HGS系列双IPC微机调速器.doc

目 录 第一章 水轮机调速器原理介绍 1.5 主要元件功能 1.6 液压系统工作原理1. 水轮机调节的任务 1.7 附图2. 水轮机调节的基本原理和特点 3. 水轮机调速器的分类与发展 2. HGS系列全液控比例阀双调机械柜 2.1 概述第二章 我公司调速器电气柜系列 2.2 结构特点产品介绍 2.3 主要技术参数 2.4 主要元件功能1. HGS系列双IPC微机调速器电气柜 2.5 液压系统工作原理1.1 概述 2.6 使用和维护1.2 主要特点和功能 2.7 附图1.3 主要参数 1.4 系统硬件配置及软件结构 3. HGS系列简易机械手动比例阀机械柜1.5 附图 3.1 结构特点 3.2 主要技术参数2. HGS系列双IPC+PLC微机调速器电气柜 3.3 主要元件功能2.1 概述 3.4 液压系统工作原理2.2 主要特点和功能 3.5 使用和维护2.3 主要参数 3.6 附图2.4 附图 4. HGS系列电手动比例阀机械柜3. HGS系列单IPC+PLC微机调速器电气柜 4.1 结构特点3.1 概述 4.2 主要技术参数3.2 主要特点和功能 4.3 主要元件功能3.3 主要参数 4.4 液压系统工作原理3.4 附图 4.5 附图4. HGS系列PLC微机调速器电气柜 5. HGS系列步进式调速器机械柜4.1 HGS系列PLC微机调速器的主要结构特点 5.1 概述4.2 HGS系列PLC微机调速器的主要技术性能及特点 5.2 主要技术数据4.3 主要功能 5.3 工作原理4.4 主要参数及性能指标 5.4 结构特点 5.5 主要元件简介与调整5. HGS系列PCC微机调速器电气柜 5.6 使用与维护5.1 概述 5.2 HGS系列PCC微机调速器的主要技术性能及特点 第四章 我公司油压装置及其5.3 主要功能 油泵控制系列产品介绍5.4 主要参数及性能指标 1. YZ及HYZ型油压装置5.5 附图 1.1 概述 1.2 新型插装式油压装置第三章 我公司调速器机械柜系列 1.3 使用与维护产品介绍 1. HGS系列全液控比例阀单调机械柜 2. YZC-PLC型油压装置控制柜1.1 概述 2.1 概述1.2 结构特点 2.2 系统组成1.3 伺服比例阀特点 2.3 工作原理第一章 水轮机调速器装置原理介绍1.水轮机调节的任务 水轮机是靠自然水能进行工作的动力机械。与其它动力机械相比，具有效率高、成本低、环境卫生、便于综合利用等优点。绝大多数水轮机都是用来带动同步交流发电机，构成水轮机发电机组。我们讨论的“水轮机调节”就是指对构成水轮机发电机的水轮机调节。 水轮机发电机组把水能转变为电能供工农业生产及生活使用，用户除要求供电安全可靠外，对电网频率的质量要求十分严格。按我国电力部门规定：大电网频率为50赫兹（Hz），允许偏差为0.2赫兹；对于中、小电网，允许偏差为0.5赫兹。我国目前的中、小电网，系统负荷波动可达总容量的（5-10%）；即使是大的电力系统，其负荷波动也可达总容量的（2-3%）。电力系统负荷的不断变化将导致系统频率的波动。 因此，必须根据负荷的变化不断地调节水轮发电机的有功功率输出，维持机组的转速（频率）在规定范围内，这就是水轮机调节的基本任务。水轮机调速器与油压装置是水电站的辅助设备，它承担了水轮机调节的主要任务-维持被控水轮机发电机的转速（频率）在允许范围内，并与电站二次回路和自动化元件一起，完成水轮发电机组的自动开机、正常停机、紧急停机、增减负荷等操作控制功能。水轮机调速器还可以与其它设备相配合，实现成组调节、流量控制、按水位信号调节等自动化运行方式。 水轮发电机组转动部分的运动决定于下列方程式： Jd/dt=Mt-Mg -(1) 式中： J机组转动部分动量矩 =（n/30）-转动角速度 n机组转速 Mt水轮机转矩 Mg发电机负载转矩 式（1）清楚地表明，水轮发电机组转速维持恒定（即Jd/dt=0）的条件是Mt=Mg，否则就会导致机组转速相对于额定值的升高或降低，从而出现转速偏差n。 