調速器試驗指導書

-.z調速器試驗指導書目錄1概述 12依據標準 13調速系統模型及根本參數 24測試儀器 35試驗準備 36試驗容及方法 46.1靜態(tài)試驗 4試驗條件 4控制方式切換試驗 4機頻斷線模擬試驗 5靜特性試驗 5永態(tài)轉差系數bp校驗 6人工頻率死區(qū)校驗 8調節(jié)參數〔bt、Td〕的校驗 9調節(jié)參數〔Tn〕的校驗 10接力器最短關閉與開啟時間測定 11接力器反響時間常數Ty測定 126.2空載試驗 136.3負載試驗 146.3.1試驗條件 14一次調頻響應時間測試 14一次調頻動作死區(qū)測試 15跟蹤網頻試驗 16甩負荷試驗 177試驗組織與分工 178試驗平安措施及平安考前須知 189試驗方案時間及參加人員 19-.z1概述為保證電網及發(fā)電機組平安運行，使并網運行機組隨時適應電網負荷和頻率的變化，提高電能質量及電網頻率的控制水平，就必須充分發(fā)揮發(fā)電機組一次調頻能力，依照?南方區(qū)域電廠并網運行管理假設干指導意見?和?****發(fā)電機組一次調頻運行管理規(guī)定〔試行〕?〔以下簡稱為?規(guī)定?〕的要求，并根據?DL/T496-2001水輪機電液調節(jié)系統及裝置調整試驗導則?等相關標準，通過對****1號機組進展一次調頻試驗，檢驗機組一次調頻功能，并在確保機組平安穩(wěn)定運行的前提下，優(yōu)化一次調頻運行參數，以滿足系統對其一次調頻性能的要求，同時進展參數辨識研究試驗，建立與實際調節(jié)系統相吻合的仿真模型，滿足電力系統穩(wěn)定計算的要求。通過現場試驗到達?規(guī)定?中所要求的一次調頻試驗機組應該到達的技術指標如下：1〕機組一次調頻的頻率死區(qū)控制在±0.034Hz以；2〕機組的永態(tài)轉差率一般為3％～4％；3〕水電機組參與一次調頻的負荷調整幅度不應加以限制；4〕AGC與一次調頻能夠協調工作，不相矛盾；5〕機組調速器轉速死區(qū)小于0.04％；6〕響應行為：①本電站屬于額定水頭在50米及以上的水電機組，按規(guī)定其一次調頻負荷響應滯后時間應小于3s②當電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時，機組一次調頻的負荷調整幅度應在45s到達一次調頻的最大負荷調整幅度的70％；③在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開場的60秒，機組實際出力與機組響應目標偏差的平均值應在理論計算的調整幅度±3％以。2依據標準2.1?水輪機電液調節(jié)系統及裝置調整試驗導則?〔DL/T496-2001〕2.2?水輪機電液調節(jié)系統及裝置技術規(guī)程?〔DL/T563-2004〕2.3?水輪機調速器與油壓裝置技術條件?〔GB/T9652.1-2007〕2.4?水輪機調速器與油壓裝置試驗驗收規(guī)程?〔GB/T9652.2-2007〕2.5?中國南方電網同步發(fā)電機原動機及調節(jié)系統參數測試與建模導則?〔Q/CSG11402-2021〕3調速系統模型及根本參數1〕PID調節(jié)器圖1PID調節(jié)器仿真模型2〕機械液壓系統模型圖2機械液壓系統仿真模型3〕根本參數型號BLW〔S〕T-PLC制造廠家四創(chuàng)測頻方式殘壓+齒盤調節(jié)規(guī)律PID機械/液壓轉換裝置伺服比例閥〔主用〕+數字球閥〔備用〕PID調節(jié)參數及整定圍永態(tài)轉差系數bp＝0～10％〔分辨率1%〕暫態(tài)轉差系數bt＝0～200％〔分辨率1%〕積分時間常數Td＝1～20s〔分辨率1s〕加速度時間常數Tn＝0～3s〔分辨率0.1s〕主要調節(jié)性能測頻精度≤0.0015Hz靜特性轉速死區(qū)i*＜0.02%空載頻率擺動值≤±0.15％〔即±0.075Hz〕甩大于25%額定負荷不動時間：≦0.2s4測試儀器測點名稱安裝部位儀器名稱型號精度備注

