抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制方法及装置

摘要

本发明提供了一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制方法及装置，涉及电力蓄能技术领域。该方法中，在执行排气回水子流程，开启球阀时，判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值；在排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，进行计时；在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式；控制调速器水泵方向开启导叶；选择保护于水泵模式；在球阀全开时，复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，抽水蓄能机组进入抽水稳态。本发明可减小造压时间过长给机组造成的疲劳破坏作用，还可缩短抽水调相转抽水工况的转换时长，可提高对电网要求的响应速度。

说明书

技术领域

本发明涉及电力蓄能技术领域，尤其涉及一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制方法及装置。

背景技术

抽水蓄能机组是在电力负荷低谷时将剩余电能转化为机械能，把下库水抽至上水库，在电力负荷高峰期通过放水将上库水的势能转化为电能的发电抽水装置。由于抽水蓄能机组反应迅速、运行方式灵活，在电力系统中有调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用和黑启动等多种功能，为电网的安全稳定及经济运行发挥了重要作用。此外，随机性和间歇性的新能源大规模的开发需要拥有抽水蓄能机组的电站来进行消纳和存储。这就使得抽水蓄能电站迎来了良好的发展机遇。近年来，抽水蓄能电站建设的速度加快，在研、在设、在建及运行的抽水蓄能电站总数量和总机组数量不断扩大。

目前，抽水蓄能机组稳定运行的工况包括发电工况、发电调相工况、抽水工况与抽水调相工况，且绝大部分时间以发电工况与抽水工况运行。在抽水工况启动时需要经历抽水调相工况至抽水工况的转换过程，即排气回水——造压——开导叶进入水泵抽水工况的过程。而若造压时间过长(即转轮造压成功后，导叶未能及时开启)，不仅影响工况转换时长，还会使得转轮、顶盖与活动导叶等承受较大的水压脉动冲击，从而出现较大的振动现象。例如，某抽水蓄能机组抽水调相工况转抽水工况部分测点时域波形如下图1所示，该机组存在造压时间过长的现象(持续16s左右)。考虑到抽水蓄能机组水泵工况启停频繁，转轮叶片与顶盖联接螺栓等存在疲劳破坏的风险，这有可能会引发机组损坏甚至水淹厂房的事故，从而带来巨大的经济损失和人员伤亡事故，因此有必要对抽水调相工况转抽水工况的流程进行优化。

发明内容

本发明的实施例提供一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制方法及装置，以解决现有技术的抽水调相转抽水工况的过程中，抽水蓄能机组造压时间过长给机组带来的疲劳破坏作用和影响工况转换时长的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制方法，包括：

分别判断抽水蓄能机组是否在抽水调相工况运行，抽水蓄能机组是否满足抽水调相转抽水工况条件，以及抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令是否发出；

若抽水蓄能机组在抽水调相工况运行，且抽水蓄能机组满足抽水调相转抽水工况条件，且抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令已经发出，则选择保护水泵方向启动，复归保护于抽水调相模式；

判断调速器与球阀油压装置的油压是否正常；

若调速器与球阀油压装置的油压正常，则执行排气回水子流程，开启球阀；

判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值；

若排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，则进行计时；

在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式；

控制调速器水泵方向开启导叶；

选择保护于水泵模式；

判断球阀是否全开；

若球阀全开，则复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。

具体的，所述预先设置的百分比数值为97％。

具体的，所述预先设置的时间阈值为2秒。

一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制装置，包括判断单元、控制单元和计时单元；

所述判断单元，用于分别判断抽水蓄能机组是否在抽水调相工况运行，抽水蓄能机组是否满足抽水调相转抽水工况条件，以及抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令是否发出；

所述控制单元，用于在抽水蓄能机组在抽水调相工况运行，且抽水蓄能机组满足抽水调相转抽水工况条件，且抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令已经发出时，选择保护水泵方向启动，复归保护于抽水调相模式；

所述判断单元，还用于判断调速器与球阀油压装置的油压是否正常；

所述控制单元，还用于在调速器与球阀油压装置的油压正常时，执行排气回水子流程，开启球阀；

所述判断单元，还用于判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值；

所述计时单元，用于在排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，则进行计时；

所述控制单元，还用于在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式；控制调速器水泵方向开启导叶；选择保护于水泵模式；

所述判断单元，还用于判断球阀是否全开；

所述控制单元，还用于在球阀全开时，复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。

具体的，所述预先设置的百分比数值为97％。

具体的，所述预先设置的时间阈值为2秒。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

分别判断抽水蓄能机组是否在抽水调相工况运行，抽水蓄能机组是否满足抽水调相转抽水工况条件，以及抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令是否发出；

