SAFR2000H水轮机调速器电气柜

1、safr-2000h水轮机调速器电气柜用户手册 narieccnarisafr-2000h水轮机调速器电气柜用户手册（v2.0）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2008年3月2safr-2000h水轮机调速器电气柜用户手册 nariecc目录第一章 概述1第二章 技术条件21.存储和运输条件：22.过程接口条件：23.水轮机的水力条件：24.运行环境条件：35.压力油技术条件：36.液压装置技术条件：3第三章 技术指标和功能43.1 技术指标：43.1.1 电液调节装置的静态特性：43.1.2 水轮机调节系统的动态特性：43.1.3 装置的可靠性指标：43.1.

2、4 装置的电磁兼容性能指标：53.1.5 装置的工作模式切换产生状态扰动的技术指标：53.2 装置功能：53.2.1调节控制功能：53.2.2 实时诊断容错及故障保护功能：63.2.3 智能调试功能：73.3 技术参数：73.3.1改进型并联pid调节装置的频率环调节参数调整范围：73.3.2 永态转差率bp调整范围：73.3.3 人工转速死区调整范围：73.3.4 电气开限调整范围:73.3.5 频率给定调整范围：73.3.6 功率给定调整范围：73.3.7 调速器双路供电电源装置的技术规格：83.3.8 电气装置输入信号规格：83.3.9 开关量输入信号：83.3.10 通信总线物理层规约

3、：83.3.11 柜体尺寸：8第四章 系统结构和配置94.1基本配置104.2主要元件功能介绍104.3系统特点14第五章 工作原理155.1 nari-pid2控制算法155.2 变结构、变参数的自适应控制策略155.3 容错控制策略的实现165.4 水轮机调速器控制软件的实现16第六章 装置调整、试验、运行与维护1861装置调整1862装置试验、运行1963装置的维护23第七章 水轮机调速器实时监控系统2671系统概述2672系统无水试验2673系统有水试验3974系统运行监控4575状态报警窗4576信息窗4677设置窗4778开关量窗48 51第一章 概述safr-2000h系列水轮机

4、调速器电气调节装置是应用现代控制理论与微电子技术相结合的一种新型水轮机调节控制器，它是基于可编程计算机控制器（pcc）和实时操作系统支持的水轮机调速器。它适用于混流式水轮发电机组、轴流转浆式水轮发电机组、贯流式水轮机发电机组、冲击式水轮机发电机组和抽水蓄能机组的转速调节和有功功率调节等。safr-2000h系列水轮机调速器配有大屏幕真彩液晶触摸显示屏，借助于触摸显示屏可以对调速器的运行进行实时的监控，也可以通过触摸显示屏对调速器很方便的进行试验操作。safr-2000h系列水轮机调速器电气调节装置严格按照以下的标准进行设计、生产和调试：1、 中国国家水轮机调速器标准，gb/t 9652.1-1

5、9972、 中国水轮机调速器行业标准：dl/t 563-1995水轮机电液调节系统及装置技术规程dl/t 496-2001水轮机电液调节系统及装置调整试验导则3、 国际电工委员会标准，水轮机控制系统试验iec60308: 2005-14、 国际电工委员会标准，水轮机控制系统技术条件导则iec61362:19985、 国际电工委员会标准，电磁兼容，iec 870-2-1：1995，3级6、 中国国家标准，电磁兼容标准，gb/t-1515301-1998，3级7、 中国国家标准，环境试验标准，gb/t5170.1-1995，电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法 作为最终的追求目标：系统的总体可

6、靠性、配置灵活性、易维护性、易操作性和广阔的扩展空间在safr-2000h系列水轮机调速器中得到了完美的体现。safr-2000h系列水轮机调速器电气调节装置能按照电站的运行要求，灵活地进行设置、安全可靠地运行、简单方便地进行智能调试和维护。第二章 技术条件为了保证装置始终安全可靠地工作和实现它的运行优化功能，必须满足以下的存储和运输环境条件、过程接口条件、水力条件、运行的环境条件、压力油技术条件和液压装置技术条件。1.存储和运输条件：u 存储环境温度：；u 存储环境湿度：小于85%，大于30%，不结露；u 海拔高程： 小于4000米；u 空气无导电尘埃和腐蚀性气体,无静电。2.过程接口条件：

