具有水位反馈的PCC可变速抽水蓄能机组调速器装置

摘要

本实用新型公开了一种具有水位反馈的PCC可变速抽水蓄能机组调速器装置，包括PCC控制器，PCC控制器的输入端同时连接有数字量输入模块一、数字量输入模块二和模拟量输入模块，数字量输入模块一的输入端连接有转速信号调理电路；PCC控制器的输出端同时连接有数字量输出模块一和数字量输出模块二，数字量输出模块一的输出端连接有导叶比例阀驱动模块，导叶比例阀驱动模块再与导叶比例阀信号连接；数字量输出模块二的输出端连接有报警继电器，报警继电器再与报警显示信号连接。本实用新型的装置，在PCC控制器中完成了水轮机工况下的最优转速或水泵工况下的最优导叶开度获取，提高了调节系统的稳定性。

说明书

技术领域

本实用新型涉及调速器控制技术领域，涉及一种具有水位反馈的PCC可变速抽水蓄能机组调速器装置。

背景技术

抽水蓄能是目前经济性最佳、技术最成熟、最具有大规模开发条件的电力系统绿色清洁储能电源，是电网安全稳定运行的重要支撑。可变速抽水蓄能技术具有极强的运行灵活性、高效的运行效率、良好的调节性能，其相关技术发展得到了行业普遍重视。

相比于传统的固定转速抽水蓄能机组而言，可变速抽水蓄能机组的运行范围更宽广、非线性更严重，同时其特有的变流器隔离了电网与机组之间的惯性关联，对现有的调速器调节稳定性造成了极大挑战。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种具有水位反馈的PCC可变速抽水蓄能机组调速器装置，解决了现有技术中的调速器调节稳定性难以保证，不能高效运行的问题。

本实用新型采用的技术方案是，一种具有水位反馈的PCC可变速抽水蓄能机组调速器装置，包括PCC控制器，PCC控制器的输入端同时连接有数字量输入模块一、数字量输入模块二和模拟量输入模块，数字量输入模块一的输入端连接有转速信号调理电路；PCC控制器的输出端同时连接有数字量输出模块一和数字量输出模块二，数字量输出模块一的输出端连接有导叶比例阀驱动模块，导叶比例阀驱动模块再与导叶比例阀信号连接；数字量输出模块二的输出端连接有报警继电器，报警继电器再与报警显示信号连接。

本实用新型的具有水位反馈的PCC可变速抽水蓄能机组调速器装置，其特征还在于：

所述的转速信号调理电路的输入端连接有机组转速信号。

所述的数字量输入模块二的输入端接入开关量。

所述的模拟量输入模块的输入端接入导叶位移量、上游水位量、下游水位量、有功测量量。

所述的转速信号调理电路的内部结构是，包括与机组转速信号接入端正极相连接的电阻R1，电阻R1与电阻R2、电阻R3依次串联，电阻R3另一端与比较器U1的负极输入端连接，比较器U1的输出端再与数字量输入模块一连接；电阻R1与电阻R2之间的节点通过电容C1接地，电阻R2与电阻R3之间的节点并联有正反方向的两个二极管V1、V2，该两个二极管V1、V2的另一端接地；电阻R3与比较器U1的负极输入端之间的节点通过电容C3接地；比较器U1的正极输入端一路通过电阻R4接地，另一路通过电阻R5连接至比较器U1的输出端。

所述的PCC控制器还设置有对外互联的通讯接口和人机接口。

本实用新型的有益效果，主要由转速信号调理电路、导叶比例阀驱动模块以及PCC控制器组成，通过引入上游水库水位与下游水库水位的反馈信号，在PCC控制器中完成了水轮机工况下的最优转速或水泵工况下的最优导叶开度获取，从而提高了调节系统的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型装置实施例的结构示意图；

图2为本实用新型装置实施例的机组转速信号、转速信号调理电路与数字量输入模块一的电路结构示意图。

图中，1.转速信号调理电路；2.数字量输入模块一；3.PCC控制器；4.数字量输入模块二；5.模拟量输入模块；6.通讯接口；7.人机接口；8.存储单元；9.数字量输出模块一；10.导叶比例阀驱动模块；11.导叶比例阀；12.数字量输出模块二；13.报警继电器；14.报警显示。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

参照图1，本实用新型装置的整体结构是，包括PCC控制器3，PCC控制器3的输入端同时连接有数字量输入模块一2、数字量输入模块二4和模拟量输入模块5，数字量输入模块一2的输入端连接有转速信号调理电路1，转速信号调理电路1的输入端连接有机组转速信号；数字量输入模块二4的输入端接入开关量；模拟量输入模块5的输入端接入导叶位移量、上游水位量、下游水位量、有功测量量(即有功功率测量值)；PCC控制器3的输出端同时连接有数字量输出模块一9和数字量输出模块二12，数字量输出模块一9的输出端连接有导叶比例阀驱动模块10，导叶比例阀驱动模块10再与导叶比例阀11信号连接；数字量输出模块二12的输出端连接有报警继电器13，报警继电器13再与报警显示14信号连接；

