HGS型調(diào)速器電氣柜使用說明書

1、.HGS型微機調(diào)速器軟件運用及編制闡明書：.；東方電機控制設(shè)備 PAGE 11東方電機控制設(shè)備版本號：K467 第 PAGE 1 頁 共 NUMPAGES 11 頁HGS型微機調(diào)速器電氣柜原理、運用闡明書目 次 TOC o 1-3 1 概述 PAGEREF _Toc506348034 h 22 系統(tǒng)構(gòu)成、原理與特點 PAGEREF _Toc506348035 h 23 系統(tǒng)調(diào)理原理 PAGEREF _Toc506348036 h 24 開機及停機特性 PAGEREF _Toc506348037 h 35 調(diào)理器功能及特點 PAGEREF _Toc506348038 h 46 容錯及缺點維護功能

2、 PAGEREF _Toc506348039 h 67 系統(tǒng)硬件配置及軟件構(gòu)造 PAGEREF _Toc506348040 h 68 操作與顯示 PAGEREF _Toc506348041 h 89 主要參數(shù) PAGEREF _Toc506348042 h 910 維護與維修 PAGEREF _Toc506348043 h 911 本卷須知 PAGEREF _Toc506348044 h 10HGS型微機調(diào)速器電氣柜原理、運用闡明書東方電機控制設(shè)備 PAGE 2HGS型微機調(diào)速器電氣柜原理、運用闡明書1 概述 本電氣柜為水輪機電液調(diào)速器的兩個重要組成部分之一，完成調(diào)速系統(tǒng)的主要控制規(guī)律與操作維

3、護功能，同機械液壓隨動系統(tǒng)配合，控制水輪發(fā)電機組的頻率及有功功率，以實現(xiàn)機組的開機、停機、并網(wǎng)、發(fā)電、調(diào)相等功能，并可與電站監(jiān)控系統(tǒng)通訊，接受監(jiān)控系統(tǒng)的控制。該電氣柜以工業(yè)控制微機為硬件中心，采用雙微機通道冗余控制構(gòu)造，并配以彩色平板電腦做為操作顯示接口，具有良好的全中文圖形人機界面和在線協(xié)助 系統(tǒng)，操作簡一方便。電氣柜為模塊化的硬件構(gòu)造，易于維護、維修，可靠性高。2 系統(tǒng)構(gòu)成、原理與特點 該微機調(diào)速器電氣柜是以工控機為中心的雙微機調(diào)理器，它適用于單調(diào)或雙調(diào)的水輪發(fā)電機組。主要由以下部分組成：2.1 彩色平板電腦，作為微機調(diào)理器的人機接口與顯示界面，同時擔(dān)任與電站監(jiān)控系統(tǒng)的通訊控制。它可以實時

4、顯示調(diào)理器雙微機控制器各種運轉(zhuǎn)參數(shù)與曲線，并可對各種控制參數(shù)進展修正。2.2 兩套獨立的工控機，包括各種數(shù)據(jù)采集與輸出接口卡，完成調(diào)速器的各種調(diào)理控制與維護功能。兩套獨立的工控機中，一套為主機，另一套為熱備用機。當(dāng)其中一套微機系統(tǒng)出現(xiàn)缺點時，該系統(tǒng)一切輸出斷開，另一子系統(tǒng)上相應(yīng)輸出閉合。假設(shè)缺點子系統(tǒng)原為在線系統(tǒng)，那么系統(tǒng)無擾動切到備用子系統(tǒng)；假設(shè)缺點發(fā)生在備用子系統(tǒng)，那么該子系統(tǒng)只需退出備用。假設(shè)兩套系統(tǒng)同時缺點時，系統(tǒng)自動切換到手動運轉(zhuǎn)。任何一套微機缺點均有相應(yīng)指示。雙機及彩色平板電腦間經(jīng)過ARCNET網(wǎng)絡(luò)相連，完成數(shù)據(jù)交換、顯示與控制參數(shù)的修正。2.3 該微機調(diào)理器與比例伺服型全液控液壓