水轮机转矩的表达式为： Mt=QHt/ -(2) 式中： Q通过水轮机的流量 H水轮机净水头 t -水轮机总效率 单位容积水的质量所以，在恒定水头下，只有调节水轮机流量Q，才能明显地改变水轮机转矩Mt,从而达到Mt=Mg的目的。从现象上看，水轮机调节的主要任务是维持机组转速恒定（在额定转速附近的一个允许范围内）。然而，从实质上讲，只有当调速器相应地调节导水机构，使水轮机转矩Mt等于发电机负载转矩Mg，机组才又回到一个允许的新的稳定转速下运行。从这个意义上说，水轮机调节的实质就是：根据偏离了额定工况的转速（频率）偏差信号，调节水轮机导水机构，不断地维持水轮机发电机功率与负荷功率的平衡状态。2. 水轮机调节的基本原理和特点 水电站的过水管道系统、水轮机、发电机及其励磁调节器、电网和水轮机调速器构成了一个自动调节系统。从水轮机速度调节的观点来看，调节对象（过水管道系统、水轮机、发电机及励磁调节器、电网）和调节器（水轮机调速器）构成了水轮机调节系统。由实现水轮机调速及相应控制作用的机构和指示仪表组成一个或几个装置总称为调速器；我们把用来检测转速，并将它按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些环节的组合称为调速系统。所以，如果把调节对象称为被控制系统，那么，由调速系统和被控制系统组成的闭环系统就是水轮机调节系统。 水轮机调节系统是一个包含有水流、机械、电气运动的复杂的闭环自动调节系统，我们先从概念上叙述一下其工作原理和特点。2.1 水轮机调节的特点水轮机调节系统除了具有一般闭环控制系统的共性之外，还有一些值得我们尤为重视的特点： 水轮机调节是通过控制水轮机导水机构来改变通过水轮机的流量，由于水轮机流量很大，操作导水机构就需要很大的力。因此，即使是中小型调速器，也需要一级或二级液压放大。 水轮机调节系统有机电惯性和水流惯性 a. 水轮发电机组有较大的机电惯性。一般用机组惯性时间常数Ta来描述机组的惯性特性，其定义是：机组在额定转速时的动量矩与额定转矩之比，其表达式为： Ta=(Jr/Mr)=GD2nr2/365Pr -(3) 式中：Jr额定转速时机组的动量矩 GD2-机组飞轮力矩 nr2-机组额定转速 Pr水轮发电机额定功率 水轮发电机组在额定转矩Mr作用下，机组转速由零转速开始至转速上升到额定转速nr为止的时间就是机组惯性时间常数Ta。 b. 过水管道系统有较大的水流惯性，一般用水流惯性时间常数Tw来表征过水管道中水流惯性特征时间： Tw=(Qr/gHr)L/S=LV/gHr -(4) 式中：S每段过水管道的截面积 L相应每段过水管道的长度 V-相应每段过水管道内的流速 Hr水轮机额定水头 g重力加速度 过水管道系统在额定水头Hr作用下，流量由零开始至上升到额定流量Qr为止的时间就是水流惯性时间常数Tw。它的存在，不仅因其惯性而影响水轮机调节系统动态稳定与品质；尤为严重的是，在导水机构快速关闭或开启时会产生众所周知的水击效应，从自动控制理论来看，水轮机调节系统成为一个非最小相位系统，更对其动态品质引入恶劣的影响。Tw愈大，水锤压力就愈大，对机组调节过程的影响也就愈大。 水轮机调节系统是一个复杂的变结构和非线性系统。从控制系统来看，不仅在开机、停机、正常运行不同运行状态下，水轮机调节系统有不同的结构；就在正常运行的同一情况下，也由于导叶开度限制和速度限制的作用与否使系统的结构发生变化。另外，水轮机的特性具有明显的非线性，工况发生变化，水轮机调节系统在不变的调节参数下，其动态品质也会有明显的变化。 水轮机型式多种多样，对调速器就有不同的要求。混流式和轴流定桨式水轮机，只要求一套调整机构（导叶），而轴流转桨式和冲击式水轮机就要求两套调整机构（导叶和转轮叶片，喷嘴和折向器），至于抽水蓄能式机组对调速器的要求就更加复杂了。