7、u 电源要求：1. 供给装置的交流电源必须直接来自厂用动力盘，不得从其他大功率的负荷连接。其电压的变化范围是：2. 供给装置的直流电源必须直接来自厂用直流配电屏，不得从其他大功率的负荷连接。其电压的变化范围是：u 接入装置的开关触点必须是没有与其他回路有电气连接的空触点。触点对地能够承受交流电压2000v耐压一分钟；u 接入装置的信号线必须是使用屏蔽电缆，在电缆布线时布线保证远离动力电缆并且不得与动力电缆平行布线；u 残压测频的信号最好来自专用的电压互感器二次侧的a、b相；u 通讯网络接口必须使用专用的通信电缆。3.水轮机的水力条件：u 水轮机的水力系统的时间常数tw4s，而且tw/ta<

8、;0.5；u 水轮机的水力系统不存在明显的水力振荡，当手动空载运行机组转速摆动相对值不得超过±0.2%。4.运行环境条件：u 运行环境温度：；u 运行环境湿度：小于85%,大于30%，不结露；u 海拔高程： 小于4000米；u 空气无导电尘埃和腐蚀性气体，无静电。5.压力油技术条件：u 调速器用油必须满足国家标准gb/t11118.1-1994的要求。6.液压装置技术条件：液压装置必须满足国际电工委员会水轮机控制系统技术条件导则iec61362:1998对于液压随动系统的要求。第三章 技术指标和功能3.1 技术指标：safr-2000h水轮机调速器电气调节装置在满足技术条件规定的要求

9、时，应实现的技术指标如下：3.1.1 电液调节装置的静态特性：静态特性曲线线性度:近似为直线；实测主接力器的静态特性转速死区：ix不超过0.02%。3.1.2 水轮机调节系统的动态特性：l 自动空载运行三分钟内机组转速摆动相对值不超过±0.10%；（当手动空载运行机组转速摆动相对值超过±0.2%时，自动空载运行转速摆动值不得大于手动方式的转速摆动值）。自动发电运行导叶主接力器摆动值不超过总行程的±0.15%；l 导叶接力器不动时间：tq不超过0.18s；l 机组甩100%额定负荷时的动态品质：u 偏离稳态转速3%以上的波动次数，不超过1次；u 从甩负荷后接力器第一

10、次向开启方向运行时算起，到机组转速摆动相对值不超过0.5%为止的调节时间tp不大于30s；l 桨叶随动系统不准确度：is不超过1.0%。3.1.3 装置的可靠性指标：l 总体故障率： fr = 156782.5 fits 40l 平均故障间隔时间: mtbf = 63782.6 hrs 40l 第一年硬件无故障概率: mr = 0.8598 403.1.4 装置的电磁兼容性能指标：依据标准:iec标准-iec61000-(3,4)第3严酷级（分1、2、3、4严酷级），safr-2000h系列水轮机调速器电气调节装置的电磁兼容测试标准为：l 静电放电：空气放电 ±8kv; 接触放电 &

11、#177;6kv；l 快速瞬变脉冲群：试验电平 ±2kv;试验频率：5khz;持续时间: 正负极性各60s；l 浪涌电压：试验电平：共模±2kv、差模±1kv；试验次数：正负各6次；脉冲间隔时间：12s；l 传导射频骚扰：试验电平：10v;试验频率：150khz-80mhz;调制频率：1khz;调制度：80%；l 电压突降和中断：电压突降：70%,持续时间0.5s,3次；40%,持续时间0.5s,3次；100%,持续时间100ms,1次；l 阻尼振荡波：共模2.5kv,差模1.0kv;试验频率：1mhz;重复频率：400hz;持续时间大于2s。3.1.5 装置的工

