水電站調(diào)速系統(tǒng)課件

水電站調(diào)速系統(tǒng)陜西.石泉2008年8月1水輪機調(diào)節(jié)的任務維持機組轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速附近，滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻要求；完成調(diào)度下達的功率指令，調(diào)節(jié)水輪機組有功功率，滿足電網(wǎng)二次調(diào)頻(AGC)要求；完成機組開機、停機、緊急停機等控制任務；執(zhí)行計算機監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及控制指令。2水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結構圖3水輪機調(diào)速器的分類按我國水輪機調(diào)速器國家型譜以及調(diào)速器行業(yè)規(guī)范，調(diào)速器分為：中、小型調(diào)速器；沖擊式調(diào)速器；大型調(diào)速器等。中、小型調(diào)速器以調(diào)速功大小來區(qū)分，沖擊式調(diào)速器以噴針及折向器數(shù)目來區(qū)分，大型調(diào)速器以主配壓閥名義直徑來區(qū)分。按調(diào)節(jié)器的硬件構成有單片機、工控機、可編程控制器三大類調(diào)節(jié)器。其中單片機、單板機構成的調(diào)節(jié)器由于可靠性差、故障率高等多方面原因，已趨于淘汰。機械液壓系統(tǒng)依據(jù)電液轉(zhuǎn)換方式分為：電液轉(zhuǎn)換器類、電機類（伺服電機、步進電機）、比例伺服閥類、數(shù)字閥類。其中電液轉(zhuǎn)換器類已基本為市場淘汰，其他幾種均有不同廠家生產(chǎn)。5微機調(diào)速器PID結構6HGS型調(diào)速器微機概述

HGS-E21/2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)律與操作保護功能，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)控制微機為硬件核心，采用雙微機通道冗余控制結構，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幫助系統(tǒng)，操作簡單方便。電氣柜為模塊化的硬件結構，易于維護、維修，可靠性高。7系統(tǒng)構成彩色平板電腦，作為微機調(diào)節(jié)器的人機接口與顯示界面，同時負責與電站監(jiān)控系統(tǒng)的通訊控制。它可以實時顯示調(diào)節(jié)器雙微機控制器各種運行參數(shù)與曲線，并可對各種控制參數(shù)進行修改。該微機調(diào)節(jié)器與比例伺服型全液控液壓隨動系統(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，確保了導葉接力器反饋與電液轉(zhuǎn)換的可靠性與準確性。兩套大功率的工業(yè)級開關電源，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。9系統(tǒng)構成信號調(diào)理模塊智能測頻模塊高性能、高可靠的直線位移傳感器比例閥功放板：采用BOSCH公司與其比例閥配套的功率放大板10系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理

微機調(diào)節(jié)器采用并聯(lián)PID調(diào)節(jié)規(guī)律。當出口開關閉合或出口開關斷開但網(wǎng)頻fw故障時，頻差為頻率給定fg與機組頻率fj之差；當油開關斷開且網(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)節(jié)模式：①轉(zhuǎn)速（頻率）調(diào)節(jié)模式：頻率死區(qū)Ef=0，PID調(diào)節(jié)；②功率調(diào)節(jié)模式(并網(wǎng)且功率測量正常)：頻率死區(qū)Ef=0~0.5Hz，PID調(diào)節(jié)；③開度調(diào)節(jié)模式(并網(wǎng)后)：頻率死區(qū)Ef=0~0.5Hz，PID調(diào)節(jié)。11系統(tǒng)硬件結構系統(tǒng)硬件結構如圖所示，從功能上可分為人機操作與顯示（簡稱：上位機）和調(diào)節(jié)控制（簡稱：下位機）兩大部分。人機操作與顯示部分，即上位機由平板電腦構成，主要完成運行參數(shù)修改與保存；運行狀態(tài)的顯示及故障查詢；與電站監(jiān)控系統(tǒng)的通訊和調(diào)速器常規(guī)靜態(tài)與動態(tài)性能指標的測試。調(diào)節(jié)控制部分，即下位機由工控機組成，完成調(diào)速器的數(shù)據(jù)采集、調(diào)節(jié)控制與故障保護功能。上位機與下位A、B機之間通過網(wǎng)絡通訊構成一個統(tǒng)一的整體。13系統(tǒng)硬件結構系統(tǒng)硬件結構

14系統(tǒng)硬件構成模擬量輸出板JA1(D/A)模擬量輸入板JA2(A/D)開關量輸入/輸出板1JA3(DI/O1)開關量輸入/輸出板2JA4(DI/O2)ArcNet網(wǎng)絡通訊板CPU板采用JUKI-752DX4-100，即Intel80486DX4-100Mhz、8MRAM、2M/4M電子盤。信號調(diào)理模塊(ADAM-3014)15停機特性

當接到停機指令后，導葉即由當前開度，以第一停機速度將導葉關閉；當導葉關閉至一定開度時，即以第二停機速度將導葉關閉至全關位置。

17操作與顯示①機組當前運行工況，如停機、空載、發(fā)電；②死區(qū)投入/切除及手動/自動運行狀態(tài)指示；③當前調(diào)節(jié)模式，如頻率調(diào)節(jié)、開度調(diào)節(jié)、功率調(diào)節(jié)；④頻率/開度/功率給定指示(隨調(diào)節(jié)模式而變)；⑤機組頻率、開度、功率值指針式指示與數(shù)字顯示；⑥當前運行主機；⑦微機A與微機B故障指示；⑧水頭、空載開度、電氣開限顯示。18主要參數(shù)頻率信號源幅值范圍： 0.3VAC～180VAC測頻范圍： 10~90Hz頻率給定范圍： 45HZ～55Hz開度及功率給定范圍： 0～100%(120%)永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)范圍： 0～10%頻率死區(qū)整定范圍： 0～0.5HZPID參數(shù)整定范圍：比例增益Kp： 0.5～20積分增益Ki： 0.05～101/s微分增益Kd： 0～5s調(diào)速器靜特性近似為直線測至主接力器