SAFR-2000H操作说明书.doc

NARISAFR-2000H水轮机调速器操作说明书（V1.0）（700MW级智能水轮机调速器的研制项目）国网电力科学研究院南瑞集团公司水利水电技术分公司二零一零年三月23 一、 SAFR2000H水轮机调速器运行及操作1.1 装置的上电打开前门，可看到装置开关操作层如下图：各开关对应关系如下：DK1：装置交流输入开关；DK2：装置直流输入开关；DK3：DC24V开关电源（左边）输入开关；DK4：DC24V开关电源（右边）输入开关；DK5：触摸屏电源开关；DK6：加热器电源开关；FU1：DC24V开关电源（左边）输出保险；FU2：DC24V开关电源（右边）输出保险；图1-1：装置开关上电顺序：一般先上交流（往上扳开关DK1），注意观察，参见图1-3，两个电源及信号转换模块指示红灯亮，电源监视继电器JD2（左数1）红灯亮。然后上直流（往上扳开关DK2），注意观察电源监视继电器JD1黄灯亮。开启DK3，左边DC24V电源指示灯（OK）亮，两个PCC电源模件（最左边）三个指示灯（+5，+12，-12）亮，电源监视继电器JD3黄灯亮，中间智能切换继电器显示屏液晶亮，有显示。开启DK4，右边DC24V电源指示灯（OK）亮。开启DK5，触摸屏上电，有显示。加热器开关DK6可根据需要投入。PCC模块上电后正常情况下，电源模件三个灯亮，主机模件RUN灯亮，打开模件前盖，右边四个灯下面两个应不停闪烁（表示和触摸屏通讯正常），开入模件指示灯应和相应的开关量输入对应，开出模件指示灯应和相应的开出对应（第9个灯应常亮）。若主机模件故障灯（红色）亮，表明系统故障停运，需要掉电重新启动。 图1-2：PCC模块示意图1.2 装置的面板操作图1-3：PCC模块示意图面板操作图如上所示： 主从切换把手：用来选则A或B套系统主用，切换逻辑如下：两套系统状态相同，可以手动选择切换；一套系统故障、一套正常，装置自动选择正常一套（手动选择无效）；两套系统均故障，装置自动按（一般、严重故障）选择故障较轻的一套（手选无效）；一套系统运行，一套在调试态，装置自动选择运行的一套输出；一套系统有电，一套系统失电，装置自动选择有电的一套输出。A、 B系统主从机显示可以在界面上观察。手自动切换把手：用来进行调速系统手自动切换，切换后调速器触摸屏上有相应显示，同时监控系统能接收到切换信息。（注意：一般该把手主要用于调速器电调复位、掉电、上电操作，平时可在机械柜进行手自动操作）。手自动增减把手：配合调速系统手自动切换把手，当切换到手动状态时，可进行导叶开度增减操作。（注意：一般该把手不用，平时可在机械柜进行手动增减操作）。功率调节把手：一般放在脉冲方式，表明功率调节方式采用常规方式，监控通过下发增减脉冲给调速器来调整负荷，若放在通讯方式，则表明功率调节采用监控下发通讯指令（功率设定值）给电调，由电调自身完成功率闭环调节。一次调频投退把手：若放在退出位置，则发电工况时，一次调频功能不投入，在投入位置时，再加上监控投入一次调频指令，则投入一次调频功能(该功能只在发电工况有效，平时一般按要求放置在投入位)。图1-3：装置里面布置图二、水轮机调速器监控界面介绍2.1 人机界面简介MCGS_HMI水轮机调速器监控系统（以下简称MCGS_HMI）是由国网南京自动化研究院电气控制研究所/南京南瑞集团公司电气控制分公司为SAFR2000H水轮机调速器配套开发的实时监控软件系统。SAFR2000H水轮机调速器上位机选用nTouch公司12英寸的液晶触摸屏，内置Windows CE 嵌入式操作系统。MCGS_HMI是基于专门应用于嵌入式操作系统的组态软件“MCGS嵌入版”开发而成的，MCGS_HMI和下位机PCC采用Modbus协议进行通讯，系统通讯效率高，占用CPU资源小。 MCGS_HMI采用全中文图形化界面，使调试过程明确而简单。在整个调试过程中，实时显示调试数据。这样，一方面可以迅速判断结果是否满意，对不满意的结果立即试验改进，从而充分利用非常宝贵的现场调试时间。另一方面大大简化了试验结果的整理工作，减轻了工作负担。2.2 运行监视界面1、 运行监视界面包括： A套系统运行状态监视； B套系统运行状态监视； A、B系统参数及信息监视； A、B系统开入开出监视； A、B系统模入模出及测频监视； A、B系统报警监视；详细运行界面说明见下页。