12、作模式切换产生状态扰动的技术指标：l 两路电源转换时引起的导叶接力器行程变化不大于全行程的0.2%；l 调速器“自动-手动”控制方式切换引起接力器行程变化不大于全行程的0.2%；l 双微机系统切换满足负荷变化不大于全行程的0.3%。3.2 装置功能：3.2.1调节控制功能： 具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能； 具有频率调节模式、功率调节模式及开度调节模式，并依据不同工况自动选用； 全中文信息集成显示，模拟、数字显示一体化；能够自动的进行试验录波功能； 保证水轮发电机组稳定运行于空载、发电、调相、停机和手动等工 况； 保证在空载运行时使机组频率按预先设定的频差自动跟踪系统频率； 具有自动

13、水头和人工水头双重输入，可通过界面设定，从而有效克服水头波动及水位变送器失效的影响并保证无扰动切换； 保证实现转桨式水轮发电机组的数字式精确协联； 能够实时按水头修正启动开度、空载开度、开度限制及协联曲线； 具备人工失灵区(ep)和调差系数(bp)的在线实时修正功能，并保证负荷无扰动； 具备现地控制和远方控制双重功能，并保证控制切换时负荷无扰动。3.2.2 实时诊断容错及故障保护功能： 双机冗余：采用两套完全相同的微机系统(a、b)，互为备用；通过故障自诊断进行双机切换，切换过程负荷无扰动；严重故障时（如导叶、桨叶故障时）可自动切换至手动运行； 频率容错：实时自动诊断机组频率及系统频率，自动提

14、示故障类别，保证全部调节任务的正常完成且不造成负荷冲击； 行程容错：实时自动诊断导叶行程及桨叶行程输入，自动提示故障类别，除发电工况时协联关系失去准确性外，保证水轮发电机组自动稳定运行； 水头容错：实时自动诊断水头输入，自动提示故障类别，保证水头失效时不会产生负荷冲击，可输入“人工水头”进行经济协联； 液压容错：实时自动诊断分析液压系统工作状态，自动提示伺服阀零漂、卡阻等多种故障，保证调节功能不变且水轮发电机组稳定运行； 电源容错：实时监视多路电源，电源消失或过低时自动调整控制方式，保证机组稳定运行； 功率容错：实时自动诊断有功功率输入，自动提示故障类别，保证有功功率失效时不产生负荷冲击。3.

15、2.3 智能调试功能： 智能化调试： 调试软面板技术；全中文图形化调试界面； 可自动进行各项试验，选择相应参数； 产生试验数据并给出试验结果；3.3 技术参数：3.3.1改进型并联pid调节装置的频率环调节参数调整范围：比例增益kp： 0.0120；积分增益ki： 020 1/s；微分增益kd： 020s；3.3.2 永态转差率bp调整范围： 0 10%（运行时，运行值长根据调度命令在面板上设置）；3.3.3 人工转速死区调整范围：00.75hz（运行时，运行值长根据调度命令在面板设置）；3.3.4 电气开限调整范围:0100%（运行时，运行值长根据调度命令在面板设置）3.3.5 频率给定调整

16、范围：45hz55hz（给定速度，在投运时设置）3.3.6 功率给定调整范围：0120%（给定速度，在投运时设置）3.3.7 调速器双路供电电源装置的技术规格： 直流：dc220v±15%，2a； 交流：ac220v±15%，2a；3.3.8 电气装置输入信号规格：机组频率反馈信号：机端pt电压0.2v180v；测频范围0.5100hz；系统频率反馈信号：母线pt电压80v180v；测频范围0.5100hz；接力器行程反馈信号：拉绳式位移变送器；水头、导叶、桨叶等反馈信号：直流420ma，分辨率小于0.05%。3.3.9 开关量输入信号： 继电器常开空接点。3.3.10 通

17、信总线物理层规约：pcc和监控系统：rs485，modbus，监控为主，调速器为从；波特率：9600，8位数据位、1位停止位、偶校验。pcc和触摸屏： rs232，modbus，触摸屏为主，调速器为从；波特率：9600，8位数据位、1位停止位、偶校验。pcc双套之间： can。3.3.11 柜体尺寸：800×600×2260mm第四章 系统结构和配置safr-2000h系列水轮机调速器电气调节装置采用模块化设计的原则，对于不同型号的装置具有不同的配置。下面介绍所采用的safr-2000h系列水轮机调速器的系统结构和配置，调速器系统结构如图所示。图4.1 调速器系统结构图选用

