金安橋水電站2號機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)及原動機模型參數(shù)測試方案

1、金安橋水電站水輪機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)及原動機模型參數(shù)測試方案金安橋水電站2號機組試運行指揮部云南電力試驗研究院（集團）有限公司電力研究院2011年10月7日目 錄1、試驗?zāi)康?、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程規(guī)范3、金安橋水電站調(diào)速系統(tǒng)框圖4、試驗內(nèi)容及方法5、試驗測點布置：6、試驗安全措施7、試驗必須收集及記錄的技術(shù)資料金安橋水電站水輪機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)及原動機模型參數(shù)測試方案1、試驗?zāi)康膶λ姀S水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)進行測試，為電網(wǎng)系統(tǒng)仿真研究提供與實際系統(tǒng)狀況相吻合的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型，通過對調(diào)速器數(shù)學(xué)模型的研究和仿真計算，建立更為準(zhǔn)確的調(diào)速系統(tǒng)的計算模型,滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算的需求, 為電力系統(tǒng)安排運行方式提供更為可靠

2、的依據(jù)。1.1、通過試驗獲得水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型相應(yīng)參數(shù)，為電力系統(tǒng)計穩(wěn)定計算提供依據(jù)；1.2、檢測調(diào)速器整體性能；1.3、為電力系統(tǒng)的中長期穩(wěn)定性仿真計算及電網(wǎng)規(guī)劃，提供可靠的數(shù)學(xué)模型。2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程規(guī)范2.1、 DLT 563-2004水輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置技術(shù)規(guī)程。22、 DLT 496-2001水輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置調(diào)整試驗導(dǎo)則。2.3 GB 9652.1-1997水輪機控制系統(tǒng)技術(shù)條件2.4 GB 9652.2-1997水輪機控制系統(tǒng)試驗3、金安橋水電站調(diào)速系統(tǒng)框圖3.1、HGS-E412型PCC調(diào)速系統(tǒng)頻率及導(dǎo)葉閉環(huán)調(diào)節(jié)原理框圖左邊的PID調(diào)節(jié)框圖稱為頻率主環(huán)，bp為永態(tài)轉(zhuǎn)差

3、系數(shù)，空載時，bp為零，死區(qū)為零，PID調(diào)節(jié)參數(shù)采用空載參數(shù)，并網(wǎng)時，bp和死區(qū)為設(shè)定值，PID調(diào)節(jié)參數(shù)采用負載參數(shù)，功率一般都通過監(jiān)控系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，直接作用于導(dǎo)葉位置輸出。該信號經(jīng)過DA（模數(shù)）轉(zhuǎn)換后施加到電液轉(zhuǎn)換器上。Kp：主環(huán)比例增益，參數(shù)值0-20之間可調(diào)。Kd： 主環(huán)微分增益，參數(shù)值0-10 1/s之間可調(diào)。KI： 主環(huán)積分增益，參數(shù)值0-5 s之間可調(diào)。Ty：接力反應(yīng)時間常數(shù)，整定在0.2s左右。bp：調(diào)速系統(tǒng)永態(tài)轉(zhuǎn)差率， 0-10%可調(diào)。E：人工失靈區(qū)：整定在0-0.5HZ。fg：機組頻率返饋fs：機組頻率給定PGV：負荷給定3.2、程序模擬量輸出對應(yīng)如下（據(jù)廠家最終資料為準(zhǔn)）：（

4、1） 頻率主環(huán)PID綜合輸出； （2） 功率給定Pgv； （3） 開度給定；（4）導(dǎo)葉副環(huán)綜合輸出u； 4、試驗內(nèi)容及方法4.1、 靜態(tài)試驗試驗條件：蝸殼未充水，調(diào)速器處于自動運行方式：切除人工死區(qū)（置零值）：置比例增益Kp、積分增益Ki置最大值，Kd置零值，頻率給定為額定值，機組模擬并網(wǎng)(斷路器位置信號短按)。 4.1.1、靜態(tài)特性試驗由調(diào)速器測試儀給調(diào)速器提供額定的機頻輸入信號，以開度給定將導(dǎo)葉接力器調(diào)整到50行程附近。然后，將調(diào)速器處于自動運行方式，升高或降低頻率使接力器全關(guān)或全開，單方向調(diào)整頻率信號值，在導(dǎo)葉接力器每次變化穩(wěn)定后，記錄信號頻率值及相應(yīng)的接力器行程，分別繪制頻率升高和降低