若抽水蓄能机组在抽水调相工况运行，且抽水蓄能机组满足抽水调相转抽水工况条件，且抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令已经发出，则选择保护水泵方向启动，复归保护于抽水调相模式；

判断调速器与球阀油压装置的油压是否正常；

若调速器与球阀油压装置的油压正常，则执行排气回水子流程，开启球阀；

判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值；

若排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，则进行计时；

在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式；

控制调速器水泵方向开启导叶；

选择保护于水泵模式；

判断球阀是否全开；

若球阀全开，则复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

分别判断抽水蓄能机组是否在抽水调相工况运行，抽水蓄能机组是否满足抽水调相转抽水工况条件，以及抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令是否发出；

若抽水蓄能机组在抽水调相工况运行，且抽水蓄能机组满足抽水调相转抽水工况条件，且抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令已经发出，则选择保护水泵方向启动，复归保护于抽水调相模式；

判断调速器与球阀油压装置的油压是否正常；

若调速器与球阀油压装置的油压正常，则执行排气回水子流程，开启球阀；

判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值；

若排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，则进行计时；

在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式；

控制调速器水泵方向开启导叶；

选择保护于水泵模式；

判断球阀是否全开；

若球阀全开，则复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。

本发明实施例提供的一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制方法及装置，在执行排气回水子流程，开启球阀时，能够判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值；这样，在排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，可以进行计时；在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式；进而控制调速器水泵方向开启导叶；选择保护于水泵模式；判断球阀是否全开；并在球阀全开时，复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。本发明实施例可以缩短抽水调相转抽水工况的转换时长，可提高对电网要求的响应速度。并且，本发明实施例可以在转轮造压完成后，及时开启导叶，减小机组在较大振动下的运行时间，降低机组发生疲劳破坏的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中抽水蓄能机组抽水调相工况转抽水工况部分测点时域波形示意图；

图2为现有技术中的抽水调相转抽水工况的总体流程示意图；

图3为现有技术中的球阀开启过程波形示意图；

图4为本发明实施例提供的一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制方法的流程图；

图5为本发明实施例中的导叶开启时间点指示示意图；

图6为本发明实施例提供的一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

值得说明的是，发明人在实现本发明实施例的过程中，发现现有技术中的抽水调相转抽水工况的总体流程可以如图2所示。其中，值得注意的是，现有技术需要判断排气回水是否完成且球阀是否全开；从而在排气回水完成，且球阀全开时，复归调速器调相模式。

而该现有技术存在如下缺点，即需要等到球阀全开后，才开启导叶。然而由于球阀开启到97.2％左右开度后，其开启速度明显变缓，球阀开启过程波形图如图3所示。球阀从97.2％到100％开度耗时约26s，从而出现转轮造压完成后导叶未能及时开启的问题。这样，转轮造压完成后，未能及时开启导叶，导致机组长时间在较大振动的状态下运行，这对机组会产生疲劳破坏作用。并且，转轮造压完成后，未能及时开启导叶，导致抽水调相至抽水工况的转换时间过长。

为克服上述现有技术的问题，如图4所示，本发明实施例提供一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制方法，包括：

步骤101、分别判断抽水蓄能机组是否在抽水调相工况运行，抽水蓄能机组是否满足抽水调相转抽水工况条件，以及抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令是否发出。

步骤102、若抽水蓄能机组在抽水调相工况运行，且抽水蓄能机组满足抽水调相转抽水工况条件，且抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令已经发出，则选择保护水泵方向启动，复归保护于抽水调相模式。

步骤103、判断调速器与球阀油压装置的油压是否正常。

步骤104、若调速器与球阀油压装置的油压正常，则执行排气回水子流程，开启球阀。

步骤105、判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值。

具体的，所述预先设置的百分比数值为97％。

此处排气回水子流程可判断造压是否完成，其具体可通过如下方式判断：

无叶区压力大于P1且有功功率小于N1(单位MW)，则造压完成。其中P1和N1为预先设置的定值。

因此，当排气回水完成时，导叶开启的必要条件满足。

步骤106、若排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，则进行计时。

步骤107、在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式。

具体的，所述预先设置的时间阈值为2秒。

步骤108、控制调速器水泵方向开启导叶。

步骤109、选择保护于水泵模式。

步骤110、判断球阀是否全开。

步骤111、若球阀全开，则复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。

可见，本发明实施例可以采用增加一个球阀开度节点信号，该节点对应球阀开度整定为97％。这样，执行排气回水子流程和开球阀后，延时判断排气回水是否完成，球阀开度是否到达97％，若两者相与为真，则执行延时2秒，然后依次执行复归调速器调相模式、调速器水泵方向开导叶、选择保护于水泵模式。再判断球阀是否全开，若全开，则机组进入抽水稳态。实施本发明实施例后，导叶开启时间点如下图5中的竖线所示，这比现有技术方案导叶开启时间点提前了14.5s。

