水轮发电机调节系统自适应控制策略

摘要：随着社会经济的欣欣向荣和我国城市建设快速发展，水轮发电机的应用范围愈加广泛。水轮机调速器是水轮发电机组非常重要的辅助控制设备之一，它的运行特性直接决定了水轮机组运行的稳定性和安全性。随着电网系统的日趋复杂、供电电压不断升高，电网系统在运行过程中经常出现超低频振荡现象，给供电安全造成了较大的隐患，无法满足供电系统运行安全性需求。通过对电网低频振荡现象的分析，确定了水轮机调速器是导致电网产生低频振荡的主要原因，因此为了确保电网系统的运行安全，需要对水轮机调速器影响电网运行稳定性的原因进行分析，提升电网运行稳定性。

关键词：水轮发电机；调节系统；自适应；控制策略 引言

随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，水轮机调节系统的重要性不言而喻。机组找中心是水轮机检修工作中常见的一项工作。在涉及到定子、轴承座更换时都需要找中心，确定机组轴线，最为基准，方便进行之后的设备安装工作。

1对现有求心器进行改进

1）由于现在所使用的求心器采用的是对称螺栓调节控制中间滑块来控制钢琴线达到调节作用，但调节误差较大，由于使用螺栓调节，旋紧螺栓的力轻重也会对调节数据有较大的影响，因此直接舍弃了这种方式。2）依据对策表，按照任务分配，实施对策。班组成员讨论决定采用车床上的手摇滚珠丝杆滑台来调整。班组从网上购入两台手摇滚珠丝杆滑台，并将两台设备通过螺栓连接构建一台十字滑台，滑台两端面均有螺帽、下端与基座连接、上端连接滑轮。两部滑台分别控制X、Y方向，滑台配置有锁定装置，可防止因为太灵活导致的数据变动。由于改进了求心器，调整方式由之前的螺栓调节改为手轮调节，并且锁定装置也有所优化，所以在调整精确度上有了极大提升。

2装配水轮发电机检修系统

水轮发电机组存在很多事故隐患，如果存在一个对应的发电机检修系统，会减少事故的发生，提高发电效率。因此，借助互联网、无线传感技术及大数据分析系统等，针对水轮发电机存在的产检问题，设计了水轮发电机常见故障的检测与检修系统。该系统主要通过如下3个步骤进行水轮发电机的检修。第1步，应用无线传感技术，在水轮发电机组的各设备上设置监测点。测点的安放要遵循完整感知的原则，尽量不要安放地过于稀疏或过于密集，要考虑到现实的需要。同时考虑传输信号是否通畅、监测数据能否正常输入系统分析等。第2步，建立完整的数据库，利用大数据分析。根据监测数据，同时对比正常机组运行参数，对水轮发电机的工况作出分析。最重要的是要建立完整的数据分析系统。系统应包括机组运行标准参数、全天运行值、机器以往故障维修记录及机组各故障具体维修方法等。第3步，安装智能警报系统。系统可以根据监测和分析到的可能故障做出及时警报，技术工人可以在第一时间赶到，并进行修理和维护，以减少损失。水轮发电机的检修系统由前端无线传感技术、大数据分析及智能警报系统组成，可以预测可能发生的故障，也可以对已经发生的常见故障做出及时止损，避免影响整个机组的运行，提高发电效率。

3主配压阀故障的自适应控制

主配压阀通过活塞的上下移动，控制压力油的流向和流量，进而控制接力器的方向和速度，是调节系统的核心元件，主配压因操作压力油或阀套磨损等原因，引起阀芯动作不灵活，出现拒动的故障现象，主配拒动的故障信号是安装在主配阀芯开腔侧的行程开关发出的，调节系统正常时主配阀芯与行程开关有一定间隙，当阀芯向开方向动作时触碰行程开关发出主配拒动的故障信号，即正常调节时可能发出主配拒动故障，而主配实际卡阻触碰行程开关也会发出主配拒动信号。因此，主配拒动故障信号结合转速升高和负荷变化来做自适应控制。机组在开机未并网时，出现转速升高与主配拒动故障信号可启动机组紧急停机流程；机组在并网发电状态，出现负荷异常波动（无外部增减信号）与主配拒动可将机组停机再进行检查；机组正常运行时，未出现转速升高或负荷异常波动，对主配拒动的故障信号可不做处理。主配压阀的可靠性较高，出现主配拒动的故障现象较少，主