2.2 手动进行水轮机调节的情况 水电站值班人员手动控制水轮机导水机构时，必须监视被控制水轮发电机组或电网的频率。当频率大于或小于50Hz时，相应关闭或开启水轮机导水机构，使频率恢复到50Hz左右的一个允许范围内。 由于水轮发电机组机械惯性和过水管道系统水流惯性的影响，运行人员应采用下面的操作原则： 根据机组（电网）频率偏离50Hz的大小决定操作导水机构的数量和速度。例如，51Hz和55Hz都是向上偏离50Hz，前者关闭导水机构可少一点和慢一点，而后者则可多一点和快一点。 除了注意频率的数值之外，还应观察频率的变化趁势。例如，在运行人员控制下，机组频率已由55Hz以较快的速度恢复到51Hz，尽管它大于50Hz，此时应停止关闭导水机构；若频率接近50Hz时仍有下降的趋势，此时反而应开启一点导水机构，这样才有可能使机组频率较快地恢复到50Hz附近。我们可以把这样针对机组惯性和水流惯性而采取的操作原则形象地称之为“提前刹车”。2.3 水轮机自动调节的基本原理 水轮机调速器就是消除运行人员繁重劳动，进一步提高调节水平，代替人工操作的机械。示意图见图2-1，图中，虚线框内即为水轮机调速器。 测量元件把机组转速（频率）转换成为机械位移（机械液压调速器）或电气信号（电气液压调速器）或数字信号（微机调速器），与给定信号和反馈信号比较，综合后，经放大校正元件使执行机构（接力器）操作导水机构。同时，执行机构的作用又经过反馈信号，从而使调速器具有一定静态特性和动态调节规律。3. 水轮机调速器的分类与发展 水轮机调速器的分类方法较多,从不同的角度进行如下分类:(1) 按元件结构的不同,调速器可分为机械液压型和电气液压型。(2) 按调节规律可分为PI和PID调速器等。(3) 按反馈的位置,可分为辅助接力器型、中间接力器型及电子调节器型。(4) 按执行机构的数目可分为单调节和双调节调速器。(5) 按调速器工作容量,调速器可分为大、中、小型。主配压阀直径在80mm以上的称为大型调速器。操作功在1000030000Nm之间称为中型调速器。操作功在10000Nm以下称为小型调速器。 最早的水轮机调速器是机械液压型的，它是随着水力电力工业发展而在二十世纪前期发展起来的。机械液压调速器能满足带孤立负荷和在中小型电网中工作的水轮发电机组调节的需要，有较高的可靠性和较好的静态特性和动态品质。随着大容量机组和大电网的出现，对电力系统频率的品质和水电站自动化水平提出了更高的要求。在二十世纪四十年代就出现了电气液压调速器。 电气液压调速器（简称电液调速器或电调）是在机械液压调速器的基础上发展起来的。它保留了机械液压调速器的机械液压放大部分；用一些电的器件组成相应的环节，完成测量、校正、反馈、综合等功能；通过电液转换器和接力器位移传感器把电气部分与机械液压部分接成一个整体。从调节规律上来看，最初的电液调速器与机械液压调速器完全一样；随着水电站自动化水平提高和对调速器性能的更高要求，电液调速器已具有一些新的调节规律和功能。调速器是水轮机调节系统的调节器，它处理的是被控机组转速（频率）至水轮机流量调节机构这样的信息运动。显然，与机械液压系统比较，在信息的测量、变换、传输、放大和处理方面，电气系统具有传递、综合方便、控制方便、控制精度高、灵活性大等优点。 从调节品质来看，电液调速器组成的水轮机调节系统灵敏度高、转速死区小、稳定性好，速动性能优良。二十世纪五十年代以来，电液调速器得到了飞跃的发展。从采用的器件来看，它又经历了六十年代的电子管、七十年代的晶体管、八十年代的模拟电路及现在的微机等几个发展阶段。现在新建的大中型水电站的水轮发电机组一般均采用电气（包括微机）液压调速器。 从二十世纪七十年代初微型计算机投入市场以来，它在各个工业领域中的应用得到了迅速的发展，在水轮机调节领域中采用微型计算机构成新型调节器是发展的必然趋势。 