水电机组功率反馈与主接反馈信号故障协同判定方法与流程

1.本发明涉及水轮机组故障检测领域，具体涉及一种水电机组功率反馈与主接反馈信号故障协同判定方法。


背景技术：

2.功率反馈和主接位移直接关系到水轮机组的稳定可靠运行。在现有技术下，功率反馈、主接反馈一般分别通过功率变送器、位移变送器转换成4-20ma电流，通过模拟量通道进入采集模块，如图1所示。两个信号均可在调速器侧或监控lcu侧单独进行采集，也可在两侧同时进行采集，但要求信号源保持统一。
3.两个信号故障判定一般采用常规的模拟量信号判断方法，包括信号越限、信号跳变等，未考虑两个信号的协同判断。一旦出现诸如功率变送器死机，位移传感器连接孔紧固螺栓脱落、连接杆折断等导致与传感器引导板分离等导致的传感器输出电流在4-20ma之间的某个值恒定不变(简称信号异常恒定)，常规的判定方法已无法判断，即认定信号正常，可能产生严重后果：当出现功率变送器死机时，如果恒定值小于机组实际有功值，将引起机组严重过负荷；如果恒定值大于机组实际有功值，将引起机组逆功率运行。如果出现主接位移传感器的连接杆与传感器引导板脱落，将引起机组开度摆动、负荷振荡，甚至影响电网运行。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种水电机组功率反馈与主接反馈信号故障协同判定方法，在现有信号故障判定方法基础上，增加了两个信号关联分析、协同判定方法，解决了因单个信号输出值恒定时导致的机组过负荷、逆功率、负荷大波动等异常情况。该方法可以在调速器控制中进行，也可以在监控lcu控制中进行，为进一步增加冗余度，还可以在两侧同时进行。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
6.水电机组功率反馈与主接反馈信号故障协同判定方法，故障系统判定分为两种故障情况：
7.故障情况一、主接位移反馈信号正常，功率反馈异常时的功率反馈信号故障协同判定；
8.故障情况二、功率反馈信号正常，主接位移反馈异常时的主接反馈信号故障协同判定；
9.故障情况一在进行故障协同判定时，通过在功率给定与功率反馈偏差达到设定值后，计算后续主接力器开度差值与功率变化幅度值进行对比判断是否发生功率反馈故障；
10.故障情况二在进行故障协同判定时，通过在主接力器给定与主接力器反馈偏差达到设定值后，计算后续主接力器开度差值与功率变化幅度值进行对比判断是否发生主接位移反馈故障。
11.上述的故障情况一的具体判定方法为：
12.条件1：调速器处于并网态，远方，自动，主接反馈正常，功率给定通道正常；
13.条件2：当功率给定p
给
与功率反馈p
馈
偏差达到设定值
△
p，记录此时的主接位移反馈值y1和实际功率p1；
14.条件3：后续的主接力器位移反馈y
馈-y1大于设定值
△
y1，功率的变化幅度p
馈-p1小于设定值
△
p1；
15.以上三个条件均满足时，延时t1秒，判定功率反馈故障。
16.上述的故障情况二的具体判定方法为：
17.条件1：调速器处于并网态，远方，自动，功率反馈信号正常，主接给定通道正常；
18.条件2：当主接位移给定y
给
与主接位移反馈y
馈
偏差达到设定值值
△
y，记录此时的主接位移反馈值y2和实际功率p2，
19.条件3：后续的实际功率p
馈-p2大于设定值
△
p2时，主接位移反馈值的变化幅度y
馈-y2小于设定值
△
y2；
20.以上三个条件均满足时，延时t2秒，判定主接位移反馈故障。
21.上述的设定参数
△
p、
△
y、
△
p1、
△
p2、
△
y1、
△
y2根据机组的水头-开度-功率关系表和运行积累数据确定，t1和t2大小为2-5秒。
22.本发明提供的一种水电机组功率反馈与主接反馈信号故障协同判定方法，根据功率反馈与实际功率给定出现偏差或者主接力器位移给定和主接力器位移反馈偏差超过设定的请况下，根据后续的接力器位移反馈变化值和功率变化值与设定值进行比较并进行比对，来判断是否发生功率反馈故障或者主接力器反馈故障，能够对主接力器和功率反馈的协同性做出判断。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
24.图1是本发明水电机组功率反馈和主接位移反馈采集实现方式；
25.图2是本发明功率反馈信号故障协同判定方法；
26.图3是本发明主接位移反馈信号故障协同判定方法。