配拒动对于调节系统和水轮发电机是较大的隐患，而主配拒动的识别较困难，依靠行程开关并不准确并容易造成误判。主配压阀带有反馈传感器，主配压阀依靠伺服比例阀或脉冲阀控制，将主配压阀、伺服比例阀、步进电机、主接力器和脉冲阀各反馈及电气控制信号在调节系统内进行分析、比较、判断，使用程序来识别主配拒动，提高主配拒动判断的准确性、可靠性，更好的控制主配压阀。

4解模糊化处理

我们所需要的是一些具体的数值，所以我们需要进行逆向解模糊运算，我们称模糊集合经过运算得到的确切数值的过程为解模糊化处理。在这里我们选取重心法来解模糊化处理。具体过程如下：

的隶属度求取方法一致，根据我们前面给出的模糊规则，现取其逆

向思维，对不同的误差系数e和误差系数率ec采取逆向思维处理我们可得不同的输出变化量的隶属度。上述为其中一条规则，通过此项规则，我们可以得到其他几项输出变量的同样隶属度函数，由此类推，最后可以得到在不同误差系数e和误差率ec情况下的所有模糊规则的隶属度。在某一时刻，利用我们得到的和不同情况下的e与ec的数值带入以下公式我们即可得到

：

上述公式得到的结果只是根据不同的e与ec得到相应的隶属度，并不是我们最后需要的隶属度数值，还需要我们乘以比例因子才能来控制被控对象，对经过模糊规则表得到的

做出加权平均法进行解模糊化处理可以得到最终对

应的的隶属度值，其公式如下：

式中：

：k为采样周期时的偏差

：k采样周期时的输出 ：采样周期 我们把得到的结果

乘以比例因子 可以得到我们

所需要的精确输出量 公式为：

5加强日常维护工作

加强日常维护工作，可以保证水轮发电机组正常运行、减少常见故障的发生。日常维护工作，可以从如下3个方面展开。第一，需要深入、具体地了解水电站水轮发电机组的运行原理、运行环境及运行状况；及时清理设备运行过程中的积水，为水电站水轮发电机组的正常运行提供良好的环境。第二，实时监测温度、输出功率及运行速度等关键因素，规定安全的运行数据，加强日常监测，定期抽查。第三，定期对水电站水轮发电机设备组进行抽查质检，针对磨损、老化、腐蚀的零部件，需要进行及时更换，对关键设备和零件进行定期保养。

结语

水轮发电机调节系统的自适应控制策略是根据外部与系统自身的变化或故障，通过调节系统的程序自动计算和分析识别，改变调节参数、调节规律及调节方式，改变系统的控制输出，满足频率、水头及元件等不确定性，达到最符合的控制状态。水电站水轮发电机自适应控制策略在孤网的频率控制模式，水头与接力器开度的协联关系方面还可进一步试验、调整及优化，提高调节系统自适应控制策略的可靠性、安全性及稳定性。

参考文献

[1]国家能源局.DLT563-2016水轮机电液调节系统及装置技术规程[S].北京：国家标准馆，2016．

[2]李海峰，岳良，汪蓓.水电机组一次调频与AGC性能试验分析[J].湖北电力，2018，42（5）：56-61.

[3]魏守平.水轮机调节系统一次调频及孤立电网运行特性分析及仿真[J].水电自动化与大坝监测，2009，33（6）：27-33.

[4]陈秀芝.水轮发电机机械检修[M].西安：中国电力出版社，2003.

[5]梅立，雷宇春.实现水轮发电机组一级过速保护停机的新思路[J].红水河，2017，36（3）：106-108.