一种高水头电站水头值处理方法

摘要

一种高水头电站水头值处理方法，包括监控系统以及相关接口或转发设备和程序，由以下程序流程步骤构成：“水头新值”主备初始化选择和切换步骤；“水头值基本可信”质量信号计算；水头值比较滤波处理；人工解除闭锁后水头值处理；程序重启后水头值处理；水头值突变报警并闭锁；水头滑动平均滤波；设定时间周期“水头最终值”跳变抽样检测；“水头值不可信”质量信号计算；自动闭锁，人工解除闭锁功能；“最终水头值”周期性下发至接口设备功能。本发明解决了水电站计算机监控系统使用的水头值处理中的波动、跳变、可靠性等技术难题。

说明书

技术领域

本发明一种高水头电站水头值处理方法，属于水电站计算机监控系统领域。

背景技术

目前，高水头水电站中，水头值变化较为频繁，直接影响到机组所带负荷以及各设备运行控制。水电站计算机监控系统使用的水头值多为人工设定或程序简单处理，更新频率过慢，加之水位传感器安装位置特殊，特别是汛期水头变化较大，维护量很大，可靠性较低；同时，对于多个水头来源缺乏冗余切换设计，不能够有效地防止水头波动对机组出力的影响，也不能够很好地解决水头跳变或缓变带来的危害。

发明内容

本发明提供一种高水头电站水头值处理方法，解决了水电站计算机监控系统使用的水头值处理中的波动、跳变、可靠性等技术难题。

本发明的上述目的是通过这样的技术方案来实现的：一种高水头电站水头值处理方法，包括基于PLC的电站计算机监控系统，由以下步骤组成：

“水头新值”主备初始化选择步骤：电站采用两套不同水位传感器来源计算的“水头新值”，均按所述方法进行处理：程序启动时自动缺省固定选用其中一个“水头新值”作为主“水头新值”；

水头值比较滤波处理步骤：使用的“水头新值”与“水头滑动平均处理后的值”之差小于设定差值，同时满足“水头值基本可信”，将该“水头新值”送入滑动平均计算；

水头值滑动平均滤波步骤：采用PLC中的滑动平均模块进行滤波，输出值为最新输入的设定数量值个数的平均值；在程序重启后或人工解除闭锁设定时间范围内，则采用可用的值进行平均计算，得出“水头滑动平均处理后的值”；

水头值跳变抽样检测步骤：每隔设定的时间，或在程序重启后或人工解除闭锁设定时间范围内，对处理后的“最终水头值”进行抽样，若当前采用的“最终水头值”比较设定时间前的“最终水头值”大于设定差值，将水头闭锁为当前“最终水头值”；

“最终水头值”下发至接口设备步骤：将经过上述处理后的“最终水头值”，进行可信检查后，每隔设定的时间赋给模拟量开出通道，通过硬接线输出到接口设备；

自动闭锁，人工解除闭锁步骤：相应处理过程条件触发时，程序将“最终水头值”闭锁，维护人员通过人工解锁按钮实现手动解锁水头自动处理程序。

所述主备“水头新值”差大于设定差值时，进行告警并闭锁水头值。

采用“水头值基本可信”和“水头值不可信”作为水头值质量好坏判断信号。

所述设计水头值突变报警并闭锁功能，不满足如下任意一个条件或多个条件时，延时设定的秒数报出“水头突变”告警信号，并将水头闭锁为当前“最终水头值”；

条件包括：

①、使用的“水头新值”与“水头滑动平均处理后的值”之差小于设定差值，满足“水头值基本可信”；

②、在人工解除闭锁设定时间范围内，使用的“水头新值”满足“水头值基本可信”；

③、在程序重启后设定时间范围内，使用的“水头新值”满足“水头值基本可信”。

在进行人工解除闭锁后水头值处理时，在设定时间范围内，使用的“水头新值”满足“水头值基本可信”，将“水头新值”送入滑动平均计算；在进行程序重启后水头值处理时，在设定时间范围内，使用的“水头新值”满足“水头值基本可信”，将“水头新值”送入滑动平均模块计算。

本发明一种高水头电站水头值处理方法，“水头新值”主备切换，通过对两路水头来源计算的“水头新值”进行缺省设定和冗余切换， “水头新值”主备切换自动处理：当“上下游水位传感器来源1”不满足“水头新值”1的“水头基本可信”时，自动切换到“上下游水位传感器来源2”，当“上下游水位传感器来源2”不满足“水头新值”2的“水头基本可信”时，把“最终水头值”闭锁为当前值；“水头新值”主备切换人工处理：通过切换程序可在“上下游水位传感器来源1”和“上下游水位传感器来源2”两者中切换。“最终水头值”下发至接口设备，同时，将“水头值不可信”作为闭锁条件，保证异常情况下误输出到接口设备或程序，下发周期为每隔5分钟一次。在各相关接口或转发设备和程序中，保证水头值在各个环节传输后其使用者得到的值准确可靠。

附图说明

图1为本发明水头值处理流程图。

具体实施方式

一种高水头电站水头值处理方法，包括基于PLC的电站计算机监控系统，包括以下步骤：

1）、“水头新值”主备初始化选择和切换步骤：电站采用两套不同水位传感器来源计算的“水头新值”，程序启动时自动缺省固定选用其中一个水头值，运行情况下，编制切换控制程序和画面，使维护人员可以手动进行“水头新值”来源切换，同时，具备在主备“水头新值”差大于2米时自动进行告警并闭锁水头值的程序功能。

