抽水蓄能机组调速器智能启动策略探讨

刘明华 内蒙古赤峰抽水蓄能有限公司筹建处



抽水蓄能机组调速器智能启动策略探讨

刘明华 内蒙古赤峰抽水蓄能有限公司筹建处

【文章摘要】

【关键词】

抽水蓄能；发电机组；调速器；智能启动

将抽水蓄能机组对常规机组对比分析可知，抽水蓄能机组实际运行方式较多，且工况转换相对频繁，在一次设备上需要增加抽水启动装置和启动母线等，这就在一定程度上加大了继电保护的难度。抽水蓄能机组的开机过程时间长短与开机控制规律之间存在密切相关，在保证系统稳定运行的基础上，若想要缩短开机过程时间，应当积极选取最优的开机控制策略。此种情况下，加大力度对调速器智能启动策略进行研究，具有重要的现实意义。

1.抽水蓄能机组调速器启动控制策略相关分析

就宏观层面来看，当前我国大部分抽水蓄能机组都是基于转速偏差的基础上通过PΙD控制调节来实现抽水蓄能机组的启动控制，其中开机控制方式主要包含以下两方面。

（1）在水轮开启过程中，先将导叶开启至空载开度，逐步提升机组转速至额定转速附近时，切换至PΙD控制，直至机组转速稳定后实现并网。相关实践研究表明，此种方式下机组转速在接近额定转速时运行相对稳定，极少出现超调情况，但是抽水蓄能机组水头变化范围相对较大，难以实现精确控制和导叶开度调节，此种情况下就延长了开机时间。与此同时，机组转速变化与惯性时间常数存在密切的联系，随着机组惯性时间常数的加大，机组转速明显降低，开机时间逐渐延长。因此该种开机控制方式具有一定的特殊性，难以满足机组惯性时间常数大且快速响应能力要求较高的抽水蓄能机组运行要求。

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机组的启动控制与电站水头和空载开度密切相关，在不能确定当时水头下的空载开度时机组的启动控制十分困难；PΙD控制算法存在积分饱和，对机组的启动控制十分不利，特别是对低水头和大转动惯量的机组影响十分严重。因此，采取按偏差进行PΙD调节的控制策略很难解决抽水蓄能机组的启动问题。

扩散焊是指在一定温度和压力下，被焊的两个工件原子之间的电子相互作用并相互迁移，形成相应的共价键、离子键或金属键，最终形成较为牢固的焊接接头的过程.扩散焊具有焊接质量好、零件变形小、可焊接大面积接头等优点，目前已经广泛应用于同种或异种金属之间的焊接，如Al/Al，Al/Mg，Ti/钢等[6-8].

（2）在调速器接受开机指令后，以最快速度开启导叶并保持启动开度不变，机组转速和频率迅速上升，直至频率上升到设定值时，调整导叶开度至空载开度，以PΙD来实现调节控制，直至机组频率达到额定频率并处于稳定状态。该种开机控制方式在实际应用过程中，机组转速和频率上升速度较快，开机时间明显缩短。该种开机控制方式是当前普遍采用的两段开机控制方式，但也存在一定不足，导叶启动开度的选取与机组的空载开度之间存在密切的联系，当前我国抽水蓄能电站到多使用空载开度-水头关系曲线，由于曲线来源不同，导致相关数据信息存在一定偏差。当抽水蓄能机组实际水头变化与设定水头偏差较大时，插值计算的空载开度的偏差较大，导致启动开度的选取缺乏准确性和可靠性。与此同时，启动开度的选取缺乏标准性，难以对所选取开度的大小进行准确的把握，若启动开度过小，会严重影响开机速度；若启动开度过大，极易引发过调现象，且对于抽水蓄能机组来说并不具有广泛的适用性。在对该种开机控制方式进行应用时，一旦导叶从较大的启动开度骤降到较小的空载开度，则会导致引水系统水压巨变，管道内部会产生比较民新概念的水压动荡，对抽水蓄能机组的稳定运行造成不利影响。

2.抽水蓄能机组调速器智能启动策略

其中燃料煤平均低位发热量QL根据环境统计数据取值22051 kJ/kg；过量空气系数α根据《火电厂大气污染物排放标准》燃煤锅炉取值1.4；发电煤耗g采用《浙江省电力行业节能环保白皮书》中发电标准煤耗284 g/kWh。根据公式(4)、式(5)和式(6)计算得出300、750和1000 MW机组的废气排放量M分别为4.87×109、1.22×1010和1.62×1010 m3。

