一种水轮机调速系统及调速方法与流程

1.本技术涉及水轮机调速技术领域，尤其涉及一种水轮机调速系统及调速方法。


背景技术：

2.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，其运行品质的好坏直接关乎机组的安全和稳定运行。降低水轮机调速器的故障率是提高机组运行可靠行性的最行之有效的手段。
3.双套控制器冗余配置，导叶伺服阀交叉冗余控制方式是当下水电厂使用较为广泛的调速器控制方式之一。在长期的运行过程中发现交叉冗余控制方式接线、逻辑繁琐，对判断依据要求高，控制回路内部分元器件故障时不能对整条控制链路进行切换，且设备利用率低；其故障逻辑及上送监控信号不全面，不利于调速器故障实时监测及故障情况下的故障分析处理。


技术实现要素：

4.本技术提供一种水轮机调速系统及调速方法，以至少解决交叉冗余控制方式接线、逻辑繁琐、设备利用率低且不利于故障分析处理的技术问题。
5.本技术第一方面实施例提出一种水轮机调速系统，包括：水轮机调速器，所述水轮机调速器包括第一控制信号生成模块、第二控制信号生成模块和导叶开关控制模块；
6.所述第一控制信号生成模块与第二控制信号生成模块分别与所述导叶开关控制模块连接；
7.所述第一控制信号生成模块和所述第二控制信号生成模块，均用于生成水轮机导叶的液压控制信号，并将所述液压控制信号发送到所述导叶开关控制模块；
8.所述导叶开关控制模块，用于接收所述液压控制信号，并基于所述液压控制信号控制水轮机导叶的开关，进而实现水轮机的调速；
9.其中，当所述第一控制信号生成模块故障时利用所述第二控制信号生成模块生成水轮机导叶的液压控制信号。
10.优选的，所述第一控制信号生成模块包括：第一pcc控制器、第一功放板和第一比例伺服阀；
11.所述第一pcc控制器、所述第一功放板和所述第一比例伺服阀依次连接；
12.所述第一pcc控制器，用于将电控制信号发送到所述第一功放板；
13.所述第一功放板，用于将电控制信号进行放大，并将放大后的电控制信号发送到所述第一比例伺服阀；
14.所述第一比例伺服阀，用于将电控制信号转换成液压信号。
15.进一步的，所述第二控制信号生成模块包括：第二pcc控制器、第二功放板和第二比例伺服阀；
16.所述第二pcc控制器、所述第二功放板和所述第二比例伺服阀依次连接；
17.所述第二pcc控制器，用于将电控制信号发送到所述第二功放板；
18.所述第二功放板，用于将电控制信号进行放大，并将放大后的电控制信号发送到所述第二比例伺服阀；
19.所述第二比例伺服阀，用于将电控制信号转换成液压信号。
20.进一步的，所述水轮机调速系统还包括：第一导叶位移传感器、第二导叶位移传感器和第三导叶位移传感器；
21.所述第一导叶位移传感器、所述第二导叶位移传感器和所述第三导叶位移传感器分别与所述导叶开关控制模块连接；
22.所述第一导叶位移传感器、所述第二导叶位移传感器和所述第三导叶位移传感器均用于采集水轮机导叶的位移。
23.进一步的，所述水轮机调速系统还包括：监控模块；
24.所述监控模块，用于实时采集水轮机及水轮机调速器的运行数据，并基于所述运行数据对水轮机调速器进行故障诊断，然后基于诊断结果进行水轮机调速器的控制。
25.进一步的，所述监控模块，包括：监测子模块、故障诊断子模块和故障控制子模块；
26.所述监测子模块，用于实时采集水轮机及水轮机调速器的运行数据；
27.所述故障诊断子模块，用于基于所述运行数据对水轮机调速器进行故障诊断；
28.所述故障控制子模块，用于基于故障诊断结果对水轮机调速器进行控制。
29.进一步的，所述故障诊断子模块包括：第一故障诊断单元、第二故障诊断单元、故障等级分类单元；
30.所述第一故障诊断单元，用于根据所述运行数据诊断参与水轮机调速的pt、齿盘、导叶、水轮发电机组功率、第一比例伺服阀、第二比例伺服阀和导叶开关控制模块是否故障；
31.所述第二故障诊断单元，用于根据所述运行数据确定pt、齿盘、导叶、水轮发电机组功率、第一比例伺服阀、第二比例伺服阀和导叶开关控制模块故障时所属的故障类型；