2）、“水头值基本可信”质量信号计算步骤：通过工程值转换及量程限定模块对上下游水位通信值范围检验、通信值质量位判断，完成“水头值基本可信”信号逻辑计算。

3）、水头值比较滤波处理步骤：使用的“水头新值”与“水头滑动平均处理后的值”之差小于1米，同时满足“水头值基本可信”，将“水头新值”送入滑动平均计算。

4）、人工解除闭锁后水头值处理步骤：在人工解锁40秒内，满足“水头值基本可信”，将使用的“水头新值”送入滑动平均计算。

5）、程序重启后水头值处理步骤：在程序启动40秒内，满足“水头值基本可信”，将使用的“水头新值”送入滑动平均计算。

6）、水头值突变报警并闭锁步骤：

a、使用的“水头新值”与“水头滑动平均处理后的值”之差小于1米，同时满足“水头值基本可信”；

b、在“人工解锁40秒内”，使用的“水头新值”满足“水头值基本可信”；

c、在“程序启动40秒内”，使用的“水头新值”满足“水头值基本可信”；

程序检测以上三个组合逻辑均未满足，自动延时2秒报出“水头突变”告警信号，并将水头闭锁为当前“最终水头值”。

7）、水头值滑动平均滤波步骤：采用PLC中AVGMV滑动平均模块进行滤波，在ACGMV模块中保存了20个最近的“送入滑动平均计算的水头值”，输出值为该20个值的平均值，即“水头滑动平均处理后的值”。

8）、5分钟水头值跳变抽样检测步骤：程序循环检查，每隔5分钟、或者在“人工解锁40秒内” 以及“程序启动40秒内”，处理后的“最终水头值”进行抽样，与当前采用的“最终水头值”比较5分钟前的“最终水头值”差值大于1米，将水头闭锁为当前“最终水头值”。

9）、“水头值不可信”质量信号计算步骤：“程序启动40秒内”信号置1，延时5秒输出，如果两路“水头新值”均未被选为主用；或者在以下情况：非“程序启动40秒内”、且非“人工解锁40秒内”，两路水头值均未选择成功，或5分钟水头值跳变抽样检测程序检测到跳变，“最终水头值”闭锁；则将“水头值不可信”置1。

10）、“最终水头值”下发至接口设备步骤：将“水头值不可信”作为闭锁条件，在“水头值不可信”为0时，将经过上述处理后的“最终水头值”每隔5分钟赋给模拟量开出通道，通过硬接线输出到接口设备，如调速器等，供其使用。

11）、自动闭锁，人工解除闭锁步骤：相应处理过程条件触发时，程序将“最终水头值”闭锁，维护人员通过“人工解锁”按钮实现手动解锁水头自动处理程序。

12）、在各相关接口或转发设备和程序中，均需参考上述方法进行处理。

工作原理：

1）、在电站计算机监控系统机组主控PLC中编制程序，调用PLC中相关模块根据程序流程步骤进行编制，在该PLC中运行。

2）、上下游水位值通过采集的LCU（现地控制单元），例如：公用LCU等，上送到监控系统上位机，再下发到所有机组LCU，或通过各机组LCU直接采集信号。

3）、通过电站计算机监控系统机组PLC中的RS（设置、重设）功能模块，完成程序自动闭锁和故障恢复后人工解除闭锁功能。

4）、通过PLC中AVGMV滑动平均模块进行滤波，完成滑动平均计算，在水头跳变时将水头值处理成平滑数据。

5）、处理后的“最终水头值”每隔固定时间赋给模拟量开出通道，通过硬接线输出到接口设备，如：调速器等，供其使用。

本发明所述各个技术名词解释如下：

 “水头值”：水电站上游水位减下游水位得到的值。

 

“水头值基本可信”：在电站监控系统主PLC程序中编制程序，计算电站上、下游水位采集的通信值在正确范围内（在电站设计的最大水头和最小水头之间），同时采集的电站上、下游水位采集的通信值无通信质量故障信号。

“水头新值”：电站使用的监控系统主PLC程序最新运行周期采集的水头值，电站监控系统主PLC程序按周期扫描执行，每个周期采集更新一个水头值。

 “水头滑动平均处理后的值”：该发明专利中具体实施方式中水头值滑动平均滤波步骤”处理完成后输出的值。

“水头值不可信”：在电站监控系统主PLC程序中编制程序，按如下逻辑：“程序启动40秒内”信号置1，延时5秒输出，如果两路“水头新值”均未被选为主用；或者在以下情况：非“程序启动40秒内”、且非“人工解锁40秒内”，两路水头值均未选择成功，或5分钟水头值跳变抽样检测程序检测到跳变，“最终水头值”闭锁；则将“水头值不可信”置1，即认为“水头值不可信”。

主备“水头新值”：冗余配置的水电站水位传感器，例如：包括两个上游水位，和两个下游水位，经过上游水位减下游水位计算，可以得到两个“水头新值”。通过在电站监控系统主PLC程序中编制程序，可以把其中一个水头值默认固定选择为主“水头新值”（PLC程序最新一个周期采集的称为主“水头新值”），另一个则选择为备“水头新值”（PLC程序最新一个周期采集的称为备“水头新值”）。

“最终水头值”：本发明专利中程序所有流程处理完成后的最终用于通过模拟量输出通道下发给调速器等设备使用的水头值，下发周期为每隔5分钟一次。