18、b&r公司2003系列的pcc模块作为机组调速器硬件的主体，同时为了保证可靠性，构成a、b双机冗余切换配置系统，双机之间的可靠切换是由一个智能切换继电器来保证的，该智能切换继电器选用的是欧姆龙公司的zen可编程继电器。通过两套pcc的采样模块采集信号，两套cpu同时各自处理采集的信号，一套处于主控模式，一套处于热备用模式，当其中一套发生故障或需要检修时，通过智能切换继电器使另一套立即自动投入，无扰切换，维持系统工况保持不变。通过调节计算得到的控制电压信号由pcc输出到电液随动系统，控制接力器的执行。两套pcc之间利用cpu模块上的can接口进行实时通信，保证两套调节器之间的信息冗余；两

19、套pcc通过各自的232口和上位机显示屏通过modbus协议进行通信；pcc通过if321和监控系统以modbus协议进行通信。人机接口面板部分选用高亮度液晶触摸显示屏，作为整个控制系统的监控显示和操作界面。4.1基本配置1、硬件配置 pcc主机模块 2块，cp476 pcc开入开出模块 2块，dm465，16入16出 pcc频率输入模块 2块，di135 pcc通信模块 2块，if321 pcc模拟量输入模块 4块，ai774 pcc模拟量输出模块 4块，ao352 频率调理模块 2块，残压、网频信号调理 进口开关电源 2块，250w，24v输出 智能切换模件 1块，欧姆龙plc，a、b切换

20、选择 位移变送器 4只（测量导叶、桨叶行程） 液晶触摸显示屏 1台2、软件基本配置 实时变结构、变参数自适应调节控制 模块化软件结构 全中文智能界面监控试验程序4.2主要元件功能介绍1、 cpu模块（cp476）技术参数如下：cpu模件资源分配：串口1：if1，rs232，modbus通讯协议，和触摸屏通讯。can口：双机之间can协议通讯。2、if321技术参数如下：3、di135技术参数如下：4、ai774技术参数如下：模拟量输入通道：共8路，其中导叶变送器占用一路，桨叶变送器占用一路，水头变送器占用一路，功率变送器占用一路，其余四路备用。5、ao352技术参数如下：模拟量输出通道：共4路

21、，其中导叶、桨叶各占用一路，其余两路备用。，6、dm465技术参数如下：开关量输入：共16路，包括开机令、停机令、增加、减少、断路器、导叶手动、桨叶手动、并网方式、一次调频、功率方式、主从状态、功率闭环、伺服阀故障等。开关量输出：共16路，包括一般故障、较重故障、调试运行、一次调频动作等。7、双路供电及频率调理模块：双路供电部分的主要功能是：交流220v经过变压器隔离、整流，直流220v经过整流，然后通过二极管将两路输入电源并联，经滤波处理后产生直流220v电源输出，保证装置的可靠供电。其原理图如下：图4.2 双路供电及频率调理模块原理图频率调理部分的主要功能如下：对系统频率、残压、齿盘测频信

22、号经隔离变压器输入后，经过滤波、整形、隔离后送pcc主机模件的测频模块直接处理，见下图。信号输入范围：0.2v-180v，交流，12khz。图4.3 测频输入原理图8、触摸屏技术说明如下：tpc1562h是一套以嵌入式低功耗cpu为核心（主频400mhz）的高性能嵌入式一体化工控机。该产品设计采用了高亮度tft液晶显示屏（分辨率1024×768），具有良好的电磁屏蔽性，美观坚固的铝合金结构。同时还预装了微软嵌入式实时多任务操作系统windowsce（中文版）。4.3系统特点由上述模块组成的水轮机调速器具有以下特点：(1)无扰切换的双机冗余系统：采用冗余配置系统可以大大提高机组调速器的