该界面主要供运行及维护人员观察信息、设置水头参数等使用。 图1 调速器运行监控窗口主控窗A是A套系统运行时的主窗口，在窗口上方正中显示了当前机组工况状态和调速器的主要状态，左右两侧分别显示了机组频率、水头高度和导叶开度、有功功率的数值（分为模拟表计显示与数字显示），在窗口中央是增加、减少两个按键，通过点击它可以对机组转速及负荷进行调节控制。在按键下方是用来显示输出控制量的平衡表。从调速器运行监控画面上可以清楚的了解到当前A、B套哪个为主调节器，机组当前所处的运行状态，机组是否正常运行，当前机组的频率、功率、导叶开度，以及当前机组的调节参数等。正常运行时,系统应显示:最上面:”A主机,B从机,A界面”；或”A从机,B主机,A界面”；下面两格应显示：“运行”，同时调试字为：21。调试状态时显示“调试”，调试字为小于21以外的数字；状态指示有：“静止”、“停机”、 “空载”、“发电”，“开机”，控制字分别对应0-4五种；再下面两格应显示，“自动”或“手动”，“正常”或“故障”。 “增加”、“减少”键，在机组处于空载工况下，可以通过“增加”、“减少”键来调节机组的频率给定（步长为0.1HZ），在机组处于发电工况下，可以通过“增加”、“减少”键来调节机组的 开度(功率)给定（步长为0.5%开度）。主控窗B是B套系统运行时的主窗口，与上面相同，分别显示了B套系统的机组频率、水头高度和导叶开度、有功功率，调速器状态等。这里不再重复。图2 调速器信息监控窗口信息窗用来显示系统的主要控制量及内部参数的当前值。窗口左右对称，分别显示A、B两套系统较为详细的状态信息。显示的信息包括：电网频率、频率给定、机组频率、机组转速、导叶给定、导叶行程相对值、导叶反馈1及导叶反馈2采样码值、电气开限、空载开度、齿盘测频、导叶输出电压、运行水头、功率给定、负载PID参数、空载PID参数等。运行时注意观察：机组频率和齿盘测频是否一致（机组转动时），导叶反馈1及导叶反馈2采样码值是否相同（一般相差不超过100）；运行水头是否设置正确，应和实际水头相对应；电气开限和空载开度是否正常，调节PID参数是否和原来一致等。图3 调速器开关量监控窗口开关量窗口用来显示外部输入开关量及装置输出开关量。窗口左右对称，分别显示A、B两套系统的信息。显示的开关量输入信号包括：油开关、开机令、停机令、导手令、增加、减少指令、主从机状态、一次调频输入、机柜综合模块报警等。显示的开关量输出信号包括：调速器一般故障主要指： PT测频消失、齿盘测频消失、导叶反馈1或导叶反馈2有一个故障、功率测量故障、导叶液压故障（单个伺服阀故障）。较重故障主要指：机柜综合模块1和综合模块2报警、导叶反馈1和导叶反馈2同时故障。当主控伺服阀出现故障时，装置自动动作切换阀，控制液压系统到另一个伺服阀工作，此时切换阀动作灯亮。当电调控制失灵时，可动作切手动控制阀，将控制权交到人工操作。此时手动控制阀灯亮。其他有：一次调频动作、导叶手动、PCC上电、调试态（输出到切换模件），切换原则可简述如下：两套系统状态相同，可以手动选择切换；一套系统故障、一套正常，装置自动选择正常一套（手动选择无效）；两套系统均故障，装置自动按（一般、严重故障）选择故障较轻的一套（手选无效）；一套系统运行，一套在调试态，装置自动选择运行的一套输出；一套系统有电，一套系统失电，装置自动选择有电的一套输出。点击“模拟量检查”按钮，显示图4界面，可以观察到功率、导叶1、导叶2变送器的AD采样值，采样码值对应关系如下：AD采样码值（16位AD）：-3276832768对应输入通道：-10-+10V，功率采样码值应在221089范围，对应机组0250MW功率；导叶1及导叶2采样码值应在517020285范围，对应导叶行程0660mm（0-100%）。机组频率检查可查看A套及B套测频通道，机组PT测频和齿盘测频的测量值，测量范围：0120HZ。模拟量输出可以检查输出到电液比例伺服阀的控制电压，一般在-10V-+10V之间。正常调节控制稳定时，电压应在-0.5-+0.5之间，该显示和导叶控制输出相对应。其他模拟量输出为备用通道。图4 模拟量检查窗口图5 调速器状态报警监控窗口调速器状态报警窗的界面如图4所示：报警窗用来显示故障报警和故障诊断处理信息，故障一旦被检测到，即使立刻消失，在窗口显示中仍将一直保持报警，直到点击窗口下方的“故障复归”按键后，当前所有的故障显示才被清除。