發(fā)電機層水輪機調速器測試系統TG2000下文說明

主接力器行程水輪機層位移傳感器DT-C

現場設備蝸殼壓力水輪機層壓力變送器麥克MPM4800.2級

發(fā)電機有功功率發(fā)電機層功率變送器FPWK-2010.2級

發(fā)電機定子電流

交流電流變送器FPA0.2級

接力器擺動水輪機層千分表

本試驗主要的試驗儀器為“TG2000系列水輪機調速器測試系統〞〔以下簡稱TG2000測試儀〕，它包含一臺測試儀和一臺裝有測試系統軟件的便攜式計算機。1路機組頻率輸入，帶隔離，允許輸入圍為0.3V～170VAC，在50Hz附近測頻分辨率為0.0025％。測量精度：50Hz±1Hz，0.004級；50Hz±5Hz，0.006級。1路仿真機組頻率輸出，頻率為1.9～99Hz，峰-峰值不小于26V方波。在50Hz附近發(fā)頻分辨率為0.0025％；發(fā)頻精度在50Hz±5Hz為0.004級。TG2000測試儀的信號發(fā)生器功能模塊，可輸出緩變和階躍的頻率信號，并能夠對采集到的電網頻率、機組有功功率、發(fā)電機定子電流、發(fā)電機機端電壓、導葉開度〔或接力器行程〕等信號進展實時錄波、保存，以進展試驗后分析、計算調速器參數。5試驗準備5.1

由電廠提供與機組參數實測試驗相關的技術資料，如?調速器系統用戶手冊及出廠試驗報告?等，并負責與調速器生產廠家聯系到電廠配合試驗工作。5.2

由****公司電力科學研究院〔簡稱電科院〕編制試驗方案，并保證試驗儀器、儀表合格，測試系統工作正常。5.3

電廠參照電科院編制的試驗方案做好試驗前的準備工作。5.4

電廠應有專人參加此次試驗，配合電科院人員的現場工作，并負責與****公司電力調度中心溝通協調。6試驗容及方法6.1

靜態(tài)試驗試驗條件1〕機組靜止，蝸殼未充水，已做好平安隔離措施；2〕調速系統已按照水輪機調速器與油壓裝置試驗驗收規(guī)程進展了試驗和調整，高壓油系統正常，機械鎖定解除，調速器具備運行條件。控制方式切換試驗1〕試驗方法按圖3接好線，K1斷開，K2合上；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，TG2000測試儀仿真機頻50Hz，bp=4%，bt=28%，Td=7s，Tn=0.1s，Ef=0.2Hz，液壓隨動系統放大倍數為整定值，退出頻率跟蹤和按水頭限開度；調速器運行，負載開度調節(jié)模式，機組模擬并網，開限全開，開度給定為50%。操作調速器使其在機手動—電手動—自動相互切換，觀察切換前后導葉開度是否穩(wěn)定。2〕試驗記錄序號工程接力器行程〔%〕試驗結果切換前切換后變化值1自動→電手動

2電手動→自動

3自動→機手動

4機手動→自動

機頻斷線模擬試驗1〕試驗方法按圖3接好線，K1斷開，K2合上；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，TG2000測試儀仿真機頻50Hz，bp=4%，bt=28%，Td=7s，Tn=0.1s，Ef=0.2Hz，液壓隨動系統放大倍數為整定值，退出頻率跟蹤和按水頭限開度；調速器運行，負載開度調節(jié)模式，機組模擬并網，開限全開，開度給定為50%。斷開K2，模擬機頻斷線，觀察調速器工作情況，有無報警。2〕試驗記錄工程接力器行程〔%〕試驗結果前后變化量斷開機頻信號