23、可靠性，选用智能切换继电器实时的监测两套调节器的工作状态，在两个调节器都正常的情况下，按照运行人员的指令把系统的控制权授予相应的调节器；在一个调节器出现故障时，控制权自动授予另一个调节器，保证双机的无扰切换。(2)强大的通信功能：两套pcc利用cpu模块上的can接口进行实时通信，保证两套调节器之间的信息冗余；两套pcc和上位机显示屏通过modbus协议进行通信，pcc和监控系统可以通过设通过modbus协议进行通信。(3)可靠的供电电源：采用两个24v开关电源分别对双套pcc进行供电，这两个开关电源的输入均为220v交流和220v直流双路输入，并保证在较宽的输入电压范围内稳压输出。两个电源通

24、过二极管的隔离处理对工控机显示屏供电。这样可以互不干扰，如果一套因电源模块损坏而无法工作将自动切除，备用机自动投入，而显示屏将始终处于有电状态。 (4)方便可靠的频率测量单元：采用pcc作为调速器的硬件，使得频率的测量在软件和硬件上都方便了很多，而且精度和可靠性也提高了很多。第五章 工作原理5.1 nari-pid2控制算法safr-2000h系列水轮机调速器电气调节装置采用南瑞集团公司电气控制公司研发的nari-pid2控制算法它的主要特征和优点是：1、有效地解决了传统pid控制算法在离散化和数字量化后所发生微分死区增大和有效带宽变窄的问题。2、为水轮机水力系统产生水力振荡提供有效的抑制能力

25、，改善调节品质，兼顾高频和低频动态要求。3、提高水轮机调速器对于电力系统低频振荡的抑制能力。nari-pid2控制算法的原理框图为下图所示。图5.1 pid控制算法原理图5.2 变结构、变参数的自适应控制策略装置在实时操作系统的任务调度下完成变结构、变参数的自适应控制策略。它的自适应目标是：根据工况和装置的工作状态调整算法结构去适应变化，实现安全发电和调节性能的最优化。在装置及其过程量的输入都是正确的时候，自适应策略的目标是优化调速器系统的动态性能，一旦装置及其过程量出现局部失效时，自适应策略的目标是保证水轮机组的安全运行，在系统结构和局部失效类型容许的条件下，执行容错控制策略在保证水轮机组安

26、全的前提下降低动态性能品质来维持机组的运行，以减少调速器系统局部故障对发电经济效益的影响。5.3 容错控制策略的实现为满足电站稳定安全运行的要求，装置的容错控制策略通过故障诊断和分析来进行容错控制。容错控制策略分为以下几个部分实现：1. 发电机转速反馈失效：发电机转速信号在水轮机调速器的控制中是十分重要的反馈信号，在装置中设置了机组频率和系统频率相结合来实现高可靠性。当频率信号没有时，在发电状况下保持无扰动，空载时导叶开度开到空载开度。2. 行程反馈失效：行程反馈信号也是调速器控制中的重要反馈量。当导叶反馈信号出现故障时，调速器将自动切换到手动控制模式。3. 水头信号失效：水头信号在调速器的优

27、化控制和轴流转浆式水轮机和贯流式水轮机的经济运行中有着关键作用。在水头信号失效之后，装置将按照最安全的控制策略进行过程控制，同时可以由运行人员来修改水头。4. 功率反馈失效：功率反馈信号在调速器的运行中不是关键的反馈量，在它失效之后，仅仅导致发电中的按功率调差控制被切除。5.4 水轮机调速器控制软件的实现由于水轮机调速器所处的环境一般比较恶劣和复杂，所以为保证调速器控制的可靠性，除了选用高可靠性的pcc模块构成双机冗余的切换系统外，还要求设计的软件具有高的可靠性。pcc具有分时多任务的操作系统，在一个任务层下面可以设置多个不同的任务，所以在软件的编制过程中可以实现模块化编制的原则，根据不同的控