日本、法国、瑞典、瑞士、英国、美国等国家从二十世纪八十年代初就相继开展微型计算机调速器（简称微机调速器）的研究与发展，至今已形成系列产品可供采用。我国从1981年就开始了微机调速器的开发研究、基本上与国际上处于同步发展水平。我公司于1983年与华中理工大学共同研制开发了微机调速器，到目前为止，我公司生产的微机调速器经历了从初期生产的Z80单片机微机调速器到中期生产的STD型8098双微机调速器以及现在生产的PLC、IPC、PCC型微机调速器，并先后在石溪口、凤鸣桥、李家峡小机、漫湾田坝、宝珠寺、大桥、石泉、小关子、马回、金盘子、桐子壕、绵阳三江、螺丝池、四九滩、流滩坝等多个电站投入运行。 除了上述的机械液压、电气液压和微机调速器外，在小型水轮发电机组上还有采用电动机作执行元件的电动调速器。 从调节规律上看，现有的调速器大多属于比例积分（PI）或比例、积分、微分（PID）式的。在下面的典型调速器方块图中，我们采用下列符号： X=(n/nr)=(f/fr)-转速（频率）相对量 Y=y/ym-接力器行程相对量 Kp-比例增益 Ki-积分增益 Kd-微分增益 bp-永态转差系数 bt-暂态转差系数 Td-缓冲装置时间常数 Tn-加速时间常数 Ty1-中间接力器（辅助接力器）反应时间常数 Ty2、Ty-接力器反应时间常数 S-拉普拉斯算子 3.1 取速度信号有暂态反馈的PI调速器（缓冲型调速器） 我国生产的YT-300、YT-600、YT-1000、T-100等机械液压调速器都是属于这种类型。3.2 取速度信号和加速度信号有暂态反馈的PID调速器 与图3-1所示系统的区别就在于引入了频率（转速）的微分信号，从而形成了比例积分微分（PID）调节规律。 3.3 取速度信号有取自中间接力器的暂态反馈的PI调速器 图中，从中间接力器位移Y1至接力器Y2的部分是一个电液随动系统。我国的YT-1800（永磁机型）调速器属于这种类型。 3.4 取速度信号和加速度信号有取自中间接力器的暂态反馈的PID调速器 我国生产的YDT-1800A（残压型）调速器属于这种类型。3.5 带中间接力器并联PID型调速器 3.6 仅具有主接力器并联PID型调速器 第二章 我公司调速器电气柜HGS系列产品介绍1. HGS系列双IPC微机调速器电气柜1.1 概述 本调节器为水轮机电液调速器的两个重要组成部分之一，完成调速系统的主要控制规律与操作保护功能，同机械液压随动系统配合，控制水轮发电机组的频率及有功功率，实现机组的开机、停机、并网、发电、调相等功能；并可与电站监控系统通讯，接受监控系统的控制。该电气柜以工业控制微机(IPC)为硬件核心，采用双微机通道冗余控制结构，并配以液晶触摸屏作为操作显示接口，具有良好的全中文图形人机界面和在线帮助系统，操作简单方便。电气柜结构为模块化的硬件结构，易于维护、维修，可靠性高。适用于大中型混流式、轴流式、贯流式、抽水蓄能机组。1.2 主要特点和功能1.2.1主要特点(1) 可靠性高，强抗干扰力。采用高可靠性、抗干扰力强的IPC工业控制机及其系列模板，构成调速器双微机冗余的硬件结构，调速器系统的平均无故障时间(MTBF)大大提高。(2) 运行速度快，控制精度高。采用32位的微处理器作为系统的控制核心，高速、高精度模/数和数/模转换通道，系统控制精度和运行速度进一步增强。(3) 大功率双备份电源系统。选用两套工业级的大功率开关电源构成调速器控制系统电源，一套输入交流220V，一套输入直流220V，每一套开关电源容量均可满足整个调速器控制系统工作需要，正常工作时，两套电源互为热备用，不论交流电源或直流电源发生故障，均能保证系统正常工作。(4) 测频部分采用高精度、高可靠性的智能测频模块。我公司根据ABB公司所生产的微机调速器测频模块的技术特点，自行研制了新型测频模块，它具有体积小，安装方便，测频精度高，抗干扰能力强，大大提高了调速器测频回路的可靠性。