5、過程的靜態(tài)特性曲線。每條曲線在接力器行程10-90的范圍內(nèi)，測點不少于8點。分別設(shè)定bp=4、6進行檢測。4.1.2、數(shù)字調(diào)節(jié)器PID參數(shù)動態(tài)特性檢測（包含電電液轉(zhuǎn)換器動態(tài)特性檢測）4.1.2.1、調(diào)節(jié)器KP開環(huán)參數(shù)檢測（1）試驗條件及要求蝸殼未充水，調(diào)速器處于自動運行方式；切除人工死區(qū)，或置死區(qū)為0.05Hz(必須記錄，并驗證當(dāng)頻率階躍信號越過0.05Hz后，調(diào)速系統(tǒng)對頻差的計算方式)，頻率給定為額定值；機組模擬并網(wǎng)(斷路器位置信號短接)，使用導(dǎo)葉給定使主接力器處于試驗所需要的開度處。要求廠家提供調(diào)速器傳遞函數(shù)及調(diào)節(jié)原理框圖,及發(fā)電狀態(tài)PID運行參數(shù)。（2）試驗方法將bP=0%、Kd=0 、

6、KI =0。KP置于待效驗值,對調(diào)節(jié)器加一頻率階躍信號（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz），記錄頻率改變后導(dǎo)葉接力器行程變化過程曲線、調(diào)節(jié)器輸出電壓、電液轉(zhuǎn)換器輸入信號、電液轉(zhuǎn)換器輸出信號。(1) Kp= 4 、KI= 0 、Kd=0 f=(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(2) Kp= 8 、KI= 0 、Kd=0 f=(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(3) Kp= 12、KI= 0 、Kd=0 f=(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）其中一組為運行參數(shù)4.1.2.2、調(diào)節(jié)器KI開環(huán)參數(shù)檢測（1）試驗條件及要求蝸殼未充水，調(diào)速器處于自動運行方式；切除人工死區(qū)，或

7、置死區(qū)為0.05Hz(必須記錄，并驗證當(dāng)頻率階躍信號越過0.05Hz后，調(diào)速系統(tǒng)對頻差的計算方式)，頻率給定為額定值；機組模擬并網(wǎng)(斷路器位置信號短接)，使用導(dǎo)葉給定使主接力器處于試驗所需要的開度處。要求廠家提供調(diào)速器傳遞函數(shù)及調(diào)節(jié)原理框圖,及發(fā)電狀態(tài)PID運行參數(shù)。（2）試驗方法將bP=0%、Kd=0 、KP =0、KI置于待效驗值,對調(diào)節(jié)器加一頻率階躍信號（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz），記錄頻率改變后導(dǎo)葉接力器行程變化過程曲線、調(diào)節(jié)器輸出電壓、電液轉(zhuǎn)換器輸入信號、電液轉(zhuǎn)換器輸出信號。(1) Kp= 0 、KI= 3 、Kd=0 f=(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(2

8、) Kp= 0 、KI= 6 、Kd=0 f=(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(3) Kp= 0、KI= 9 、Kd=0 f=(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）其中一組為運行參數(shù)4.1.2.3、Kd開環(huán)參數(shù)檢測（1）試驗條件蝸殼未充水，調(diào)速器處于自動運行方式；切除人工死區(qū)：或置死區(qū)為0.05Hz(必須記錄，并驗證當(dāng)頻率階躍信號越過0.05Hz后，調(diào)速系統(tǒng)對頻差的計算方式)，頻率給定為額定值；機組模擬并網(wǎng)(斷路器位置信號短接)。（2）試驗方法將bP=0%、KP(或bt)置于最小值，KI置于最小值（或Td最大值），Kd(或Tn)置于待效驗值,對調(diào)節(jié)器使加一頻率階躍信號（0.25H