28、制功能编制不同的功能模块。这样一方面有利于在调试过程中对程序代码进行检查，提高软件的可靠性；另一方面当需要扩充新的控制功能时，只需要增加新的功能模块即可。按照可靠性和模块化的设计原则编制的整个调速器控制软件在调速器上电后，首先运行初始化程序，完成对一些变量的初始化以及判断机组的初始工况，然后采集外部输入的开关量、模拟量数据，并对它们进行数据处理，进入机组工况判别程序，根据机组不同的运行工况通过任务调度功能来调用相应的控制程序模块，经过调节计算输出导叶给定，然后将导叶给定和测得的导叶反馈经过导叶副环的pi调节以及输出限幅处理后输出控制信号，控制导叶接力器的行程，发电时桨叶的给定根据导叶的反馈按照

29、水头进行协联计算，将桨叶给定和测得的桨叶反馈经过桨叶副环的pi调节以及输出限幅处理后输出控制信号，程序的运行过程示意图如下图所示。 图5.2 调速器运行程序流程图第六章 装置调整、试验、运行与维护61装置调整首先仔细检查外部接线是否准确无误，厂用交、直流电供电是否正常。如果一切正常，先将调速器切到手动控制，合上电源开关给调速器供电。6.1.1 装置的上电打开前门，可看到装置开关操作层如下图所示：各开关对应关系如下：图6.1 调速器空开布置图上电顺序：一般先上交流（往上扳开关dk1），注意观察，两个电源及信号转换模块指示红灯亮，电源监视继电器djs1红灯亮。然后上直流注意观察电源监视继电器djs

30、2绿灯亮。开启dk3，左边dc24v电源指示灯（ok）亮，电源监视继电器jd1绿灯亮，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，电源监视继电器jd2绿灯亮。开启dk5，a套pcc上电，指示灯有显示，同时智能切换继电器zen灯亮。开启dk6，b套pcc上电，指示灯有显示。开启dk7，触摸屏上电。pcc上电后，若正常工作，则cp476上的run灯亮（黄色），若pcc故障时，cp476上的err灯亮（红色），表明系统故障停运，需要掉电重新启动或在设置窗中进行系统重启（详细描述在界面使用操作内容里面）。6.1.2 装置的面板操作图6.2 调速器把手布置图面

31、板操作图如上所示：并网方式选择把手：用来进行调速系统大网小网之间的切换，一般默认为大网方式，当小网运行时，将把手选择在小网方式，同时需要将设置窗中的频率死区改小（一般为0.2hz以内），调差系数改为0；当机组恢复大网运行时，频率死区改为0.4hz，调差系数改为6%。 主从切换把手：用来选择a或b套系统主用，切换逻辑如下：1、两套系统状态相同，可以手动选择切换；2、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）；3、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）；4、一套系统运行，一套在调试，装置自动选择运行的一套输出；5、一套系统有电，一套系统失电，装

32、置自动选择有电的一套输出。a、 b系统主从机状态显示可以在界面上观察。功率调节方式选择把手：用来进行调速系统功率调节时方式的选择，一般采用脉冲方式进行调节。功率闭环选择把手：用来进行调速系统功率闭环或开度闭环的选择，一般选择开度方式进行调节，即功率闭环选择把手选择在退出的位置。一次调频选择把手：用来进行调速系统一次调频功能的投退。 62装置试验、运行6.2.1 模拟试验（机组充水前）1、模拟自动开停机试验 手动将接力器至全关位置， 调速器切自动，发“开机”令（可短接24v与开机令输入端），接力器应开至空载开度；取消“开机”令，发“停机”令（可短接24v与停机令输入端），接力器应关至全关。2、模

33、拟并网及增减负荷试验调速器在自动方式下，先模拟自动开机，导叶开启到空载开度，接入50hz机频信号（用信号发生器），发“并网”令（可短接24v与断路器输入端），此时操作“增加、“减少”命令（可短接24v与增加、减少输入端或操作界面上的“增加、“减少”按钮），接力器应相应地向开方向或关方向运动。3、模拟甩负荷试验调速器在自动方式下，先模拟自动开机，导叶开启到空载开度，接入50hz机频信号（用信号发生器），发“并网”令，操作“增加命令，接力器应相应地向开方向运动，导叶开启到一定开度后（大于60%），断开断路器输入信号，接力器应快速关闭到空载开度。4、模拟一次调频试验调速器在自动方式下，先模拟自动开机