它拥有三路测频通道，可对两路机频和一路网频进行测量，不仅可接受来自电压互感器的输入信号，还可接受来自齿盘测速的输入信号为24V的脉冲电压信号，该模块的测频分辨率在额定转速时为：0.0009Hz。(5) 人机接口友好、操作简单。采用彩色液晶触摸屏，全中文化图形操作界面构成人机接口，取代常规LED和光字牌构成的人机接口，更加清晰准确地显示机组当前运行工况，运行参数，使调速器操作更加简单，便于电站运行人员掌握。(6) 强大的通讯能力。采用双口高速RS422/RS485串行接口卡，可方便地与上位监控系统组成现地工业网络，便于电厂综合自动化控制。(7) 完善的功能。不仅拥有常规调速器各种调节功能和故障检测功能，还内嵌调速器系统试验和性能仿真软件包。可不需任何外接仪器，便可对调速器系统进行各种动、静态试验方便系统调试。(8) 检修维护方便。具有模块化的组合式硬件结构，插拔方便，多种状态、信息显示及故障报警，有利于运行人员查找故障点，方便系统维护。(9) 软件编制采用C语言编制。C语言对硬件的操作速度几乎与汇编语言一样，却比汇编语言更易理解，并采用模块化结构，便于维护和管理。(10) 扩充升级方便。IPC控制机的发展几乎与商用PC机同步，很容易实现系统升级。(11) 进口伺服比例阀功放模块，具有可靠性高，故障诊断保护功能强，并且伺服比例阀比电液转换器具有更高的抗油污能力和更好的维护性。(12) 高可靠性导(轮)叶位置传感器。(13) 系统供电电源分为内电源和外电源，内电源给数字电路供电，外电源给模拟电路供电，模拟地与数字地分开。并且开关信号，模拟信号的输入、输出均设置了隔离电路。这样不仅避免了数字回路与模拟回路间的电源干扰，又大大地减少了外界干扰的窜入。(14) 信号输入通道采用冗余法，对于关系到系统安全运行的重要信号量均采用双信号源、双输入回路，如两路机频测量通道等互为备用。当某一路信号存在故障时，由相应的软件处理模块将失效支路的软件开关断开，接通另一正常支路。这样能有效保证机组在各种情况下稳定运行。1.2.2 主要功能(1) 能保证常规水轮机发电机组迅速地开机、停机、并网及增减负荷；稳定运行于机组自动空载、并网带负荷、调相、调频等工况；也能保证抽水蓄能机组在抽水、抽水调相等多种工况下稳定运行。(2) 通过触摸屏显示器简洁清晰的全中文图形界面，实时显示机组当前工况和状态，以及机组的频率、有功功率及导叶开度；允许通过菜单设置实时修改空载运行参数、负载运行参数、人工失灵区和发电工况的调节模式，操作界面见附图。(3) 调节规律采用智能式变结构PID调节规律，能使机组适应电网的各种恶劣变化。即负载实时监视电网波动情况，能在电网发生变化时，自动选择最优调节规律及调节参数，保护机组安全，并使机组始终工作于最佳状态, 保证机组可靠运行。(4) 拥有三种调节模式：转速（频率）调节模式、功率调节模式、开度调节模式，可满足用户进行功率调节和孤立电网下的调节控制需要。(5) 数字协联曲线预置，协联精确、稳定，并可进行调整。(6) 实时采集水头信号，自动按水头修正空载开度和空载调节控制参数和不良工况限制区，并有效克服水头波动。(7) 通过在线帮助的中文字幕可提供简单的操作方法及注意事项，以便用户掌握正确的使用方法，见附图。(8) 内嵌调速器调速器性能测试模块，可用于调速器系统性能测试；如测试调速器的转速死区、非线性度等静态指标及空载摆动、甩负荷的超调量及调节时间等动态指标，能以表格和曲线的形式自动显示和记录试验结果，并评价动态过程的数据，见附图。(9) 可以离线模拟机组开、停机、空扰、甩负荷等动态过程，方便电站进行人员培训，见附图。(10) 调速器采用两套完全相同的微机系统构成(A、B)，互为备用，当其中一套微机系统出现故障时，该系统所有输出将断开，另一子系统上相应输出闭合。