9、z、0.5Hz、0.75Hz），記錄頻率改變后導(dǎo)葉接力器行程變化過程曲線、調(diào)節(jié)器輸出電壓、電液轉(zhuǎn)換器輸入信號、電液轉(zhuǎn)換器輸出信號。(1) Kp= 0 、KI= 0、Kd= 1 、df=(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(2) Kp= 0、 KI= 0 、Kd= 3 、df=(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(3) Kp= 0、 KI= 0 、Kd= 10、df=(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）4.1.2.4、Kp、KI、Kd開環(huán)參數(shù)檢測（1）試驗條件蝸殼未充水，調(diào)速器處于自動運行方式；切除人工死區(qū)：置增益為整定值，頻率給定為額定值；機組模擬并網(wǎng)(斷路器位置信號短接)。

10、（2）試驗方法由調(diào)速器測試儀給調(diào)速器提供額定的機頻輸入信號，以開度給定將導(dǎo)葉接力器調(diào)整到50行程附近。用調(diào)速器測試儀改變機組輸入頻率（0.25Hz、0.5Hz），記錄頻率改變后導(dǎo)葉接力器行程變化過程曲線、調(diào)節(jié)器輸出電壓、電液轉(zhuǎn)換器輸入信號、電液轉(zhuǎn)換器輸出信號。試驗在不同的調(diào)速器P1D參數(shù)組合下進行, bP=0%(最小值), 切除人工死區(qū)，或置死區(qū)為0.05Hz(必須記錄，并驗證當(dāng)頻率階躍信號越過0.05Hz后，調(diào)速系統(tǒng)對頻差的計算方式)。(1) Kp= 8 、KI= 3、Kd= 1 、df=(0.25Hz、0.5Hz）(2) Kp= 8 、KI= 4 、Kd= 5 、df=(0.25Hz、0.

11、5Hz）(3) Kp= 12 、KI= 4 、Kd= 10 、df=(0.25Hz、0.5Hz）4.1.2.5、Kp、KI、Kd閉環(huán)參數(shù)檢測（1）試驗條件蝸殼未充水，調(diào)速器處于自動運行方式；切除人工死區(qū)：置增益為整定值，頻率給定為額定值；機組模擬并網(wǎng)(斷路器位置信號短接)。（2）試驗方法由調(diào)速器測試儀給調(diào)速器提供額定的機頻輸入信號，以開度給定將導(dǎo)葉接力器調(diào)整到50行程附近。用調(diào)速器測試儀改變機組輸入頻率（0.25Hz、0.5Hz），記錄頻率改變后導(dǎo)葉接力器行程變化過程曲線及調(diào)節(jié)器輸出電壓。試驗在不同的調(diào)速器P1D參數(shù)組合下進行, bP=4%, 切除人工死區(qū)，或置死區(qū)為0.05Hz(必須記錄，并

12、驗證當(dāng)頻率階躍信號越過0.05Hz后，調(diào)速系統(tǒng)對頻差的計算方式)。(1) Kp= 4 、KI= 3 、Kd= 1 、df=(0.25Hz、0.5Hz）(2) Kp= 8 、KI= 4 、 Kd= 5 、df=(0.25Hz、0.5Hz）其中一組為帶負荷運行參數(shù)4.1.3、 接力器關(guān)閉與開啟特性（開度給定擾動試驗）試驗條件蝸殼未允水，調(diào)速器處于自動運行方式，切除人工死區(qū)（置0），或置死區(qū)為0.05Hz，頻率給定為額定值，機組模擬并網(wǎng)(斷路器位置信號短接)。試驗在不同的調(diào)速器PID（二至三組）參數(shù)組合下進行。(1) Kp= 4 、KI= 3 、Kd= 1 、bp=4% 、 dY=(50%-60%-

13、40%）;(2) Kp= 4 、KI= 4 、Kd= 5 、bp=4% 、 dY=(50%-60%-40%）;(3) Kp= 8 、KI= 2 、Kd= 5 、bp=4% 、 dY=(50%-60%-40%）。4.1.3.1 、接力器全關(guān)全開試驗 試驗方法將開度限制機構(gòu)置于全開位置，在自動方式下實測接力器全開、全關(guān)過程。(1) 進行接力器指令10%90-10%大階躍(2) 操作緊急停機電磁閥動作或復(fù)歸，截取記錄接力器在10%-90%行程之間線性過程移動。4.1.3.2導(dǎo)葉給定階躍試驗將開度限制機構(gòu)置于全開位置，將接力器開到30，進行導(dǎo)葉給定階躍試驗，階躍量分別為正負1，2，5，10以及30。各