5、隨動系統(tǒng)相連，采用高可靠性的直線位移傳感器與比例閥功放模塊，確保了導(dǎo)葉接力器反響與電液轉(zhuǎn)換的可靠性與準(zhǔn)確性。2.4 兩套大功率的工業(yè)級開關(guān)電源，將廠用220VAC與220VDC供電電源變換成直流24VDC電源后作為調(diào)速器供電電源，提高了供電系統(tǒng)的可靠性。3 系統(tǒng)調(diào)理原理 微機調(diào)理器采用并聯(lián)PID調(diào)理規(guī)律。當(dāng)油開封鎖合或油開關(guān)斷開但網(wǎng)頻fw缺點時，頻差為頻率給定fg與機組頻率fj之差；當(dāng)油開關(guān)斷開且網(wǎng)頻fw正常時，頻差為電網(wǎng)頻率fw與機組頻率fj之差再加上一固定頻率差，以使機組頻率略高于電網(wǎng)頻率，便于機組快速并網(wǎng)。該調(diào)速器具有三種調(diào)理方式：轉(zhuǎn)速頻率調(diào)理方式：頻率死區(qū)Ef = 0，PID調(diào)理；功率

6、調(diào)理方式(并網(wǎng)且功率丈量正常)：頻率死區(qū)Ef=00.5Hz，PID調(diào)理；開度調(diào)理方式(并網(wǎng)后)：頻率死區(qū)Ef = 00.5Hz，PID調(diào)理。KdS / (1+TnS)Ki / SKpbp f jLim液壓隨動系統(tǒng)機組有功功率yref fg / fw ygPg電網(wǎng)檢測及參數(shù)調(diào)整給定前饋* fg : 頻率給定; yg : 開度給定; Pg : 功率給定; f j : 機組頻率; f w : 電網(wǎng)頻率; yref : 隨動系統(tǒng)參考 Ef _ + + + _導(dǎo)葉開度圖1 PID調(diào)理原理框圖 在空載工況下只需頻率調(diào)理方式，而在負載工況下那么具有頻率、功率和開度三種調(diào)理方式，可人為設(shè)定為任何一種調(diào)理方式。

7、當(dāng)處于功率調(diào)理方式時，假設(shè)功率丈量缺點，那么自動切換到開度調(diào)理方式；在功率和開度調(diào)理方式時，假設(shè)機組頻率與額定頻率之差超越一定范圍，那么自動切換到頻率調(diào)理方式。各種調(diào)理方式間的切換由于設(shè)有形狀跟蹤，故均為無擾切換。對不同調(diào)理方式設(shè)有不同的PID調(diào)理參數(shù)。4 開機及停機特性4.1 開機特性4.1.1 根本開機特性 接到開機指令后，調(diào)速器將導(dǎo)葉開啟至第一開機開度YK1 (1.6倍空載開度YNL)，等待一定時間后，開場檢查機組頻率，假設(shè)機組頻率大于45Hz，那么將導(dǎo)葉封鎖至第二開機開度YK2 (1.2倍空載開度YNL)，調(diào)速器即由開機工況轉(zhuǎn)入空載工況，進展PID調(diào)理。假設(shè)在開機過程中接到停機指令，那

8、么轉(zhuǎn)入停機工況。4.1.2 開機特性與水頭關(guān)系 開機過程中的第一開機開度YK1和第二開機開度YK2均與水頭有關(guān)，調(diào)速器中保管有空載開度YNL與水頭的關(guān)系曲線，根據(jù)實測或運轉(zhuǎn)人員輸入的水頭值，調(diào)速器自動計算出對應(yīng)水頭的YK1和YK2值。總的趨勢為：低水頭值對應(yīng)大的YK1和YK2，高水頭值對應(yīng)小的YK1和YK2。4.2 停機特性 當(dāng)接到停機指令后，導(dǎo)葉即由當(dāng)前開度，以第一停機速度將導(dǎo)葉封鎖；當(dāng)導(dǎo)葉封鎖至一定開度時，即以第二停機速度將導(dǎo)葉封鎖至全關(guān)位置。5 調(diào)理器功能及特點5.1 該微機調(diào)理器以成熟的、高可靠的工業(yè)控制微機為其硬件中心，再配以專業(yè)制造廠消費的工業(yè)級大功率開關(guān)電源；高可靠性的繼電器、按