32.所述故障等级分类单元，用于确定故障诊断结果所属的故障等级。
33.进一步的，所述pt的故障类型包括：断线故障、跳变故障、偏差故障；
34.所述齿盘的故障类型包括：断线故障、跳变故障；
35.所述导叶的故障类型包括：定位参数丢失故障、断线故障、死值故障、跳变故障、越限故障、偏差故障；
36.所述水轮发电机组功率的故障类型包括：定位参数丢失故障、断线故障、死值故障、跳变故障、越限故障；
37.所述第一比例伺服阀、第二比例伺服阀和导叶开关控制模块的故障类型包括：断线故障、死值故障。
38.进一步的，所述水轮机调速系统还包括：报警模块；
39.所述报警模块，用于基于故障诊断结果，进行第一比例伺服阀或第二比例伺服阀随动故障报警，和/或导叶开关控制模块随动故障报警，和/或水轮发电机组有功功率波动预警，和/或导叶波动报警。
40.本技术第二方面实施例提出一种水轮机调速方法，所述方法包括：
41.获取水轮机导叶对应的控制信息；
42.利用第一控制信号生成模块对所述控制信息进行处理，得到所述水轮机导叶的液压控制信号；
43.根据所述液压控制信号，并利用导叶开关控制模块对所述导叶的开关进行控制，进而实现水轮机的调速；
44.其中，当第一控制信号生成模块故障时利用第二控制信号生成模块对所述控制信息进行处理。
45.本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
46.本技术提出了一种水轮机调速系统及调速方法，其中，所述系统包括：水轮机调速器，所述水轮机调速器包括第一控制信号生成模块、第二控制信号生成模块和导叶开关控制模块；所述第一控制信号生成模块与第二控制信号生成模块分别与所述导叶开关控制模块连接；所述第一控制信号生成模块和所述第二控制信号生成模块，均用于生成水轮机导叶的液压控制信号，并将所述液压控制信号发送到所述导叶开关控制模块；所述导叶开关控制模块，用于接收所述液压控制信号，并基于所述液压控制信号控制水轮机导叶的开关，进而实现水轮机的调速；其中，当所述第一控制信号生成模块故障时利用所述第二控制信号生成模块生成导叶的液压控制信号。本技术提出的技术方案，采用平行冗余方式逻辑简洁、运行可靠、便于故障整理区分，同时降低了水轮机调速器的故障率，提高了系统的可靠性，保障了水轮机发电机组安全、稳定运行。
47.本技术附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
48.本技术上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
49.图1为根据本技术一个实施例提供的一种水轮机调速系统的第一种结构图；
50.图2为根据本技术一个实施例提供的一种水轮机调速系统的第二种结构图；
51.图3为根据本技术一个实施例提供的一种水轮机调速系统的第三种结构图；
52.图4为根据本技术一个实施例提供的监控模块的结构图；
53.图5为根据本技术一个实施例提供的故障诊断子模块的结构图；
54.图6为根据本技术一个实施例提供的一种水轮机调速系统的第四种结构图；
55.图7为根据本技术一个实施例提供的一种水轮机调速方法的流程图；
56.附图标记：
57.第一控制信号生成模块1、第二控制信号生成模块2、导叶开关控制模块3、第一pcc控制器1-1、第一功放板1-2、第一比例伺服阀1-3、第二pcc控制器2-1、第二功放板2-2、第二比例伺服阀2-3、第一导叶位移传感器4、第二导叶位移传感器5、第三导叶位移传感器6、监控模块7、监测子模块7-1、故障诊断子模块7-2、故障控制子模块7-3、第一故障诊断单元7-2-1、第二故障诊断单元7-2-2、故障等级分类单元7-2-3、报警模块8和水轮机调速器9。
具体实施方式
58.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