14、階躍試驗重復(fù)1次。將開度限制機構(gòu)置于全開位置，將接力器開到50，進行導(dǎo)葉給定階躍試驗，階躍量分別為正負1，2，5，10，20以及50。各階躍試驗重復(fù)1次。將開度限制機構(gòu)置于全開位置，將接力器開到80，進行導(dǎo)葉給定階躍試驗，階躍量分別為正負1，2，5，10，20。各階躍試驗重復(fù)1次。將開度限制機構(gòu)置于全開位置，進行導(dǎo)葉給定階躍試驗，階躍量分別為正負1，2，5，10，20，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%。4.1.3.3 接力器反應(yīng)時間常數(shù)測定試驗方法：(1) 調(diào)速器開關(guān)機時間整定為設(shè)計值后，調(diào)速器切手動，切除導(dǎo)葉反饋，將副環(huán)Kp參數(shù)設(shè)為定值，Ki值置為0。將接力器

15、行程調(diào)整到50%附近。(2)逐次改變開度給定值1%、3%、5%、8%、10%、15%（據(jù)主配壓閥位移響應(yīng)情況定階躍量），分別采集主配壓閥位移和導(dǎo)葉接力器動作位移。 (3)測出主配壓閥位移與相應(yīng)接力器平均速度，將位移及速度量換算為相對值，繪制關(guān)系曲線，求出接力器反應(yīng)時間常數(shù)。(4)調(diào)速器手動運行，恢復(fù)調(diào)節(jié)參數(shù)。4.1.4、人工頻率死區(qū)檢查校驗試驗方法：(1) 在機柜端子上加50Hz穩(wěn)定信號，模擬并網(wǎng)信號，手動接力器行程穩(wěn)定于約50%附近，調(diào)速器模擬機組并網(wǎng)帶負荷工況，自動開度模式運行，人工頻率死區(qū)置為：Ef=0.1Hz。(2) 使頻率給定發(fā)生階躍擾動，擾動量為0.2Hz、0.22Hz、0.3Hz

16、記錄接力器行程的變化過程以及調(diào)速器人工頻率死區(qū)設(shè)定值。(3) 接力器行程穩(wěn)定于約20%附近，將人工頻率死區(qū)Ef= 0.05Hz，以0.01Hz步長將機頻由50HZ逐次降到49.8HZ，穩(wěn)定后返回50HZ ；然后再由50 HZ逐次加到50.2HZ，穩(wěn)定后返回。測出在設(shè)定頻率死區(qū)下導(dǎo)葉接力器的開度與頻率的關(guān)系，計算其實測值與誤差值。4.2、 動態(tài)態(tài)試驗4.2.1、機組帶負荷試驗4.2.1.1 機組動態(tài)擾動試驗試驗條件：1、調(diào)速系統(tǒng)其它各項動態(tài)試驗驗收已完畢。2、機組具備變負荷條件，同時機組運行穩(wěn)定。試驗方法：(1) 將調(diào)速器參數(shù)設(shè)置為如下值： Kp=4、Ki=3、Kd=1、Ef=0.05Hz（備注

17、：此參數(shù)為機組最終一次調(diào)頻參數(shù)也就是負載參數(shù)了） a:在當(dāng)前水頭下 50額定負荷下動態(tài)擾動試驗：1） 機組穩(wěn)定運行于當(dāng)前水頭下50%額定負荷，將調(diào)速器開度控制模型運行，“一次調(diào)頻功能”開關(guān)投入。2） 確認機組穩(wěn)定運行，各項安全措施均已到位的情況下，逐次改變調(diào)速器頻率給定值（或模擬機組頻率信號，下同），變化過程為正負0.15Hz、0.25Hz測試記錄每一次擾動過程。調(diào)速器機旁一直有人監(jiān)視，以便異常工況下調(diào)速器切手動。3） 將調(diào)速器“一次調(diào)頻功能”開關(guān)斷開，切換為功率模式自動運行。重復(fù)本項試驗步驟2。 b:在當(dāng)前水頭下 80額定負荷下動態(tài)擾動試驗：（2）將調(diào)速器參數(shù)設(shè)置為如下值： Kp=8、Ki=