如果故障子系统原为在线系统，则系统无扰动切到备用子系统；如果故障发生在备用子系统，则该子系统只需退出备用，而两套系统同时故障时可切换到手动运行。(11) 准确诊断机组频率故障、导(轮)叶反馈故障、伺服比例阀故障时、输入/输出通道故障、电源系统故障等多种故障，并采取相应的保护措施，保证机组安全稳定运行。(12) 可以从触摸屏输入“人工水头”，进行需要的调节，避免了水头信号的失效产生的负荷冲击。(13) 实时显示多种调速系统故障信息并报警, 以方便检修人员进行检修及更换相应的部件。1.3 主要参数1.3.1 测频通道可测量频率信号幅值范围 0.2V150V；1.3.2 频率给定范围 45HZ55Hz；1.3.3 开度及功率给定范围 0100%；1.3.4 永态转差范围 010%；1.3.5 频率死区整定范围 00.5HZ；1.3.6 转速死区ix0.04%；1.3.7 浆叶协联装置不准确度ia1.5%；1.3.8 PID参数整定范围： 比例增益 Kp：0.520 积分增益 Ki： 0.0510 1/s 微分增益 Kd： 05 s1.3.9 柜体尺寸长宽高 = 800800(600)2260(mm)1.4 系统硬件配置及软件结构1.4.1 系统硬件配置系统硬件结构如图1所示，从功能上可分为人机操作与显示（简称：上位机）和调节控制（简称：下位机）两大部分。人机操作与显示部分，即上位机由液晶触摸屏构成，主要完成运行参数修改与保存；运行状态的显示及故障查询；与电站监控系统的通讯和调速器常规静态与动态性能指标的测试。调节控制部分，即下位机由IPC型工控机组成，完成调速器的数据采集、调节控制与故障保护功能。上位机与下位A、B机之间通过网络通讯构成一个统一的整体。JA1 D/AJA2 A/DJA3 DI/O 1JA4 DI/O 2RS422/485CPUPowerIPC A (下位机 A)JB1 D/AJB2 A/DJB3 DI/O 1JB4 DI/O 2RS422/485CPUPowerIPC B (下位机 B)液晶触摸屏(上位机) 图1 系统硬件结构1.4.1.1 系统各硬件板卡功能及设置1.4.1.1.1 模拟量输出板JA1 (D/A)采用带隔离的8通道模拟量输出板ISO-DA8，每个通道均可输出电压或电流信号，各通道输出调整均由软件实现。板卡I/O基地址设置为 0x218，即SW1：14为ON，56为OFF；中断号选择，即J1跳线为NC。1.4.1.1.2 模拟量输入板JA2 (A/D) 采用带隔离的32路单端16路双端模拟量输入板ISO-AD32L，可输入单端或双端电压信号。A/D采样分辨率为12bit，最大转换速率为200KS/s。板卡I/O基地址设置为 0x200，即SW1：16为ON；中断号选择，即JP2跳线为NC；模拟量输入信号为差分方式，即JP1跳线为DIFF。1.4.1.1.3 开关量输入/输出板1 JA3 (DI/O1) 采用带光电隔离的8路开关量输入，8路继电器输出板P8R8DIO，开关量输入信号为AC/DC 524V。板卡I/O基地址设置为 0x300，即SW1：12为OFF，36为ON。1.4.1.1.4 开关量输入/输出板2 JA4 (DI/O2) 采用带光电隔离的8路开关量输入，8路继电器输出板P8R8DIO，开关量输入信号为AC/DC 524V。板卡I/O基地址设置为 0x310，即SW1：12、6为OFF，35为ON。1.4.1.1.5 双口高速RS422/485接口卡采用双口高速RS422/485接口卡可实现双机之间以及双机与监控系统之间的通讯。1.4.1.1.6 CPU主板CPU板采用PCA-6740，即CPU133/32MB/VGA/LCD/PC104电子盘大于8M。1.4.1.1.7 信号调理模块：采用标准隔离型模拟信号输入/输出调理模块，适用于工业运行环境，以工业标准DIN-Rail方式安装。