59.本技术提出的一种水轮机调速系统及调速方法，其中，所述系统包括：水轮机调速器，所述水轮机调速器包括第一控制信号生成模块、第二控制信号生成模块和导叶开关控制模块；所述第一控制信号生成模块与第二控制信号生成模块分别与所述导叶开关控制模块连接；所述第一控制信号生成模块和所述第二控制信号生成模块，均用于生成水轮机导叶的液压控制信号，并将所述液压控制信号发送到所述导叶开关控制模块；所述导叶开关控制模块，用于接收所述液压控制信号，并基于所述液压控制信号控制水轮机导叶的开关，进而实现水轮机的调速；其中，当所述第一控制信号生成模块故障时利用所述第二控制信号生成模块生成导叶的液压控制信号。本技术提出的技术方案，采用平行冗余方式逻辑简洁、运行可靠、便于故障整理区分，同时降低了水轮机调速器的故障率，提高了系统的可靠性，保障了水轮机发电机组安全、稳定运行。
60.下面参考附图描述本技术实施例的一种水轮机调速系统及调速方法。
61.实施例一
62.图1为根据本技术一个实施例提供的一种水轮机调速系统的结构图，如图1所示，所述系统包括：水轮机调速器9，所述水轮机调速器9包括第一控制信号生成模块1、第二控制信号生成模块2和导叶开关控制模块3；
63.所述第一控制信号生成模块1与第二控制信号生成模块2分别与所述导叶开关控制模块3连接；
64.所述第一控制信号生成模块1和所述第二控制信号生成模块2，均用于生成水轮机导叶的液压控制信号，并将所述液压控制信号发送到所述导叶开关控制模块3；
65.所述导叶开关控制模块3，用于接收所述液压控制信号，并基于所述液压控制信号控制水轮机导叶的开关，进而实现水轮机的调速；
66.其中，当所述第一控制信号生成模块1故障时利用所述第二控制信号生成模块2生成水轮机导叶的液压控制信号。
67.在本公开实施例中，如图2所示，所述第一控制信号生成模块1包括：第一pcc控制器1-1、第一功放板1-2和第一比例伺服阀1-3；
68.所述第一pcc控制器1-1、所述第一功放板1-2和所述第一比例伺服阀1-3依次连接；
69.所述第一pcc控制器1-1，用于将电控制信号发送到所述第一功放板1-2；
70.所述第一功放板1-2，用于将电控制信号进行放大，并将放大后的电控制信号发送到所述第一比例伺服阀1-3；
71.所述第一比例伺服阀1-3，用于将电控制信号转换成液压信号。
72.进一步的，如图2所示，所述第二控制信号生成模块2包括：第二pcc控制器2-1、第二功放板2-2和第二比例伺服阀2-3；
73.所述第二pcc控制器2-1、所述第二功放板2-2和所述第二比例伺服阀2-3依次连接；
74.所述第二pcc控制器2-1，用于将电控制信号发送到所述第二功放板2-2；
75.所述第二功放板2-2，用于将电控制信号进行放大，并将放大后的电控制信号发送
到所述第二比例伺服阀2-3；
76.所述第二比例伺服阀2-3，用于将电控制信号转换成液压信号。
77.在本公开实施例中，如图3所示，所述水轮机调速系统还包括：第一导叶位移传感器4、第二导叶位移传感器5和第三导叶位移传感器6；
78.所述第一导叶位移传感器4、所述第二导叶位移传感器5和所述第三导叶位移传感器6分别与所述导叶开关控制模块3连接；
79.所述第一导叶位移传感器4、所述第二导叶位移传感器5和所述第三导叶位移传感器6均用于采集水轮机导叶的位移。
80.需要说明的是，采用三个导叶位移传感器可以满足独立测量的三取二的逻辑判断方式，以三取中值的方式进行优选的要求。
81.进一步的，如图3所示，所述水轮机调速系统还包括：监控模块7；
82.所述监控模块7，用于实时采集水轮机及水轮机调速器的运行数据，并基于所述运行数据对水轮机调速器进行故障诊断，然后基于诊断结果进行水轮机调速器的控制。
83.进一步的，如图4所示，所述监控模块7，包括：监测子模块7-1、故障诊断子模块7-2和故障控制子模块7-3；
84.所述监测子模块7-1，用于实时采集水轮机及水轮机调速器的运行数据；
85.所述故障诊断子模块7-2，用于基于所述运行数据对水轮机调速器进行故障诊断；
86.所述故障控制子模块7-3，用于基于故障诊断结果对水轮机调速器进行控制。