9、鈕、直線位移傳感器、比例閥功放模塊以及公用智能測頻模塊等器件。整個構(gòu)造采用模塊化設(shè)計，極大提高了其運轉(zhuǎn)可靠性，且易于維護、維修。5.2 采用彩色平板電腦做人機顯示接口，配以簡約明晰的全中文圖形界面，可實時顯示機組當(dāng)前形狀、運轉(zhuǎn)參數(shù)及各種缺點信息；并可經(jīng)過菜單修正空載、負載運轉(zhuǎn)參數(shù)、人工水頭、人工失靈區(qū)和負載工況的調(diào)理方式等。具有人機界面友好、操作簡一方便等特點，并具有在線協(xié)助 功能，易于運用。5.3 具有三種調(diào)理方式：轉(zhuǎn)速調(diào)理、開度調(diào)理、功率調(diào)理，可順應(yīng)于水電站不同運轉(zhuǎn)方式的要求。5.4 可人工輸入水頭信號，當(dāng)水位傳感器缺點或無水位傳感器時，作為調(diào)速器的水頭信號，以順應(yīng)不同電站對水位信號的要求

10、。5.5 具有順應(yīng)水頭變化的調(diào)理參數(shù)、開機特性和最大出力限制特性，從而可優(yōu)化機組運轉(zhuǎn)。5.6 實時檢測并顯示調(diào)速器各種硬件缺點信息，提高了調(diào)速器對機組控制的可靠性。經(jīng)過缺點自診斷及自定位，縮短了調(diào)速器維護維修時間。5.7 具有RS232/RS422/RS485通訊接口，可方便地與電站監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)，接受監(jiān)控系統(tǒng)的控制。5.8 在開機過程中設(shè)置了兩段開機規(guī)律，且各開度值隨水頭變化而變化，故機組在開機過程中能快速、穩(wěn)定地進入空載形狀。5.9 為使機組平安、快速停機，設(shè)置了電氣兩段封鎖過程，其拐點和斜率均可設(shè)定。5.10 機組和電網(wǎng)頻率丈量采用了公用智能測頻模塊，具有丈量精度高，動態(tài)呼應(yīng)快，抗干擾才干

11、強等特點。5.11 功率和開度調(diào)理采用了前饋控制方式，能迅速、準(zhǔn)確地改動機組的功率和開度。5.12 內(nèi)嵌式調(diào)速器性能測試系統(tǒng)，可用于調(diào)速系統(tǒng)靜、動態(tài)性能目的的自動測試。如測試調(diào)速器的轉(zhuǎn)速死區(qū)、非線性度等靜態(tài)目的及空載擺動、甩負荷的超調(diào)量及調(diào)理時間等動態(tài)目的；能以表格和曲線的方式自動顯示和記錄實驗結(jié)果，并自動計算評價動態(tài)過程的數(shù)據(jù)，使調(diào)速器的調(diào)試更加方便。5.13 軟件編制采用C及C+言語和模塊化構(gòu)造，確保了軟件運轉(zhuǎn)的可靠性與穩(wěn)定性，易于軟件維護、修正和功能擴展。6 容錯及缺點維護功能6.1 調(diào)速器采用兩套完全一樣的微機子系統(tǒng)構(gòu)成(A、B)，互為熱備用并同步運轉(zhuǎn)，當(dāng)其中一套子系統(tǒng)出現(xiàn)缺點時，該系

12、統(tǒng)一切輸出斷開，另一子系統(tǒng)上相應(yīng)輸出閉合。假設(shè)缺點子系統(tǒng)原為在線系統(tǒng)，那么系統(tǒng)無擾動切到備用子系統(tǒng)；假設(shè)缺點發(fā)生在備用子系統(tǒng)，那么該子系統(tǒng)只需退出備用。假設(shè)兩套子系統(tǒng)同時缺點時，系統(tǒng)自動切換到手動運轉(zhuǎn)。6.2 機組頻率丈量采用雙路信號源，雙路測頻通道，互為備用。當(dāng)某一路信號存在缺點時，由相應(yīng)的軟件處置模塊自動切換至另一正常支路。假設(shè)雙路頻率信號同時缺點，那么調(diào)速器維持當(dāng)前開度不變，并切至手動形狀。6.3 采用高性能、高可靠性的直線位移傳感器作為導(dǎo)葉反響信號。當(dāng)導(dǎo)葉反響缺點時，調(diào)速器將切至手動運轉(zhuǎn)形狀，并維持當(dāng)前開度不變。6.4 微機調(diào)理器輸出功率放大采用與比例閥配套的功率放大板。自動判別比例伺