可接受10mV、50mV、0.5V、2.5V、5v的双极性电压输入或020mV、0100mV、01V、05V、010V的单极性电压输入或20mA的双极性电流输入及020mA的单极性电流输入信号；可选择5V的双极性电压输出，或0-10V的单极性电压输出；并可利用选择开关在现场进行设定，使得在系统规划上保留最大的弹性。该模块可提供1000VDC的隔离功能。其光隔离技术比传统的变压器拥有更高的抗电磁干扰能力，且功率消耗较低。1.4.1.1.8 智能测频模块：两路机组电压互感器（TV）信号和一路电网TV信号直接输入测频模块，经信号隔离变压器后送入整形电路，由单片微处理器测出机组频率和电网频率后经RS232通讯接口输入工控机。TV信号幅值范围为0.3V150V，线性频率范围为1090Hz，测频分辨率小于0.001Hz。测频模块采用高质量、低功耗的大规模集成电路构成，并采用通道冗余结构确保了测频模块的高可靠性。1.4.1.1.9 导(轮)叶位移传感器：采用高性能、高可靠的直线位移传感器。其供电电源为24VDC，输出为420mA电流信号，分辨率为25m，非线性0.02%F.S.(全行程)，重复误差6%,DL=0手动状态GVPos6%,DL=1手动,GVPos45HzDL=1停机令DL=0DL=0停机令调相甩负荷发电空载停机开机停机等待上电1.4.4.3 空载开度、出力限制与协联特性插值 在下位机中保存有由水轮机设计提供的机组空载开度、出力限制与水头的关系曲线(该曲线可根据实际情况进行修改)，对于双调水轮机组还有轮叶开度与水头和导叶开度的协联特性曲线。调节器根据采集的水头值或人工输入水头值利用线性插值方法实时修改其空载开度与出力限制，由当前水头值与导叶开度值利用线性插值方法实时修改轮叶协联开度值。在实际使用中，如果调速器未引入水位信号，则在机组开机前需人工修改水头值，以使调速器空载开度设定值与机组实际空载开度值基本一致，否则，可能使机组开机过程延长，甚至无法达到额定转速，或者使机组空载转速高于额定转速。1.4.5 人机界面操作及测试功能使用说明1.4.5.1 人机界面操作说明 人机界面(触摸屏)采用中文图形显示与菜单操作方式，操作简单、清晰，并具有简单帮助功能，在此仅作简要说明。 “运行控制”菜单下的“选择自动水头”与“选择人工水头”菜单选项互为互锁。当选择“选择自动水头”时，该选项变灰，如果此时水位信号故障，将自动采用人工水头设定值。在水位信号正常时，人工水头设定值自动跟踪该水位信号；当选择“选择人工水头”时，该选项变灰，此时不论水位信号正常与否，均采用人工给定水头值，且人工水头设定值不跟踪水位信号。 如果菜单选项变灰，表示其无法操作，须通过“帮助”菜单下的“允许菜单功能”选项输入操作密码，其设置为“12345”，通过触摸屏提示输入。 “静态试验”菜单下的“电气特性测试标志”用于调速器静特性测试试验，禁止孤网模式检测，以免引起PID调节参数的变化。1.4.5.2 测试功能使用说明 调速器内嵌性能测试系统可对调速器静态特性、机组开/停机过程、机组频率摆动、空载频率扰动、甩负荷测不动时间及甩负荷进行试验、录波及指标计算和测试结果保存，所生成的测试结果数据文件均保存于平板电脑的当前目录下，其后缀为：.TXT。对机组开/停机过程记录可通过“动态过程显示”试验选项进行。当进入录波试验后，在未接到开/停机命令前，其数据自动丢失，仅当在接到开/停机命令后才对数据进行记录。同理，对“甩负荷测不动时间”和“甩负荷试验”，仅当在断路器断开后才对数据进行记录。1.4.5.2.1 调速器静态特性测试试验方法 试验条件：通过外接一高精度工频信号发生模拟机组频率，使调速器处于自动、发电工况，选择开度或频率调节模式，通过给定增加/减少键将开度给定调到约50%处，并将对应调节模式的比例、积分和微分增益分别调至中间值、最大和零，转差系数bp为6%。