恢復機頻信號

靜特性試驗1〕試驗方法按圖3接好線，K1斷開，K2合上；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，TG2000測試儀仿真機頻50Hz，bt=5%，Td=1s，Tn=0s，Ef=0Hz，液壓隨動系統放大倍數為整定值，退出頻率跟蹤和按水頭限開度；調速器運行，負載開度調節(jié)模式，機組模擬并網，開限全開，開度給定為50%。分別設置bp=4%、6%，進入TG2000測試儀靜態(tài)特性試驗界面，設置好相應參數〔導葉率定關系、調速器參數、試驗點數、已經自動取點時間〕，自動進展開啟和關閉方向的靜特性試驗，記錄每次頻率升高、降低穩(wěn)定后的頻率值、對應的接力器行程，并用千分表記錄接力器的擺動值〔僅記錄頻率升高或降低時接力器相對行程約為20%、50%和80%時3min的擺動值〕。注意：需明確調速器由負載開度調節(jié)模式自動切換至負載頻率調節(jié)模式的條件，以便進展相應設置，以確保試驗過程中調速器調節(jié)模式保持不變；由于該調速器采用控制構造自適應和參數自適應調節(jié)，故要確保參數修改的正確性?！苍谡{速器檢查參數修改的正確性〕。2〕試驗記錄試驗時，人工設置的機組水頭H=m；階躍+0.2Hz〔由取點數確定，取16點時為0.2Hz〕，導葉開度穩(wěn)定時間s。調節(jié)參數設置記錄：

bpbtTdTnEf原始值

設定值4%

6%

永態(tài)轉差系數bp校驗1〕試驗方法按圖3接好線，K1斷開，K2合上；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，TG2000測試儀仿真機頻50Hz，bt=5%，Td=1s，Tn=0s，Ef=0Hz，液壓隨動系統放大倍數為整定值，退出頻率跟蹤和按水頭限開度；調速器運行，負載開度調節(jié)模式，機組模擬并網，開限全開，開度給定為50%。分別設置bp=2%、4%、6%和8%，改變TG2000測試儀仿真頻率信號，測量導葉接力器反響*兩個輸出值Y1、Y2及其對應的頻率輸入值f1、f2，按下式計算各刻度下的永態(tài)調差率：式中：Yma*——接力器最大行程；fr——額定頻率，50Hz。為確保檢驗精度，應選擇25%和75%行程位置附近為實測點。2〕試驗記錄調節(jié)參數設置記錄：

bpbtTdTnEf原始值

設定值2%

4%6%8%bp=2%校驗記錄：頻率〔Hz〕50.5050.2549.7549.50開方向導葉接力器行程〔%〕

關方向導葉接力器行程〔%〕

bp=4%校驗記錄：頻率〔Hz〕51.0050.5049.5049.00開方向導葉接力器行程〔%〕

關方向導葉接力器行程〔%〕

bp=6%校驗記錄：頻率〔Hz〕51.5050.7549.2548.50開方向導葉接力器行程〔%〕

關方向導葉接力器行程〔%〕

bp=8%校驗記錄：頻率〔Hz〕52.0051.0049.0048.00開方向導葉接力器行程〔%〕

關方向導葉接力器行程〔%〕

數據文件名：人工頻率死區(qū)校驗1〕試驗方法按圖3接好線，K1斷開，K2合上；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，TG2000測試儀仿真機頻50Hz，bp=4%，bt=28%，Td=7s，Tn=0.1s，液壓隨動系統放大倍數為整定值，退出頻率跟蹤和按水頭限開度；調速器運行，負載開度調節(jié)模式，機組模擬并網，開限全開，開度給定為50%。分別設置Ef為0.02%〔±0.01Hz〕、0.04%〔±0.02Hz〕、0.06%〔±0.03Hz〕和0.08%〔±0.04Hz〕，采用圖4所示方法進展校驗，在正和負轉速階躍之間變換起始階躍，重復該試驗，每個死區(qū)設定值下的完整試驗由4個交替步驟組成，測得DB減去i*即為Ef。圖4Ef設值校驗2〕試驗記錄調節(jié)參數設置記錄：

bpbtTdTnEf原始值

設定值

0.02%0.04%0.06%0.08%實測頻率死區(qū)：Ef0.02%〔±0.01Hz〕0.04%〔±0.02Hz〕0.06%〔±0.03Hz〕0.08%〔±0.04Hz〕實測值上擾

