，预测计算出切除的机组，发出高频预测切机信号，计算出未切机组的功率调节量及功率设定，发出机组功率变动和机组功率设定，与控制信息调理单元电连接；

控制信息调理单元，在高频紧急状态下，发出决策的跳闸信号至相应机组断路器跳闸机构，切除相应机组；将自动发电控制系统（AGC）发出的机组功率设定切换为决策单元产生的机组功率设定与机组的功率变动量并发送至集中控制器通信单元，与集中控制器通信单元电连接。

集中控制器通信单元，与机组预测功率调速器进行通讯，接收机组转速信号，发送机组功率设定和机组功率变动量，与机组侧通信单元电连接。

机组预测功率调速器包括：

机组侧通信单元，接收集中控制器通信单元发出的机组功率设定和机组功率变动量，将机组功率设定发送至附加功率变动信号的PID调速器单元，将机组功率变动量发至衰减器单元，将测速装置的机组转速ω发至集中控制器通信单元，与衰减器单元和附加功率变动信号的PID调速器单元电连接；