通过调整人工水头设定值使电气开限大于95%。 进入“静态试验”菜单下的“电气特性测试标志”选项后按“确认”键，再次进入该试验选项，检查该标志是否设置为：ON(菜单项后打 为ON)。 进入“常规方法测静特性”试验，根据提示首先升高机组频率至51.2Hz左右，以使接力器位移为10%左右，然后按确认键进行数据采样。在调整机组频率的过程中须保证频率向一个方向变化，不能忽大忽小。 降低机组频率，每次变化0.2Hz，待频率稳定后按确认键进行数据采样。在调整机组频率的过程中须保证频率向一个方向变化，不能忽大忽小。 根据提示直到将所有数据点采样完为止。 试验数据采样完成后将自动绘出其静特性曲线，并计算出最大转速死区与非线性度。如需保存结果可通过“数据保存”菜单进行保存。1.4.5.2.2 调速器空载频率扰动试验方法该试验需在机组充水后(或用仿真测试装置)进行，用于机组控制参数的调整。 首先使机组处于空载自动工况，选择一组空载PID控制参数。 其次将电气开限放开至50%左右(进入参数整定菜单下的电气开限整定后按 / 键调整)。 进入动态试验菜单下的空载频率扰动试验选项，根据提示调整通过机组频率给定扰动的扰动量及录波时间，其中录波时间不能太短，确认后开始频率扰动试验。 空载频率扰动试验的过程如下：首先自动将机组频率给定调整到：50 - 扰动量/2，等待一定时间后进行上扰试验，将机组频率给定自动阶跃到：50 + 扰动量/2，在设定的录波时间到达后进行下扰试验，将机组频率给定自动阶跃到：50 - 扰动量/2，直到设定录波时间到达为止。1.4.6 测试结果打印 通过测试系统保存的数据文件(后缀为：.TXT)须先用EXCEL软件进行转化成相应曲线并打印。首先通过触摸屏上的软驱用软盘将测试数据文件拷贝到计算机中，然后用EXCEL软件进行转化。为得到最佳的打印效果，需通过EXCEL软件的图表属性调整菜单将显示曲线调整到合适的比例。对于调速器静特性试验打印结果有两页，第一页为静特性曲线，第二页为开/关方向测试点数据，可选择仅打印其中某一页。1.5 附图HGS系列双IPC微机调速器电气柜示意图HGS系列双IPC微机调速器操作界面HGS系列双IPC微机调速器在线帮助菜单HGS-E21/2型微机调速器模拟机组开机过程HGS系列双IPC微机调速器故障检索菜单HGS系列双IPC微机调速器空载频率扰动试验 HGS系列微机调速器调节原理框图(导叶部分) HGS系列微机调速器调节原理框图(轮叶部分)2. HGS系列双IPC+PLC微机调速器电气柜2.1 概述 本调节器为水轮机电液调速器的两个重要组成部分之一，完成调速系统的主要控制规律与操作保护功能，同机械液压随动系统配合，控制水轮发电机组的频率及有功功率，实现机组的开机、停机、并网、发电、调相等功能；并可与电站监控系统通讯，接受监控系统的控制。该电气柜以工业控制微机(IPC)和可编程逻辑控制器(PLC)为硬件核心，采用双微机通道冗余控制+PLC电手动控制结构，并配以液晶触摸屏作为操作显示接口，具有良好的全中文图形人机界面和在线帮助系统，操作简单方便。电气柜结构为模块化的硬件结构，易于维护、维修，可靠性高。适用于大中型混流式、轴流式、贯流式、抽水蓄能机组。2.2 主要特点和功能本调节器主要特点和功能可参考HGS系列双IPC微机调速器电气柜，除此之外，还具有如下特点和功能：(1) PLC电手动能单独开机、停机以及增加和减少负荷。(2) 调速器由两套完全相同的IPC微机系统(A、B)和PLC电手动构成，当其中一套IPC微机系统出现故障时，该系统所有输出将断开，另一套IPC系统上相应输出闭合。如果故障子系统原为在线系统，则系统无扰动切到备用子系统；如果故障发生在备用子系统，则该子系统只需退出备用，而两套IPC系统同时故障时可切换到PLC电手动运行，这样能有效保证机组在各种情况下稳定运行。(3) 当双IPC+PLC微机调速器电气柜出现故障或电站