在PCC控制器3的内部，主要包括时间处理单元(英文缩写TPU)、中央处理单元(英文缩写CPU)及存储单元8，时间处理单元与中央处理单元互联进行双向通讯，中央处理单元与存储单元8互联进行双向通讯；PCC控制器3另外还设置有对外互联的通讯接口6和人机接口7。

存储单元8内存有所控制的水泵水轮机相关特性数据及调速器相关参数，水泵水轮机相关特性数据包括水轮机工况稳定运行时的功率给定值、上下游水位差值与机组效率最高时对应转速值的关系表；水泵水轮机相关特性数据同时还包括有水泵工况稳定运行时的功率给定值、上下游水位差值与机组效率最高时对应导叶开度值的关系表；调速器相关参数包括调速器在不同工况下的最优比例增益、积分增益、微分增益、导叶最快开启时间、导叶最快关闭时间、人工死区。

中央处理单元在水泵水轮机处于水轮机工况时，依据水泵水轮机相关特性数据，将由测量所得的上下游水位差、通讯所得的功率给定值转换为最优机组转速值，并与当前的机组转速测量值进行比对后转换为导叶控制信号并由数字量输出模块一9输出至导叶比例阀驱动模块10；中央处理单元在水泵水轮机处于水泵工况时，依据水泵水轮机相关特性数据，将由测量所得的上下游水位差、通讯所得的功率给定值转换为最优机组导叶开度值，并由数字量输出模块一9输出至导叶比例阀驱动模块10。

PCC控制器3的输出信号通过数字量输出模块二12的输出端接入报警继电器13，报警继电器13再控制报警显示14进行声控报警或显示屏报警。

参照图2，转速信号调理电路1的内部结构是，包括与机组转速信号接入端正极相连接的电阻R1，电阻R1与电阻R2、电阻R3依次串联，电阻R3另一端与比较器U1的负极输入端连接，比较器U1的输出端再与数字量输入模块一2连接；电阻R1与电阻R2之间的节点通过电容C1接地(接入GND)，电阻R2与电阻R3之间的节点并联有正反方向的两个二极管V1、V2，该两个二极管V1、V2的另一端接地；电阻R3与比较器U1的负极输入端之间的节点通过电容C3接地；比较器U1的正极输入端一路通过电阻R4接地，另一路通过电阻R5连接至比较器U1的输出端。

PCC控制器3选用贝加莱公司生产的型号为CP476的控制器，集成了中央处理单元、时间处理单元于一体，并且有4个可扩展的插槽；

数字量输入模块一2选用贝加莱公司生产的型号为DI135的数字量输入模块，可以同时测量4路高速输入数字量；数字量输入模块二4选用贝加莱公司生产的型号为DM465的数字量混合模块；

模拟量输入模块5选用贝加莱公司生产的型号为AI774的模拟量输入模块，该模块的输入信号1为电流信号，用于测量导叶接力器的位移量、上游水位、下游水位和有功功率测量量；

数字量输出模块一9选用贝加莱公司生产的型号为DO135的数字量输出模块；数字量输出模块二12选用贝加莱公司生产的型号为DO135的数字量输出模块。

开关量由开机令、停机令、抽水工况、发电工况等信号组成。

本实用新型的工作原理是：机组转速信号接入转速信号调理电路1后变成方波信号被送入数字量输入模块一2，经数字量输入模块一2送入PCC控制器3；PCC控制器3中的时间处理单元对数字量输入模块一2输入的方波信号进行处理得到机组转速；PCC控制器3中的中央处理单元根据数字量输入模块二4所输入的开关量判断机组的运行工况，具体状况如下：

1)当机组处于水轮机工况运行时，PCC控制器3中的中央处理单元对模拟量输入模块5输入的上游水位、下游水位、通讯所得的功率给定并根据PCC控制器3中的存储单元8内的相关数据获得机组最优转速，

当机组转速高于机组最优转速时，数字量输出模块一9输出脉冲信号控制导叶比例阀11使机组导叶向关机方向移动，减少流过水泵水轮机的流量，使水泵水轮机的转速降低直至最优转速；

当机组转速低于机组最优转速时，数字量输出模块一9输出脉冲信号控制导叶比例阀11使机组导叶向开机方向移动，增大流过水泵水轮机的流量，使水泵水轮机的转速升高直至最优转速。

2)当机组处于水泵工况运行时，PCC控制器3中的中央处理单元对模拟量输入模块5输入的上游水位、下游水位、通讯所得的功率给定并根据PCC控制器3中的存储单元8内的相关数据获得机组最优开度，并通过数字量输出模块一9输出脉冲控制导叶比例阀11使机组导叶开度移动至最优开度，从而使水泵水轮机调速器能够更加稳定运行。