传统模式下的抽水蓄能机组调速器启动控制主要以偏差为基础，导叶的开启、关闭操作都与机组额定转速之间存在密切的联系，并且导叶关闭速度在一定程度上受到电站水压引水系统水锤作用的限制，机组转动的惯性也会产生一定的制约，此种情况下导叶的关闭速度受限，极易导致抽水蓄能机组出现开机时间延长和机组过速情况。

为了更好的解决，但其概念PΙD控制策略难以满足抽水蓄能机组启动相关问题，本文提出抽水蓄能机组智能启动控制策略，通过转速的微分及转速偏差的控制，来促进控制目标的实现。在实际开机控制过程中和抽水蓄能机组启动过程中转速偏差较大的情况下，能够实现抽水蓄能机组较大转速变化的控制；在机组转速偏差较小的情况下，控制机组的实际转速变化较小，此时转速的微分与转速偏差的比值能够得到明确，基本保持设定常数，随着偏差逐渐减小，控制转速能够以此为标准实现变化发展，最终抽水蓄能机组转速能够实现平稳的接近额定转速。在抽水蓄能机组启动过程中，比值与设定的常数之差有正有负，一定长度上降低了积分饱和的影响，此种情况下待抽水蓄能机组转速接近额定转速时再实现PΙD控制，能够取得理想的效果。

3.开机过程控制

在抽水蓄能机组开机过程中，在保证系统稳定运行的基础上保持机组转速升高而超调量最小是最优的开机方式，切实提高抽水蓄能机组的开机效率。传统模式下抽水蓄能机组开机过程中，大多采用开环控制方式，存在抽水蓄能机组开机时间过长或转速过高等不足。针对此种情况，提出了智能启动策略，以抽水蓄能机组开机时的转速上升期望特性作为频率给定，减轻了开机控制对空载开度和启动开度的依赖程度，保持调速器处于闭环调节状态，促使控制机组频率跟踪频率给定曲线呈逐步上升趋势，确保抽水蓄能机组的开机速率处于良好的状态下。

翻译人才培养必须以市场需求为导向。连云港高校承担着为地方经济社会发展培养人才的重任，应该深化翻译人才培养改革，以新观念、新思维和新视角审视并推动翻译专业建设与专业发展，进一步明确人才培养思路，不断构建科学的课程体系和教学模式，健全翻译人才培养体系，使学校办学与地方人才需求紧密结合。

具体来讲，智能启动策略的开机控制具有一定的特殊性，当调速器接收到开机指令后，即刻开启导叶启动机组，待机组转速上升至额定转速的三分之一左右时，实施智能启动控制策略，对转速微分与转速偏差的比值进行精准计算，并将其与所设定常数进行对比分析，明确实际偏差后，通过调速器实现PΙD控制，对导叶开度进行适时调整，强化转速控制，确保其处于稳定快速上升且不过速的状态下。当抽水蓄能机组转速上升至额定转速的90%以上时，将智能控制策略切除，以频率偏差的PΙD控制来实现开机过程控制，切实保证抽水蓄能机组空转速的稳定性，促进抽水蓄能机组实现安全平稳开机。

4.结束语

就抽水蓄能机组开机过程来看，在传统模式下大多以偏差调节控制策略来实现开机过程控制，此种情况下PΙD控制算法往往会存在积分饱和的问题，一旦加以开环控制，会在一定程度上延长开机时间，或导致抽水蓄能机组转速过高。针对此种情况，本文提出了抽水蓄能机组调速器智能启动策略，在频率给定的条件下，以闭环开机控制的方式来实现开机过程控制，在减轻对控制机组空载开度和启动开度的依赖性的同时，最大程度上降低了积分饱和做产生的不利影响，相关实践研究结果表明，智能启动控制策略为抽水蓄能机组的安全平稳开机提供可靠的保证，在水电站机组开机控制中具有良好的应用价值。

【参考文献】

［1］巩宇.大型抽水蓄能机组调速器各工况控制算法研究及应用［J］.水力发电.2012（08）

［2］赵刚，王玮.溧阳抽水蓄能电站地下工程通风排烟规划［J］.电网与清洁能源.2011（10）

［3］陈为化，程瑜，徐珮，肖孟金，曾鹏.抽水蓄能电站对网间联络线功率的影响与措施［J］.电网与清洁能源.2011（09）

本文基于抽水蓄能机组调速器启动控制策略相关分析的基础上，探讨抽水蓄能机组调速器的智能化启动策略及开机控制过程，促进抽水蓄能机组调速器实际应用中问题的解决，最大程度上维护抽水蓄能机组的快速平稳开机并网。