87.需要说明的是，如图5所示，所述故障诊断子模块7-2包括：第一故障诊断单元7-2-1、第二故障诊断单元7-2-2、故障等级分类单元7-2-3；
88.所述第一故障诊断单元7-2-1，用于根据所述运行数据诊断参与水轮机调速的pt即电压互感器、齿盘、导叶、水轮发电机组功率、第一比例伺服阀1-3、第二比例伺服阀2-3和导叶开关控制模块3是否故障；
89.所述第二故障诊断单元7-2-2，用于根据所述运行数据确定pt、齿盘、导叶、水轮发电机组功率、第一比例伺服阀1-3、第二比例伺服阀2-3和导叶开关控制模块3故障时所属的故障类型；
90.所述故障等级分类单元7-2-3，用于确定故障诊断结果所属的故障等级。
91.进一步的，所述故障等级包括：一级故障、二级故障、三级故障；所述一级故障为一般故障，当诊断出故障为一级故障时，需要报警处理；
92.所述二级故障为第一控制信号生成模块1或第二控制信号生成模块2中的一个模块故障，当诊断为二级故障时，切换到另一生成模块；
93.所述三级故障为第一控制信号生成模块1与第二控制信号生成模块2均故障，当诊断为三级故障即跳机时，需要停机处理。
94.在本公开实施例中，所述pt的故障类型包括：断线故障、跳变故障、偏差故障；
95.所述齿盘的故障类型包括：断线故障、跳变故障；其中，齿盘故障是基于采集的齿盘综合信号诊断的；当齿盘2反馈故障，齿盘1无反馈故障时，齿盘综合信号为齿盘1信号；当齿盘1反馈故障，齿盘2无反馈故障时，齿盘综合信号为齿盘2信号；当齿盘1、2无反馈故障时，齿盘综合信号为齿盘1信号。
96.所述导叶的故障类型包括：定位参数丢失故障、断线故障、死值故障、跳变故障、越
限故障、偏差故障；
97.所述水轮发电机组功率的故障类型包括：定位参数丢失故障、断线故障、死值故障、跳变故障、越限故障；
98.所述第一比例伺服阀1-3、第二比例伺服阀2-3和导叶开关控制模块3的故障类型包括：断线故障、死值故障。
99.示例的，当监测到对应部件的电流值小于零或大于20ma时，可以判定为断线故障；当监测到对应部件的电流值例如从6ma直接跳变到了20ma时，可以判定为跳变故障；当监测到位移传感器输出的位移值与预定的位移值存在偏差时，可以判定为偏差故障等。
100.在本公开实施例中，如图6所示，所述水轮机调速系统还包括：报警模块8；
101.所述报警模块8，用于基于故障诊断结果，进行第一比例伺服阀1-3或第二比例伺服阀2-3随动故障报警，和/或导叶开关控制模块3随动故障报警，和/或水轮发电机组有功功率波动预警，和/或导叶波动报警。
102.示例的，当故障诊断结果为第一比例伺服阀1-3或第二比例伺服阀2-3随动故障时(例如第一比例伺服阀1-3或第二比例伺服阀2-3发生卡涩，导叶给定与导叶反馈偏差大于5％，伺服反馈与导叶控制输出偏差大于1ma，延时1.5s)，进行伺服切换，并发出伺服阀随动故障报警；
103.当故障诊断结果为导叶开关控制模块3即主配压阀随动故障时(在导叶给定与导叶反馈偏差大于5％，主配反馈动作方向相反或者主配动作行程小于10％，延时1.5s时，快速进行伺服切换，以排除伺服卡涩或故障致使主阀报随动故障的情况。若伺服切换后主配仍然无法动作，则可以判断是主配压阀卡涩或故障)，发出导叶开关控制模块3随动故障报警；
104.当故障诊断结果为水轮发电机组功率波动值超出正常设定值时，发出水轮发电机组有功功率波动预警，以提醒运行值班人员关注或作出干预措施，以防机组功率波动过大，影响电网稳定运行。
105.当故障诊断结果为导叶开度异常波动时，发出导叶波动报警，以提醒运行值班人员关注或作出干预措施，防止导叶开度异常波动造成机组负荷波动或机组运行异常。
106.需要说明的是，所述报警模块8，还用对导叶随动故障进行预警，其中，当导叶给定与导叶反馈偏差大于5％，连续的1s周期内，导叶反馈动作方向相反或者动作速率小于1％/s，延时1.5s时，导叶发生随动故障。
107.本公开实施例提供的系统中包括：第一导叶位移传感器4、第二导叶位移传感器5和第三导叶位移传感器6，采用三个导叶位移传感器可以满足独立测量的三取二的逻辑判断方式，以三取中值的方式进行优选的要求。