13、服閥及控制輸出伺服環(huán)能否缺點。假設(shè)發(fā)生缺點時，調(diào)速器切至手動運轉(zhuǎn)形狀，并維持當(dāng)前開度不變。6.5 可實時診斷機組頻率、電網(wǎng)頻率、開關(guān)量輸入輸出、A/D通道、D/A通道、通訊等多種調(diào)速器硬件缺點，并能隨時經(jīng)過菜單操作查詢其缺點信息。7 系統(tǒng)硬件配置及軟件構(gòu)造7.1 機箱：選用壁掛式機箱，配以工業(yè)級直流24VDC輸入供電電源。機箱為全鋼構(gòu)造，密封、防塵、抗震，并經(jīng)過UL/CSA平安認證。7.2 主板(CPU板)：選用半長CPU卡，配以Intel 80486DX4或以上的CPU、8M內(nèi)存、2M固態(tài)電子盤。另包括一個RS232串行口、一個RS232/RS422/RS485串行口、一個加強型雙向并行口及

14、鍵盤接口等。CPU板功耗低，可靠性高，其平均無缺點時間(MTBF)60000小時。另外，它還帶有監(jiān)視CPU運轉(zhuǎn)異常和運用程序“跑飛的系統(tǒng)級看門狗(WatchDog)，保證系統(tǒng)延續(xù)、可靠地任務(wù)于惡劣的工業(yè)環(huán)境。7.3 程序存儲器：采用Flash Memory(也叫閃爍存儲器)固態(tài)電子盤，用來存儲操作系統(tǒng)、運用程序和數(shù)據(jù)。7.4 模擬量數(shù)據(jù)采集板：采用高性能的隔離數(shù)據(jù)采集卡，可對32路單端輸入或16路雙端輸入模擬信號進展模/數(shù)轉(zhuǎn)換，其分辨率為12位，信號輸入范圍可經(jīng)過軟件設(shè)定，雙極性為2.5V、5V、10V等，單極性可為02.5V、05V、010V等，采樣頻率達100KHz以上。自動通道掃描電路和

15、板上自帶的1K字節(jié)的先入先出(FIFO)數(shù)據(jù)緩存器，可以保證自動高速的多通道循環(huán)數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)。7.5 模擬量輸出板：采用隔離型八通道數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，分辨率為12位。輸出信號可為05V、010V、5V、10V或420mA電流信號。7.6 開關(guān)量輸入輸出板：具有8路繼電器輸出通道和8路光電隔分開關(guān)量輸入通道。7.7 通訊模塊：調(diào)理器微機A、微機B及平板電腦構(gòu)成一局域網(wǎng)，相互之間數(shù)據(jù)交換采用ARCNET網(wǎng)絡(luò)通訊，通訊波特率為2.5MB，可靠性高。7.8 信號調(diào)理模塊：采用規(guī)范隔離型模擬信號輸入/輸出調(diào)理模塊，適用于工業(yè)運轉(zhuǎn)環(huán)境，以工業(yè)規(guī)范DIN-Rail方式安裝?？山邮?0mV、50mV、0.5V、2

16、.5V、5v的雙極性電壓輸入或020mV、0100mV、01V、05V、010V的單極性電壓輸入或20mA的雙極性電流輸入及020mA的單極性電流輸入信號；可選擇5V的雙極性電壓輸出，或0-10V的單極性電壓輸出；并可利用選擇開關(guān)在現(xiàn)場進展設(shè)定，使得在系統(tǒng)規(guī)劃上保管最大的彈性。該模塊可提供1000VDC的隔離功能。其光隔離技術(shù)比傳統(tǒng)的變壓器擁有更高的抗電磁干擾才干，且功率耗費較低。7.9 智能測頻模塊：兩路機組電壓互感器TV信號和一路電網(wǎng)TV信號直接輸入測頻模塊，經(jīng)信號隔離變壓器后送入整形電路，由單片微處置器測出機組頻率和電網(wǎng)頻率后經(jīng)RS232通訊接口輸入工控機。TV信號幅值范圍為0.3V18