下擾

數據文件名：PID調節(jié)參數〔bt、Td〕的校驗1〕試驗方法按圖3接好線，K1斷開，K2合上；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，TG2000測試儀仿真機頻50Hz，bp=0%，bt=28%，Td=7s，Tn=0s，Ef=0Hz，液壓隨動系統放大倍數為整定值，退出頻率跟蹤和按水頭限開度；調速器運行，負載開度調節(jié)模式，機組模擬并網，開限全開，開度給定為50%。采用時域法辨識參數，即通過TG2000測試儀仿真±0.10Hz、±0.15Hz、±0.20Hz的頻率階躍，記錄調節(jié)器輸出Ypid信號的相應過程〔如5所示〕，每個頻率階躍重復三次。圖5調節(jié)器輸出的過渡過程曲線一圖5中OBC為過渡過程曲線，將直線段BC反向延長，與時間軸〔t軸〕交于A點，與yu軸交于D點，則。bt和Td可由下式計算得到：2〕試驗記錄調節(jié)參數設置記錄：

bpbtTdTnEf原始值

設定值

數據文件名：PID調節(jié)參數〔Tn〕的校驗1〕試驗方法按圖3接好線，K1斷開，K2合上；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，TG2000測試儀仿真機頻50Hz，bp=0%，bt=200%，Td=20s，Tn=0.1s，Ef=0Hz，液壓隨動系統放大倍數為整定值，退出頻率跟蹤和按水頭限開度；調速器運行，負載開度調節(jié)模式，機組模擬并網，開限全開，開度給定為50%。采用時域法辨識參數，即通過TG2000測試儀仿真±0.10Hz、±0.15Hz、±0.20Hz的頻率階躍，記錄調節(jié)器輸出Ypid信號的相應過程〔如6所示〕，每個頻率階躍重復三次。圖6調節(jié)器輸出的過渡過程曲線二Tn可由下式計算得到：或〔忽略τ值〕〔微分衰減時間常數，改變T1v值后重新測試〕2〕試驗記錄PID數字調節(jié)器的采樣周期為τ=ms；微分時間常數T1v=s。調節(jié)參數設置記錄：

bpbtTdTnEf原始值

設定值

數據文件名：接力器最短關閉與開啟時間測定1〕試驗方法主配壓閥行程限位置于整定值，電轉行程限位置于整定值；遠方/現地選擇開關置于現地，機手動/自動/電手動選擇開關在自動位置。通過觸摸屏直接設定導葉開度〔0％&100%〕，由TG2000測試儀記錄接力器動作過程。取接力器由開度75%移動至25％和由開度25%移動至75％所需時間的兩倍作為最短關閉和開啟時間?！沧⒁猓杭僭O有分段關閉裝置，將其退出工作?！?〕試驗記錄最短關閉時間s最短開啟時間s數據文件名：接力器反響時間常數Ty測定1〕試驗方法按圖3接好線，K1斷開，K2合上；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，TG2000測試儀仿真機頻50Hz，bp=0%，bt=3%，Td=20s，Tn=0s，Ef=0Hz，液壓隨動系統放大倍數為整定值，退出頻率跟蹤和按水頭限開度；調速器運行，負載開度調節(jié)模式，機組模擬并網，開限全開，開度給定為50%。通過TG2000測試儀依次仿真±0.001Hz、±0.005Hz、±0.007Hz、±0.010Hz、±0.015Hz、±0.020Hz、±0.030Hz的頻率階躍，記錄調節(jié)器輸出、主配壓閥和接力器的響應過程，每個頻率階躍重復三次。2〕試驗記錄調節(jié)參數設置記錄：