108.示例的，首先监测子模块7-1实时采集水轮机调速系统的运行数据；
109.然后故障诊断子模块7-2基于所述运行数据确定第一导叶位移传感器4、第二导叶位移传感器5、第三导叶位移传感器6是否故障；
110.具体的，若第一导叶位移传感器4反馈故障，则上报第一导叶位移传感器4反馈故障，然后诊断第二导叶位移传感器5是否反馈故障，若所述第二导叶位移传感器5反馈故障，则上报第二导叶位移传感器5反馈故障，并切纯手动；若所述第二导叶位移传感器5未反馈故障，则诊断第三导叶位移传感器6是否反馈故障，若所述第三导叶位移传感器6反馈故障，
则切纯手动，并上报第三导叶位移传感器6反馈故障；所述第三导叶位移传感器6未反馈故障，则确定第二导叶位移传感器5、第三导叶位移传感器6两者的位移差值的绝对值a1,判断a1是否大于预设的偏差值，若是，则上报导叶采样偏差故障，并切纯手动，否则，选择第二导叶位移传感器5为主用位移传感器；
111.若第一导叶位移传感器4未反馈故障，且第二导叶位移传感器5反馈故障，则上报第二导叶位移传感器5反馈故障，然后诊断第三导叶位移传感器6是否反馈故障，若所述第三导叶位移传感器6反馈故障，则切纯手动，并上报第三导叶位移传感器6反馈故障，若所述第三导叶位移传感器6未反馈故障，则确定第一导叶位移传感器4、第三导叶位移传感器6两者的位移差值的绝对值a2,判断a2是否大于预设的偏差值，若是，则上报第二导叶位移传感器5偏差故障，并切纯手动，否则，选择第一导叶位移传感器4为主用位移传感器；
112.若第一导叶位移传感器4及第二导叶位移传感器5均未反馈故障，但是第三导叶位移传感器6反馈故障，则上报第三导叶位移传感器6反馈故障，然后计算第一导叶位移传感器4与第二导叶位移传感器5两者的位移差值的绝对值a3，判断a3是否大于预设的偏差值，若是，则上报第三导叶位移传感器6偏差故障，并切纯手动，否则，选择第一导叶位移传感器4为主用位移传感器；
113.若第一导叶位移传感器4、第二导叶位移传感器5、第三导叶位移传感器6均未反馈故障，确定a1、a2和a3的值，判断a3是否大于预设的偏差值，若否，选择第一导叶位移传感器4为主用位移传感器，并判断a1或a2是否大于预设的偏差值，若是，则上报第三导叶位移传感器6偏差故障；若是即a3大于预设的偏差值，判断a1、a2是否均大于预设的偏差值，若a1、a2均大于预设的偏差值，则上报第一导叶位移传感器4及第二导叶位移传感器偏差故障，否则，判断a1是否小于a2，若是，则选择第二导叶位移传感器5为主用位移传感器，并上报第一导叶位移传感器4偏差故障，否则，选择第一导叶位移传感器4为主用位移传感器，并上报第二导叶位移传感器5偏差故障。
114.在本公开实施例中，将系统中所有重要信号上送到监控模块7，将参与机组控制的关键量信号采用硬接线方式上送，其他信号采用通讯方式上送。
115.综上所述，本实施例提出的一种水轮机调速系统，在原有硬件基础上对调速系统故障诊断方法及策略进行优化，在控制成本的同时解决了交叉冗余调速器控制系统现阶段存在的问题，极大程度降低水轮机调速器的故障率，从而进一步提高机组的稳定性，对保障发电机组安全、稳定运行具有很大的意义，本实施例提供的方案是一项技术的革新，在控制成本的同时对行业内类似问题的解决具有很大的技术指导意义。
116.实施例二
117.图7为根据本技术一个实施例提供的一种水轮机调速方法的流程图，如图7所示，所述方法包括：
118.步骤1：获取水轮机导叶对应的控制信息；
119.步骤2：利用第一控制信号生成模块对所述控制信息进行处理，得到所述水轮机导叶的液压控制信号；
120.步骤3：根据所述液压控制信号，并利用导叶开关控制模块对所述导叶的开关进行控制，进而实现水轮机的调速；
121.其中，当第一控制信号生成模块故障时利用第二控制信号生成模块对所述控制信
息进行处理。
122.在本公开实施例中，所述方法还包括：
123.实时采集水轮机调速系统的运行数据，并基于所述运行数据对水轮机调速系统进行故障诊断，然后基于诊断结果进行水轮机调速系统的控制。