18、4、Kd=5、Ef=0.05Hz（具體參數(shù)依據(jù)靜態(tài)擾動確定） a:在當(dāng)前水頭下 50額定負荷下動態(tài)擾動試驗：1） 機組穩(wěn)定運行于當(dāng)前水頭下50%額定負荷，將調(diào)速器開度控制模型運行，“一次調(diào)頻功能”開關(guān)投入。2） 確認機組穩(wěn)定運行，各項安全措施均已到位的情況下，逐次改變調(diào)速器頻率給定值（或模擬機組頻率信號，下同），變化過程為正負0.15Hz、0.25Hz測試記錄每一次擾動過程。調(diào)速器機旁一直有人監(jiān)視，以便異常工況下調(diào)速器切手動。3） 將調(diào)速器“一次調(diào)頻功能”開關(guān)斷開，切換為功率模式自動運行。重復(fù)本項試驗步驟2。 b:在當(dāng)前水頭下 80額定負荷下動態(tài)擾動試驗： 重復(fù)上述a項內(nèi)容。4.2.2、水輪發(fā)

19、電機組全負荷輸出特性試驗水電機組功率輸出與導(dǎo)葉開度呈非線性關(guān)系。為消除這種非線性對應(yīng)關(guān)系在穩(wěn)定計算中的影響，求水輪發(fā)電機組全負荷輸出特性，取用分段線性模型來描述，以盡可能減少種非線性對應(yīng)關(guān)系在穩(wěn)定計算中的影響。機組在額定水頭下，確認機組穩(wěn)定運行，各項安全措施均已到位的情況下，改變調(diào)速器開度從空載開度增加到額定負荷開度，按測點（8-10點）記錄機組接力器開度及機組有功功率。備 注：金安橋水電站在機組投運期間，如因電廠水頭未達到額定水頭，而導(dǎo)致至機組無法帶到額定負荷，則在電廠運行水頭達到額定水頭后安排一次動態(tài)向應(yīng)檢測試及負荷-開度關(guān)系試驗曲線。4.2.3機組甩負荷試驗試驗條件：機組運行正常，調(diào)節(jié)控

20、制系統(tǒng)穩(wěn)定，其它各項動態(tài)試驗均已完成。試驗方法：1） 機組先甩25%的額定負荷，測試記錄試驗過程、試驗現(xiàn)象，確定沒有問題后再進行下一次試驗。2） 機組再甩50%、75%及100%額定負荷，測試記錄試驗過程、試驗現(xiàn)象。3） 每次甩負荷時，機組帶相應(yīng)的穩(wěn)定負荷，調(diào)速系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。5、試驗測點布置：（需廠家配合確定開出量）5.1電網(wǎng)頻率：PT二次側(cè)信號5.2機組頻率：PT二次側(cè)信號5.3頻率偏差：調(diào)速系統(tǒng)AO輸出信號5.4主環(huán)PID輸出：調(diào)速系統(tǒng)AO輸出信號5.5比例閥指令給定：調(diào)速系統(tǒng)AO輸出信號5.6比例閥反饋輸出：調(diào)速系統(tǒng)AO輸出信號5.7主配壓閥位移：調(diào)速系統(tǒng)AO輸出信號5.8接力器行程：調(diào)速系統(tǒng)AO輸出信號5.9導(dǎo)葉開度：調(diào)速系統(tǒng)AO輸出信號或加裝行程轉(zhuǎn)感器5.10渦殼壓力：壓力變送器5.11尾水壓力：壓力變送器5.12機組功率：功率 變送器6、試驗安全措施6.1、參加試驗人員必須遵守電業(yè)安全工作規(guī)程。試驗前，現(xiàn)場試 驗負責(zé)人應(yīng)向參加試驗人員交代安全注意事項。試驗過程中，參加試驗人員須服從統(tǒng)一指揮。6.2、所有設(shè)備運行操作由運行值班人員執(zhí)行，參加試驗人員嚴禁操作運行設(shè)備。6.3 靜態(tài)試驗時需由