具体实施方式
27.以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案：
28.具体实现方法，根据单个信号故障可分成两种：
29.1、主接反馈信号正常，功率反馈异常恒定时的功率反馈信号故障协同判定方法
30.条件1：调速器处于并网态，远方，自动，主接反馈正常，功率给定通道正常。
31.条件2：当功率给定与功率反馈偏差达到一定值
△
p，记录此时的主接位移y1和实际功率p1，并触发协同判定使能en1；
32.条件3：当实时开度y
馈-y1大于
△
y时，功率的变化幅度p
馈-p1小于
△
p；
33.结果：以上条件都满足后，延时t1秒，判定功率反馈故障，判别逻辑如图2所示。
34.2、功率反馈信号正常，主接反馈异常恒定时的主接反馈信号故障协同判定方法
35.条件1：调速器处于并网态，远方，自动，功率反馈信号正常，主接给定通道正常；
36.条件2：当主接给定与主接反馈偏差达到一定值
△
y，记录此时的主接位移y2和实际功率p2，并触发协同判定使能en2；
37.条件3：当实时功率p
馈-p2大于
△
p时，主接位移的变化幅度y
馈-y2小于
△
y；
38.结果：以上条件都满足后，延时t2秒，判定主接位移故障，判别逻辑如图3所示。
39.图3中如果有主接给定信号，该判定方法可在监控lcu侧、调速器侧同时进行，如果无，则只能在调速器侧进行。
40.以上所述的参数(
△
p、
△
y、
△
p1、
△
p2、
△
y1、
△
y2、t1、t2)对不同机组各不相同，功率、开度参数应根据机组的水头-开度-功率关系表和运行积累数据并经经试验验证后确定，根据试验和运行经验，一般的，
△
p、
△
p1、
△
p2三个参数取相同值，设定范围为1％-2％；
△
y、
△
y1、、
△
y2三个参数取相同值，设定范围为0.5％-1％；t1、t2时间参数一般设定为2-5秒。
41.△
p、
△
y两个参数确定原理：
42.1、根据水电机组模型试验提供的水头-开度-功率关系图，结合运行积累数据，分别在调速器控制程序和监控lcu控制程序中建立以水头为依据的机组水头-开度-功率关系表。以最低设计水头为下限，最高设计水头为上限，根据水头运行概率为依据，建立若干个关系表。
43.以某电站机组为例，正常运行水头范围106米-163米，额定水头137米，分别建立106-127、127-137、137-147、147-157、157-163等水头范围的关系表。根据设计和运行积累数据，分别确定水头在106米、127米、137米、147米、157米下开度-功率关系表。如下表为该机组在137米水头下的开度-功率关系表。根据上述方法建立其他水头下相应的开度-功率关系表。将建立好的表数据写入程序数据存储区。
44.导叶开度y15％25％35％45％55％65％75％功率p0％100240400600710840备注空载开度//////
45.2、编写y_interpol(p)、p_interpol(y)两个线性插值计算函数程序，编写当前水头h选择开度-功率表逻辑，具体选择逻辑如下：
46.if(h》157)选择157米下开度-功率关系表；
47.else if(h》147)选择147米下开度-功率关系表；
48.else if(h》137)选择137米下开度-功率关系表；
49.else if(h》127)选择127米下开度-功率关系表；
50.else if(h》106)选择106米下开度-功率关系表；
51.以上述机组为例，当当前水头为142米，是应该选择137米下开度-功率关系表。
52.3、以当前水头为依据，在选定的开度-功率关系表中，利用以上两个函数进行插值计算，分别求得当前水头下的实际功率对应理论开度y
理
和当前水头下的实际开度对应的理论功率p
理
。
53.4、根据上述结果，求得
△
p、
△
y值，计算公式为：
54.△
p＝|p
给-p
理
|
55.△
y＝|y
给-y
理
|
56.△
p＝
△
p1＝
△
p2
57.△
y＝
△
y1＝
△
y2
58.5、如果当前水头变化导致关系表切换，则需要复归en1、en2值。
59.即en1＝0，en2＝0
60.通过分析功率和主接反馈的内在关联性，提出了两个信号故障协同判定的方法，填补了传感器信号异常恒定无故障判定的空白，也为类似信号的故障判定提供了参考方法。