124.具体的，根据所述运行数据诊断水轮机调速系统对应的pt、齿盘、导叶、水轮发电机组功率、第一比例伺服阀、第二比例伺服阀和导叶开关控制模块是否故障；
125.以及，根据所述运行数据确定pt、齿盘、导叶、水轮发电机组功率、第一比例伺服阀、第二比例伺服阀和导叶开关控制模块故障时所属的故障类型；
126.以及，确定故障诊断结果所属的故障等级。
127.其中，所述故障等级包括：一级故障、二级故障、三级故障；
128.所述一级故障为一般故障，当诊断出故障为一级故障时，需要报警处理；
129.所述二级故障为第一控制信号生成模块或第二控制信号生成模块中的一个模块故障，当诊断为二级故障时，切换到另一生成模块；
130.所述三级故障为第一控制信号生成模块与第二控制信号生成模块均故障，当诊断为三级故障即跳机时，需要停机处理。
131.在本公开实施例中，所述pt的故障类型包括：断线故障、跳变故障、偏差故障；
132.所述齿盘的故障类型包括：断线故障、跳变故障；其中，齿盘故障是基于采集的齿盘综合信号诊断的；当齿盘2反馈故障，齿盘1无反馈故障时，齿盘综合信号为齿盘1信号；当齿盘1反馈故障，齿盘2无反馈故障时，齿盘综合信号为齿盘2信号；当齿盘1、2无反馈故障时，齿盘综合信号为齿盘1信号。
133.所述导叶的故障类型包括：定位参数丢失故障、断线故障、死值故障、跳变故障、越限故障、偏差故障；
134.所述水轮发电机组功率的故障类型包括：定位参数丢失故障、断线故障、死值故障、跳变故障、越限故障；
135.所述第一比例伺服阀、第二比例伺服阀和导叶开关控制模块的故障类型包括：断线故障、死值故障。
136.示例的，当监测到对应部件的电流值小于零或大于20ma时，可以判定为断线故障；当监测到对应部件的电流值例如从6ma直接跳变到了20ma时，可以判定为跳变故障；当监测到位移传感器输出的位移值与预定的位移值存在偏差时，可以判定为偏差故障等。
137.在本公开实施例中，所述方法还包括：
138.基于故障诊断结果，进行第一比例伺服阀或第二比例伺服阀随动故障报警，和/或导叶开关控制模块随动故障报警，和/或水轮发电机组有功功率波动预警，和/或导叶波动报警。
139.示例的，当故障诊断结果为第一比例伺服阀或第二比例伺服阀随动故障时(例如第一比例伺服阀或第二比例伺服阀发生卡涩，导叶给定与导叶反馈偏差大于5％，伺服反馈与导叶控制输出偏差大于1ma，延时1.5s)，进行伺服切换，并发出伺服阀随动故障报警；
140.当故障诊断结果为导叶开关控制模块即主配压阀随动故障时(在导叶给定与导叶反馈偏差大于5％，主配反馈动作方向相反或者主配动作行程小于10％，延时1.5s时，快速进行伺服切换，以排除伺服卡涩或故障致使主阀报随动故障的情况。若伺服切换后主配仍
然无法动作，则可以判断是主配压阀卡涩或故障)，发出导叶开关控制模块随动故障报警；
141.当故障诊断结果为水轮发电机组功率波动值超出正常设定值时，发出水轮发电机组有功功率波动预警，以提醒运行值班人员关注或作出干预措施，以防机组功率波动过大，影响电网稳定运行。
142.当故障诊断结果为导叶开度异常波动时，发出导叶波动报警，以提醒运行值班人员关注或作出干预措施，防止导叶开度异常波动造成机组负荷波动或机组运行异常。
143.需要说明的是，所述方法还包括，对导叶随动故障进行预警，其中，当导叶给定与导叶反馈偏差大于5％，连续的1s周期内，导叶反馈动作方向相反或者动作速率小于1％/s，延时1.5s时，导叶发生随动故障。
144.本公开实施例提供的方案采用三个导叶位移传感器可以满足独立测量的三取二的逻辑判断方式，以三取中值的方式进行优选的要求。
145.示例的，首先监测子模块实时采集水轮机调速系统的运行数据；
146.然后故障诊断子模块基于所述运行数据确定第一导叶位移传感器、第二导叶位移传感器、第三导叶位移传感器是否故障；