bpbtTdTnEf原始值

設定值

數據文件名：6.2

空載試驗1〕試驗條件被測試機組各系統及設備工作正常，具備開機帶額定負荷運行的條件。2〕試驗方法將機頻、調節(jié)器輸出Ypid信號、接力器行程反響信號和蝸殼壓力信號接入TG2000測試儀，如圖7所示；調速器自動，退出頻率跟蹤，頻率給定為48Hz。圖7空載試驗接線遠方開機至空載工況，待機組轉速穩(wěn)定后，通過觸摸屏直接設定，將頻率給定由48Hz改為52Hz，記錄機頻、調節(jié)器Ypid輸出、主配壓閥行程和接力器行程的過渡過程；待機組轉速穩(wěn)定后，將頻率給定由52Hz恢復為48Hz，重復試驗。注意，調速器空載運行時為頻率調節(jié)模式。3〕試驗記錄

超調量波動次數調節(jié)時間48→52Hz

52→48Hz

數據文件名：6.3

負載試驗試驗條件機組運行正常，調節(jié)控制系統穩(wěn)定，各項動態(tài)試驗均已完成，符合規(guī)程要求，具備開機帶額定負荷運行條件。一次調頻響應時間測試1〕試驗方法按圖8接好線，K1閉合，K2斷開；bp=4%，Ef=0.06%，其它參數保持不變；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，退出頻率跟蹤，退出按水頭限開度功能。圖8頻率階躍響應測試接線圖遠方開機，待機組并網后，斷開K1，合上K2；現地操作增、減按鈕，將機組負荷設置為80MW。通過TG2000測試儀分別于額定網頻根底上施加正負階躍〔±0.1Hz、±0.15Hz、±0.2Hz、±0.25Hz〕和斜坡〔±0.1Hz/10s、±0.15Hz/10s、±0.2Hz/10s〕擾動信號，每個模擬擾動信號持續(xù)150s，記錄機組有功功率、導葉接力器行程和蝸殼壓力的響應過程。備注：該項試驗要在最高、額定和最低三個水頭段下重復進展。2〕試驗記錄調節(jié)參數設置記錄：

bpbtTdTnEf原始值

設定值

試驗記錄表格：擾動頻率(Hz)頻率差△f(Hz)起始功率(MW)擾動穩(wěn)定后功率(MW)功率調節(jié)量△P(MW)負荷調節(jié)幅度(%)負荷響應滯后時間(秒)負荷調節(jié)幅度達90%時間(秒)負荷調整穩(wěn)定時間(秒)階躍+0.10

-0.10

+0.15

-0.15

+0.20

-0.20

+0.25

-0.25

斜坡〔10s〕+0.10

-0.10

+0.15

-0.15

+0.20

-0.20

數據文件名：一次調頻動作死區(qū)測試1〕試驗方法頻率階躍響應測試完后，采用校驗人工頻率死區(qū)的方法測定一次調頻動作死區(qū)，參見6.1.6。2〕試驗記錄一次調頻動作死區(qū)頻率上擾Hz頻率下擾Hz數據文件名：跟蹤網頻試驗1〕試驗方法試驗接線如圖9所示，bp=4%，Ef=0.06%，其它參數保持不變；調速器現地自動，頻率給定為50Hz，退出頻率跟蹤，退出按水頭限開度功能。圖9實際電網頻率變化響應測試接線圖遠方開機，機組并網后，現地操作增、減按鈕，將機組負荷設置為80MW。針對AGC投與不投兩種方式，采用TG2000測試儀分別錄制電網頻率超出一次調頻死區(qū)后機組有功功率、導葉接力器行程和蝸殼壓力的過渡過程。2〕試驗記錄數據文件名：甩負荷試驗1〕試驗方法試驗接線如圖10所示，將調節(jié)參數恢復至設定值，調速器現地自動，頻率給定為50Hz，退出頻率跟蹤，退出按水頭限開度功能。圖10甩負荷試驗接線遠方開機，機組并網后，現地操作增、減按鈕，依次將機組負荷設置為25%、50％、75％和100％額定負荷，而后手動