这样，即可实现对偶发故障的记录。故障报警信息分为A、B两套系统，包括：PT测频故障、电网频率、齿盘测频、导叶反馈1、导叶反馈2、导叶液压、综合模块1及综合模块2（机械柜上）、水头采样、有功功率。状态指示包括：PCC上电、运行/调试指示、一次调频动作、切换阀动作、自动/手动指示，主从机指示。“一般故障”包括： PT测频消失、齿盘测频消失、导叶反馈1或导叶反馈2有一个故障、功率测量故障、导叶液压故障。“较重故障”包括：机柜综合模块1和综合模块2报警、导叶反馈1和导叶反馈2同时故障。 “通讯故障”主要指A机或B机与触摸屏通讯中断时会有显示红色。图6 调速器密码输入窗口图7 系统复位密码窗口 图8 系统调试密码窗口图9 系统设置参数密码窗口图10 系统设置参数窗口点击“设置窗”，弹出界面如图6所示，选择“打开系统设置窗”（设置密码：234567） ，弹出界面如图9，点击“打开系统设置窗”按钮，弹出界面如图10，右边可设置水头选择、跟踪选择、运行/调试选择，运行人员一般不需要变化，请按图10显示设置；参数设置包括：频率死区、调差系数、跟踪频差、人工水头、导叶开限、调频限幅、功率死区、空载PID参数、负载PID参数等，一般空载及PID参数不需要变化，频率死区、调差系数、调频限幅涉及到一次调频功能，一般也不要变化，人工水头可能需要修改，修改完成后请注意观察其他参数是否合理，点击“参数写入”，等待成功信息返回，然后点击“设置B套”，按同样方法设置及检查，最后点击“参数写入”，等待成功信息返回，退回到主界面A。若装置出现异常，例PCC控制器报警（CPU模件ERROR灯亮）；两套系统状态不一致（一套显示运行，一套显示调试，则需要复位调试的一套，使之进入运行）；或开停机及调整负荷过程中，电调系统不响应等，需要复位操作，重新启动系统，方法如下：一般先将调速器切换到手动，点击“设置窗”，弹出界面如图6所示，选择“打开系统复位按钮”（设置密码：456789） ，弹出界面如图7所示，选则“复位A”或“复位B”或“复位A、B”按钮，待系统通讯数据上来后（约10秒），再将调速器切换到自动。2.3 调试界面该界面主要由调试人员对装置进行维护、检查、试验时使用，整个调试系统按功能划分为三大调试窗口。点击“设置窗”，弹出界面如图6所示，选择“打开系统试验界面”（设置密码：123456） ，弹出界面如图8，点击“A调试”或“B调试”按钮，选择A或B或A、B同时进入调试。弹出界面如图11，（1）机组无水试验，主要包括： 机组参数输入 各水头下水头与开度关系曲线 开关量检查试验 模拟量检查试验 传感器定位试验 A套导叶扰动试验 B套导叶扰动试验 静特性试验图11 调速器无水试验机组参数输入界面如下（图12）： 功率死区：电调投入功率闭环控制时的调节死区，一般设在2%左右。 机组时间常数：主要指机组惯性时间常数，单位为秒，主要试验记录用。 导叶最短关闭时间，单位为秒，主要试验记录用。 功率给定调整步长：监控增减负荷时导叶的动作步长，2000表示1秒长度的增减脉宽导叶动作1.25%，依此类推，该数值越大，负荷调整越快，反之，越慢。 频率给定调整步长：时频率给定的变化步长，2000表示1秒长度的增减脉宽频率给定变化0.25HZ，依此类推，该数值越大，频率调整越快，反之，越慢。 开机限时：开机时导叶打开后，在设置的时间内未测到频率，则导叶关到人工水头下空载开度，同时输出报警。 轮叶启动开度Angl，单位为%，如输入50，则表示为50%。 跟踪频差：调速器投入跟踪功能时，空载工况下，频率给定按设定的频差自动跟踪电网频率，此时同期增减频率无效。 调节死区：预置的频率失灵区，单位为Hz，可根据系统一次调频要求设置。 调差系数：单位为%，一般3%-10%，可根据系统一次调频要求设置。水头、空载开度参数输入界面如下（图13）：其中，水头输入单位为分米，如79米，输入790，空载开度为一定水头下，机组转速稳定时导叶的开度，一般可在机组长期运行时，通过运行记录不同水头下的空载开度而获得数据，该数据设置不合理时，可能会影响机组的开机过程，与实际需要空载开度比较，设置过大时，开机速度较快，可能超调，设置过小时，机组转速不能到额定，请注意。相应水头下的最大允许开度，单位为%。为标么值(一般在90%100%之间)是指在带负荷的情况下，允许导叶开启的最大开度。