147.具体的，若第一导叶位移传感器反馈故障，则上报第一导叶位移传感器反馈故障，然后诊断第二导叶位移传感器是否反馈故障，若所述第二导叶位移传感器反馈故障，则上报第二导叶位移传感器反馈故障，并切纯手动；若所述第二导叶位移传感器未反馈故障，则诊断第三导叶位移传感器是否反馈故障，若所述第三导叶位移传感器反馈故障，则切纯手动，并上报第三导叶位移传感器反馈故障；所述第三导叶位移传感器未反馈故障，则确定第二导叶位移传感器、第三导叶位移传感器两者的位移差值的绝对值a1,判断a1是否大于预设的偏差值，若是，则上报导叶采样偏差故障，并切纯手动，否则，选择第二导叶位移传感器为主用位移传感器；
148.若第一导叶位移传感器未反馈故障，且第二导叶位移传感器反馈故障，则上报第二导叶位移传感器反馈故障，然后诊断第三导叶位移传感器是否反馈故障，若所述第三导叶位移传感器反馈故障，则切纯手动，并上报第三导叶位移传感器反馈故障，若所述第三导叶位移传感器未反馈故障，则确定第一导叶位移传感器、第三导叶位移传感器两者的位移差值的绝对值a2,判断a2是否大于预设的偏差值，若是，则上报第二导叶位移传感器偏差故障，并切纯手动，否则，选择第一导叶位移传感器为主用位移传感器；
149.若第一导叶位移传感器及第二导叶位移传感器均未反馈故障，但是第三导叶位移传感器反馈故障，则上报第三导叶位移传感器反馈故障，然后计算第一导叶位移传感器与第二导叶位移传感器两者的位移差值的绝对值a3，判断a3是否大于预设的偏差值，若是，则上报第三导叶位移传感器偏差故障，并切纯手动，否则，选择第一导叶位移传感器为主用位移传感器；
150.若第一导叶位移传感器、第二导叶位移传感器、第三导叶位移传感器均未反馈故障，确定a1、a2和a3的值，判断a3是否大于预设的偏差值，若否，选择第一导叶位移传感器为主用位移传感器，并判断a1或a2是否大于预设的偏差值，若是，则上报第三导叶位移传感器偏差故障；若是即a3大于预设的偏差值，判断a1、a2是否均大于预设的偏差值，若a1、a2均大于预设的偏差值，则上报第一导叶位移传感器及第二导叶位移传感器偏差故障，否则，判断a1是否小于a2，若是，则选择第二导叶位移传感器为主用位移传感器，并上报第一导叶位移
传感器偏差故障，否则，选择第一导叶位移传感器为主用位移传感器，并上报第二导叶位移传感器偏差故障。
151.综上所述，本实施例提出的一种水轮机调速方法，极大程度降低水轮机调速器的故障率，从而进一步提高机组的稳定性，对保障发电机组安全、稳定运行具有很大的意义。
152.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
153.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
154.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种水轮机调速系统，其特征在于，包括：水轮机调速器，所述水轮机调速器包括第一控制信号生成模块、第二控制信号生成模块和导叶开关控制模块；所述第一控制信号生成模块与第二控制信号生成模块分别与所述导叶开关控制模块连接；所述第一控制信号生成模块和所述第二控制信号生成模块，均用于生成水轮机导叶的液压控制信号，并将所述液压控制信号发送到所述导叶开关控制模块；所述导叶开关控制模块，用于接收所述液压控制信号，并基于所述液压控制信号控制水轮机导叶的开关，进而实现水轮机的调速；其中，当所述第一控制信号生成模块故障时利用所述第二控制信号生成模块生成水轮机导叶的液压控制信号。2.如权利要求1所述的水轮机调速系统，其特征在于，所述第一控制信号生成模块包括：第一pcc控制器、第一功放板和第一比例伺服阀；所述第一pcc控制器、所述第一功放板和所述第一比例伺服阀依次连接；所述第一pcc控制器，用于将电控制信号发送到所述第一功放板；所述第一功放板，用于将电控制信号进行放大，并将放大后的电控制信号发送到所述第一比例伺服阀；所述第一比例伺服阀，用于将电控制信号转换成液压信号。3.如权利要求2所述的水轮机调速系统，其特征在于，所述第二控制信号生成模块包括：第二pcc控制器、第二功放板和第二比例伺服阀；所述第二pcc控制器、所述第二功放板和所述第二比例伺服阀依次连接；所述第二pcc控制器，用于将电控制信号发送到所述第二功放板；所述第二功放板，用于将电控制信号进行放大，并将放大后的电控制信号发送到所述第二比例伺服阀；所述第二比例伺服阀，用于将电控制信号转换成液压信号。