本发明实施例提供的一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制方法，在执行排气回水子流程，开启球阀时，能够判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值；这样，在排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，可以进行计时；在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式；进而控制调速器水泵方向开启导叶；选择保护于水泵模式；判断球阀是否全开；并在球阀全开时，复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。本发明实施例可以缩短抽水调相转抽水工况的转换时长，可提高对电网要求的响应速度。并且，本发明实施例可以在转轮造压完成后，及时开启导叶，减小机组在较大振动下的运行时间，降低机组发生疲劳破坏的风险。

对应于上述图4所示的方法实施例，如图6所示，本发明实施例还提供一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制装置，包括判断单元21、控制单元22和计时单元23。

所述判断单元21，用于分别判断抽水蓄能机组是否在抽水调相工况运行，抽水蓄能机组是否满足抽水调相转抽水工况条件，以及抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令是否发出。

所述控制单元22，用于在抽水蓄能机组在抽水调相工况运行，且抽水蓄能机组满足抽水调相转抽水工况条件，且抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令已经发出时，选择保护水泵方向启动，复归保护于抽水调相模式。

所述判断单元21，还用于判断调速器与球阀油压装置的油压是否正常。

所述控制单元22，还用于在调速器与球阀油压装置的油压正常时，执行排气回水子流程，开启球阀。

所述判断单元21，还用于判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值。

所述计时单元23，用于在排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，则进行计时。

所述控制单元22，还用于在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式；控制调速器水泵方向开启导叶；选择保护于水泵模式。

所述判断单元21，还用于判断球阀是否全开。

所述控制单元22，还用于在球阀全开时，复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。

具体的，所述预先设置的百分比数值为97％。

具体的，所述预先设置的时间阈值为2秒。

本发明实施例提供的一种抽水蓄能机组抽水调相转抽水工况的控制装置，可以缩短抽水调相转抽水工况的转换时长，可提高对电网要求的响应速度。并且，本发明实施例可以在转轮造压完成后，及时开启导叶，减小机组在较大振动下的运行时间，降低机组发生疲劳破坏的风险。

另外，在一具体实施方式中，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

分别判断抽水蓄能机组是否在抽水调相工况运行，抽水蓄能机组是否满足抽水调相转抽水工况条件，以及抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令是否发出。

若抽水蓄能机组在抽水调相工况运行，且抽水蓄能机组满足抽水调相转抽水工况条件，且抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令已经发出，则选择保护水泵方向启动，复归保护于抽水调相模式。

判断调速器与球阀油压装置的油压是否正常。

若调速器与球阀油压装置的油压正常，则执行排气回水子流程，开启球阀。

判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值。

若排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，则进行计时。

在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式。

控制调速器水泵方向开启导叶。

选择保护于水泵模式。

判断球阀是否全开。

若球阀全开，则复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。

另外，在一具体实施方式中，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

分别判断抽水蓄能机组是否在抽水调相工况运行，抽水蓄能机组是否满足抽水调相转抽水工况条件，以及抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令是否发出。

若抽水蓄能机组在抽水调相工况运行，且抽水蓄能机组满足抽水调相转抽水工况条件，且抽水蓄能机组的抽水调相转抽水工况指令已经发出，则选择保护水泵方向启动，复归保护于抽水调相模式。

判断调速器与球阀油压装置的油压是否正常。

若调速器与球阀油压装置的油压正常，则执行排气回水子流程，开启球阀。

判断排气回水子流程是否完成，且球阀开度是否大于预先设置的百分比数值。

若排气回水子流程完成，且球阀开度大于预先设置的百分比数值，则进行计时。

在计时时间达到预先设置的时间阈值时，进行复归调速器调相模式。

控制调速器水泵方向开启导叶。

选择保护于水泵模式。

判断球阀是否全开。

若球阀全开，则复归抽水调相转抽水工况流程，使得开启球阀指令失效，使得抽水蓄能机组进入抽水稳态。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。