当无法从水轮机运行曲线上查出最大开限时可取100%，待运行一段时间后再修改。相应水头下的最小允许开度，单位为%。为标么值(一般在00.15%之间)是指在带负荷的情况下，允许导叶开启的最小开度，一般低于空载开度。当无法从水轮机运行曲线上查出最小开限时可取0，待运行一段时间后再修改。图12 ：机组参数输入界面图13 ：水头、空载开度参数输入界面导叶、功率变送器定位界面如下（图14）：图14 ：传感器定位界面 点击“导叶全关”键，电调将输出关电压将导叶关至全关。在试验过程中，导叶定位最小值的数据将不断与实测值进行比较，如果实测值小，则实测最小值刷新为新测值。 同样，点击“导叶全开”键，将输出开电压将导叶开至全开。在试验过程中，导叶定位最大值的数据将不断与实测值进行比较，如果实测值大，则实测最大值刷新为新测值。在试验过程中，观察导叶采样A、导叶采样B，可以得到实时采样数据。导叶全开、全关稳定后（16秒后），等待最小（大）定位数据不再变动，也可以手动修改全开、全关位置时导叶定位采样值。若已经得到导叶全开、全关稳定后的采样数据，可以直接输入定位数据框。功率变送器采样可以在“模拟量检查“界面中查看功率采样值,得到最大采样数据（额定负荷时），也可以根据当前功率及采样数据换算得当最大采样，然后输入到A套或B套功率最小采样和最大采样。同样，水头采样可以在“模拟量检查“界面中查看采样值,得到最大水头及最小水头采样数据，也可以根据当前水头、采样数据、变送器量程换算得当最小及最大采样，然后输入到A套或B套水头最小采样和最大采样。图15 ：静特性试验界面静特性试验窗的界面如图15所示，静特性试验窗用于进行静特性试验。试验按以下步骤进行： 首先，输入试验时的永态转差系数BP参数及当前水头值， 采用自动试验方式或手动试验方式。当采用自动试验方式时，无需外接仪器，由本装置自动地产生等间隔的设定频率进行测试。当采用手动试验方式时，则必须外接频率信号发生器，产生各个试验点的设定频率用于测试。 点击“开始”按钮，试验开始，频率初始给定为50HZ。 点击“上行”开方向。本选项仅在采用自动试验方式时有效。当选择“上行”方向时，设定频率将由高至低，而各点的导叶行程将由小到大逐渐开启。当选择“下行”关方向时，设定频率将由低至高，而各点的导叶行程将由大到小逐渐关闭。 观察行程反馈值的变化，等待系统调节稳定后，点击“上行”键，开始下一个点的试验。行程反馈值将自动记录在试验数据列表中，这样逐点进行试验，直至频率到达48.75HZ，将结束这个方向上的试验。 点击“下行”开方向，设定频率将由低至高，而各点的导叶行程将由大到小逐渐关闭。 当“下行”频率到达51.25Hz时，点击“结束”键，将显示静特性试验的结果。 试验结束后，界面将显示频率和导叶的记录数据，可将数据整理后计算出相应“转速死区”和“非线性度”等结果。 注意：在静特性试验过程中，不允许与其它的试验窗口任意来回切换。如果确实需要中途放弃试验，可点击“结束”键，丢弃已有的试验数据。图16 ：导叶扰动试验界面 导叶扰动试验。本项试验用来选取较好的导叶副环参数。 修改“导叶给定”设置，点击“确认”键后，将给定设置值下发并进行试验，同时立即进行数据录波。当前反馈值可在“导叶反馈”窗口中观察。 等待“录波完成”显示后，点击“绘制曲线”键，将显示导叶调节曲线。 直接点击“比例增益”、“积分死区”、“稳零输出”可在现修改调节参数。参数范围，比例：1-20，积分死区：0-500，稳零输出一般设置为0。 注意修改完参数后，点击“参数写入”。 点击“曲线保存”，可以将曲线存储在触摸屏电子盘上（Harddisk路径） 观察调节曲线的各项性能指标，在参数修改区内的导叶副环参数栏中选择较好的调节参数，重复试验，使调节品质达到最优。 最后记录下最优调节参数。（2）机组有水试验，主要包括： 空载扰动实验（A套） 空载扰动实验（B套） 动态试验（含下面三项） a.开机录波 b.停机录波 c.甩负荷录波 其他试验（一次调频、功率扰动、不动时间）一般不用 图17 ：系统有水试验界面图18 ：空载扰动试验界面 本项试验用来选取较好的空载工况下频率调节参数。试验方法和导叶扰动试验相似。在给定设置区内实时显示了当前频率反馈值，修改频率给定设置进行试验。 修改“频率给定”设置，点击“确认”键后，将给定设置值下发并进行试验，同时立即进行数据录波。当前反馈