4.如权利要求2所述的水轮机调速系统，其特征在于，所述水轮机调速系统还包括：第一导叶位移传感器、第二导叶位移传感器和第三导叶位移传感器；所述第一导叶位移传感器、所述第二导叶位移传感器和所述第三导叶位移传感器分别与所述导叶开关控制模块连接；所述第一导叶位移传感器、所述第二导叶位移传感器和所述第三导叶位移传感器均用于采集水轮机导叶的位移。5.如权利要求4所述的水轮机调速系统，其特征在于，所述水轮机调速系统还包括：监控模块；所述监控模块，用于实时采集水轮机及水轮机调速器的运行数据，并基于所述运行数据对水轮机调速器进行故障诊断，然后基于诊断结果进行水轮机调速器的控制。6.如权利要求5所述的水轮机调速系统，其特征在于，所述监控模块，包括：监测子模块、故障诊断子模块和故障控制子模块；所述监测子模块，用于实时采集水轮机及水轮机调速器的运行数据；所述故障诊断子模块，用于基于所述运行数据对水轮机调速器进行故障诊断；所述故障控制子模块，用于基于故障诊断结果对水轮机调速器进行控制。
7.如权利要求6所述的水轮机调速系统，其特征在于，所述故障诊断子模块包括：第一故障诊断单元、第二故障诊断单元、故障等级分类单元；所述第一故障诊断单元，用于根据所述运行数据诊断参与水轮机调速的pt、齿盘、导叶、水轮发电机组功率、第一比例伺服阀、第二比例伺服阀和导叶开关控制模块是否故障；所述第二故障诊断单元，用于根据所述运行数据确定pt、齿盘、导叶、水轮发电机组功率、第一比例伺服阀、第二比例伺服阀和导叶开关控制模块故障时所属的故障类型；所述故障等级分类单元，用于确定故障诊断结果所属的故障等级。8.如权利要求7所述的水轮机调速系统，其特征在于，所述pt的故障类型包括：断线故障、跳变故障、偏差故障；所述齿盘的故障类型包括：断线故障、跳变故障；所述导叶的故障类型包括：定位参数丢失故障、断线故障、死值故障、跳变故障、越限故障、偏差故障；所述水轮发电机组功率的故障类型包括：定位参数丢失故障、断线故障、死值故障、跳变故障、越限故障；所述第一比例伺服阀、第二比例伺服阀和导叶开关控制模块的故障类型包括：断线故障、死值故障。9.如权利要求8所述的水轮机调速系统，其特征在于，所述水轮机调速系统还包括：报警模块；所述报警模块，用于基于故障诊断结果，进行第一比例伺服阀或第二比例伺服阀随动故障报警，和/或导叶开关控制模块随动故障报警，和/或水轮发电机组有功功率波动预警，和/或导叶波动报警。10.一种基于上述权利要求1-9任一所述的水轮机调速系统的调速方法，其特征在于，所述方法包括：获取水轮机导叶对应的控制信息；利用第一控制信号生成模块对所述控制信息进行处理，得到所述水轮机导叶的液压控制信号；根据所述液压控制信号，并利用导叶开关控制模块对所述导叶的开关进行控制，进而实现水轮机的调速；其中，当第一控制信号生成模块故障时利用第二控制信号生成模块对所述控制信息进行处理。

技术总结
本申请提出一种水轮机调速系统及调速方法，所述系统包括：水轮机调速器，所述水轮机调速器包括第一控制信号生成模块、第二控制信号生成模块和导叶开关控制模块；所述第一控制信号生成模块和所述第二控制信号生成模块，均用于生成水轮机导叶的液压控制信号，并将所述液压控制信号发送到所述导叶开关控制模块；所述导叶开关控制模块，用于接收所述液压控制信号，并基于所述液压控制信号控制水轮机导叶的开关，进而实现水轮机的调速。本申请提出的技术方案，采用平行冗余方式逻辑简洁、运行可靠、便于故障整理区分，同时降低了水轮机调速器的故障率，提高了系统的可靠性，保障了水轮机发电机组安全、稳定运行。稳定运行。稳定运行。


技术研发人员：焦凡效 董运涛 张鹏华 孙洪 付文刚 韦彪 杨成毅 付领航
受保护的技术使用者：华能澜沧江水电股份有限公司
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/6/28