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Jürgen Giesecke, Stephan Heimerl, Emil Mosonyi,
„Wasserkraftanlagen – Planung, Bau und Betrieb“,
6. Auflage, Springer Vieweg, 2014.
Jürgen Giesecke, Stephan Heimerl, Emil Mosonyi,
„Wasserkraftanlagen – Planung, Bau und Betrieb“,
6. Auflage, Springer Vieweg, 2014.
ISBN 978-3-642-53870-4
ISBN 978-3-642-53871-1 (eBook)
第11.4.9.4節引述並評論「以模糊邏輯監控平壓塔」的目的、方法及優點。
Section 11.4.9.4 quotes and comments on the purpose, methods and advantages of "monitoring surge towers using fuzzy logic".
Abschnitt 11.4.9.4 zitiert und kommentiert Zweck, Methoden und Vorteile der „Wasserschlossüberwachung mittels Fuzzy Logik“.
11 Wasserschlösser und Schwallkammern
11 Wasserschlösser und Schwallkammern
11.4.9.4 Wasserschlossüberwachung mittels Fuzzy Logik
11.4.9.4 Wasserschlossüberwachung mittels Fuzzy Logik
Verbesserte und erweiterte Regel- und Steuerungsmöglichkeiten des Zusammenspiels zwischen der Anpassung der Maschinenleistung an den Verbraucherbedarf, der Druckbeschränkung im Triebwassersystem und der Kontrolle zulässiger Wasserspiegelauslenkungen im Wasserschloss sind insbesondere bei der leistungssteigernden Nachrüstung älterer Wasserkraftanlagen von großer Bedeutung. Da sich meist bauliche Veränderungen aus Kostengründen verbieten, können statt dessen neue betriebliche Anforderungen durch die Kombination bewährter klassischer Regelungssysteme mit fuzzy-basierten Methoden (s. Kapitel 13.2.2) erfüllt werden [11.16].
11 平壓塔與平壓氣室
11 平壓塔與平壓氣室
11.4.9.4 以模糊邏輯監控平壓塔
11.4.9.4 以模糊邏輯監控平壓塔
為調控水輪機輸出負載以符合消費端的需求，同時必須兼顧輸水管道系統的壓力限制及控制平壓塔的允許水位偏擺等交互作用下，特別是在老舊水力電廠的負載擴增改造過程中，一個擴充調控的改善選項則具有重大的意義。由於大部分土建改造因成本因素而不可行，取而代之可以藉由結合可靠的傳統控制系統與基於模糊的控制方法（詳13.2.2節）來符合新的運轉需求 [11.16]。
Die fuzzy-basierte Regelung zielt dabei vor allem darauf ab, eine „gute“ Kompromisslösung zwischen
der Sicherheitsanforderung Verhindern des Leerlaufens des Wasserschlosses
und der betrieblichen Maxime möglichst schnelles Nachfahren von verbraucherbedingten Laständerungen zu finden.
基於模糊的調控主要目的是在下列兩者“之間找到一個 “較佳“ 折衷解決方案
防止平壓塔水位排空的安全要求
以及迅速運轉反應消費條件的負載變化。
Die vorgeschlagene kombinierte Regelungsmethode setzt sich aus den folgenden Komponenten zusammen [11.16]:
grobe Leistungsvorsteuerung (Leitapparat-, Düsennadelstellung etc.) mittels traditionellem PI-Regler;
Einbeziehung des Druckes im Triebwassersystem als Regelgröße für den PI-Regler;
fuzzy-kontrollierte Leistungssollwertvorgabe.
建議的複合控制方法由以下單元組成 [11.16]：
通過傳統PI控制器進行負載預先粗略控制（導葉位置、噴嘴針位置等）；
PI控制器的控制變量包含輸水管道系統中的壓力值；
模糊控制負載目標值的設定。
Im Prinzip wird der Leistungssollwert von einer übergeordneten Leitzentrale aufgrund der Verbrauchernachfrage vorgegeben. Der sicherheitstechnische Gesichtspunkt maximaler bzw. minimaler Spiegelauslenkungen im Wasserschloss erfordert hier jedoch eine auf das vorhandene Wasserschloss zugeschnittene Regelung:
Keine fuzzy-angepasste Weitergabe des übergeordnet vorgegebenen Leistungssollwertes bei Lastabwurf, d. h. die Laständerungsgeschwindigkeit wird nicht beschränkt.
Fuzzy-basierte Anpassung der Laständerungsgeschwindigkeit (Sollwerte) bei Lastaufnahme. Als eine Funktion des Wasserspiegelstands im Wasserschloss, dessen Gradienten, der Spiegelhöhe im oberwasserseitigen Speicher sowie der Abweichung von Ist und Soll der Gesamtleistung wird der Zuwachs des Sollwerts fuzzy-modifiziert. Die schnellsten Lastaufnahmegeschwindigkeiten sind bei hohem und ansteigendem Spiegelstand im Wasserschloss realisierbar, kombiniert mit kleinen erforderlichen Leistungsanforderungen.
原則上，負載目標值由上層控制中心根據消費需求設定。然而，考量平壓塔最高或最低偏擺水位的安全觀點，需要針對平壓塔的實際狀況制定控制規則：
在調降負載的情況下，上層控制中心設定的負載目標值不需經過模糊調適繼續傳輸，也就是說，負載變化率不受限制。
在提升負載的情況下，利用模糊調適限制負載變化率（目標值）。其負載目標值的增加量根據平壓塔水位位置及變化梯度、上池水位高度、總負載目標值與實際值的偏差量等參數以模糊函數調整。當平壓塔處於不斷上升的高水位且伴隨較小的負載增加需求時，則可以最快的速度增加負載。
Die Vorteile einer fuzzy-basierten Sollwertvorgabe sind:
sehr flexible und schnelle Regelung der Lastaufnahmegeschwindigkeit;
vergleichmäßigte und stets monotone Änderung der Lastaufnahmegeschwindigkeit gegenüber konventioneller Regelung;
günstige Möglichkeit der Lastverteilung bei Anlagen mit mehreren, in unterschiedlichen Betriebszuständen befindlichen Maschinensätzen;
der Regelungseingriff bleibt auf die Sollwertvorgabe beschränkt und kann somit ohne große Änderungen an der Regelungs-Gesamtkonzeption einer Anlage verwirklicht werden.
基於模糊設定負載目標值的優點如下：
非常靈活且快速地調節負載提升速度；
相較於傳統控制，負載提升速度的變化均勻且一致；
在不同運轉狀態的多台機組設備中，有利於負載分配的可能性；
僅侷限於目標值的設定調控，因此無需對設備的整體控制設計進行重大變更即可實現。
[11.16] Lin, J.-C.: Überwachung von Wasserschlössern in Wasserkraftwerken mit Fuzzy-Control. In: Mitteilungen des Institutes für Strömungsmechanik und Hydraul. Strömungsmaschinen der Uni. Stuttgart (2000), Nr. 19
[11.16] 林建全：以模糊邏輯監控水力發電廠之平壓塔。 於：斯圖加特大學流體力學與流體機械研究所，通訊第19號（2000）
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