17、0V，線性頻率范圍為1090Hz，測頻分辨率小于0.001Hz。測頻模塊采用高質(zhì)量、低功耗的大規(guī)模集成電路構(gòu)成，并采用通道冗余構(gòu)造確保了測頻模塊的高可靠性。7.10 導(dǎo)葉位移傳感器：采用高性能、高可靠的直線位移傳感器。其供電電源為24VDC，輸出為420mA電流信號，分辨率為25m，非線性0.02%F.S.(全行程)，反復(fù)誤差0.001%F.S.。7.11 比例閥功放板：采用BOSCH公司與其比例閥配套的功率放大板，供電電源為24VDC，輸入信號為10V。7.12 運用軟件：運用軟件的開發(fā)采器具有良好模塊化構(gòu)造的C及C+程序設(shè)計言語，在BorlandC+3.1集成開發(fā)平臺上編制而成。運用軟件按

18、程序義務(wù)可分為以下幾個相對獨立的模塊： 人機界面及管理軟件； 調(diào)理控制及缺點處置軟件； 通訊軟件； 調(diào)速器性能測試軟件； 性能測試結(jié)果打印輸出軟件。8 操作與顯示 該微機調(diào)速器電氣柜各種操作控制經(jīng)過一20鍵工業(yè)小鍵盤實現(xiàn)，操作結(jié)果由彩色平板電腦顯示，20鍵小鍵盤規(guī)劃如下圖。 各鍵功能定義見下表。鍵 名功能定義F1 系統(tǒng)協(xié)助 菜單功能熱鍵，處于菜單操作時有效F2F7 菜單功能熱鍵，其定義參見軟件協(xié)助 闡明取消 操作放棄鍵確認 操作確認鍵、 菜單項選擇項左、右挪動鍵、 菜單項選擇項上、下挪動鍵及參數(shù)修正時的數(shù)據(jù)增、減鍵主機切換 微機A與微機B間任務(wù)主機切換鍵給定添加 當(dāng)前給定添加操作鍵給定減少 當(dāng)

19、前給定減少操作鍵死區(qū)投入 人工頻率死區(qū)投入鍵死區(qū)切除 人工頻率死區(qū)切除鍵 一切操作結(jié)果顯示均經(jīng)過一彩色平板電腦實現(xiàn)。彩色平板顯示器上長期固定顯示的參數(shù)有： 機組當(dāng)前運轉(zhuǎn)工況，如停機、空載、發(fā)電； 死區(qū)投入/切除及手動/自動運轉(zhuǎn)形狀指示； 當(dāng)前調(diào)理方式，如頻率調(diào)理、開度調(diào)理、功率調(diào)理； 頻率/開度/功率給定指示 (隨調(diào)理方式而變)； 機組頻率、開度、功率值的模擬指針式指示與數(shù)字顯示； 當(dāng)前運轉(zhuǎn)主機； 微機A與微機B缺點指示，表示當(dāng)前微機A與微機B能否有缺點發(fā)生， 但其所指示的某些缺點并不影響微機的正常運轉(zhuǎn)； 水頭、空載開度、電氣開限顯示。 多數(shù)操作結(jié)果經(jīng)過一彈出窗口進展顯示，如各種參數(shù)的修正、系

20、統(tǒng)詳細的缺點查詢、模擬量及開關(guān)量輸入結(jié)果顯示、調(diào)理器控制輸出顯示等。9 主要參數(shù)9.1 頻率信號源幅值范圍：0.3VAC180VAC9.2 測頻范圍：1090Hz9.3 頻率給定范圍：45HZ55Hz9.4 開度及功率給定范圍：0100% (120%)9.5 永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)范圍：010%9.6 頻率死區(qū)整定范圍：00.5HZ9.7 PID參數(shù)整定范圍： 比例增益 Kp：0.520 積分增益 Ki：0.0510 1/s 微分增益 Kd：05 s9.8 調(diào)速器靜特性近似為直線9.9 測至主接力器的轉(zhuǎn)速死區(qū)： 0.04%9.10 接力器不動時間： 0.2 s9.11 供電電源 交流電源：220VAC 20%、50Hz單相 直流電源：220VDC ( 180 300V)9.12 柜體尺寸：長寬高=80080022009.13 整機分量：約400Kg10 維護與維修10.1 普通性檢查 為了保證調(diào)速器平安運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)操作人員應(yīng)經(jīng)常對調(diào)速器進展以下幾方面的監(jiān)視與檢查。 柜體前門上微機A、微機B正常任務(wù)指示燈能否正常正常時點亮； 測頻模塊上綠色發(fā)光二極管“TXD能否閃爍正常時閃爍； 平板顯示器上微機A、微機B能否有缺點指示。