34、，接入50hz机频信号（用信号发生器），再模拟并网，调整导叶给定至50%， 检查带负荷pid参数（在设置窗口中）kp，ki应不为零，bp（调差系数）设置为bp=6%（或其他规定值），ep（频率死区）设置为ep =0.05(或其他规定值)。模拟机频增或减（操作信号发生器面板按键）增减的步长为0.01hz，当机频信号超过49.9550.05 hz范围时，观察导叶给定是否变化，频率变化范围一般为51-49hz，当超过频率死区时，频率步长可增加为0.05hz，在接力器每次变化稳定后，记录该次频率值和相应的接力器行程。5、模拟手自动切换试验调速器在自动方式下，模拟并网带负荷，操作手自动切换开关切手动，接

35、力器应保持不动；再次操作手自动切换开关切自动，接力器仍不动作。6、模拟机频故障调速器在自动方式下，模拟并网带负荷，接入50hz机频信号（用信号发生器）,解除机频(pt)信号，则界面报警窗应显示a和b机频故障，一般故障继电器动作，这时接力器不动作。齿盘测频信号模拟与pt信号类似，解除齿盘测频信号即可。7、模拟导叶反馈故障调速器在自动方式下，模拟并网带负荷，接入50hz机频信号（用信号发生器）,解除导叶变送器反馈信号，则界面报警窗应显示a和b导叶反馈故障，严重故障继电器动作，同时电柜切手动继电器动作，导叶保持不动。6.2.2调整试验（机组充水前）及运行试验（机组充水后）详细试验参见第七章safr-

36、2000h水轮机调速器操作界面说明书。safr-2000h系列水轮机调速器的运行工况包括：手动运行、自动运行以及手动、自动工况的相互切换以及事故停机等。其运行工况简述如下：1、调速器手动运行手动操作是调试、首次开机或电气故障时的操作方式。调速器处于手动工况时，直接操作面板手自动切换开关、手动增减开关，即可带动液压随动系统，控制机组开、停机或增减负荷。 手动开机时，首先操作手自动切换开关、然后控制手动增减开关，使导叶开至启动开度；待转速升至90后，将导叶关至空载开度附近，并根据机组转速细心调节导叶开度，使机组稳定于额定转速。并网后，操作手动增减开关即可手动增减负荷。手动停机时，操作手动增减开关，

37、使导叶关至空载开度；与电网解列后，继续操作手动增减开关，关闭导叶，直至停机。手动运行时，调速器电气部分只起监视作用，而不起控制作用。运行人员可以从触摸屏上观察调速器所处的状态及机频、开度等测量值。注意：1、手动运行时，只要厂用直流存在，在调速器机械柜上，发“紧急停机”和“紧急停机复归”令可使调速器相应动作。2、若手动运行时油开关断开，负荷全甩，运行人员应立即将接力器关回，以免飞车。2、调速器的自动运行 1、手自动切换 当调速器处于手动稳定运行状态时，即可操作手、自动切换开关将调速器切为自动工况。自动向手动切换可随时无条件、无扰动地进行。注意：自动运行时，若有导叶传感器故障发生（对于冗余传感器的

38、系统，当两传感器均故障时），则调速器将自动地切为手动，且保持导叶行程不变； 2、自动开机 调速器处于自动状态，接力器处于全关位置，此时外部发出“开机”令并保持，接力器开到第一启动开度（约为空载开度的2倍），此时水机转速逐渐升起，当转速接近70后，导叶开度降到第二启动开度（约为空载开度的1.3倍），当转速接近95时，机组进入空载调节，接力器关到空载开度，并逐渐使转速稳定，为并网创造条件。3、自动空载运行当人机界面设置窗的“频率跟踪”没有投入时，调速器频率给定受外部控制（初始给定为50hz），频给值可以由上位机或自动准同期装置发出的增减开关量命令在50hz基础上进行调整，也可以由电柜触摸屏上的“增

39、加”、“减少”按钮进行调整。当触摸屏设置窗的“跟踪”投入时，调速器自动将网频作为频率给定值，以实现机组频率跟踪（频给=网频+滑差），滑差可以在触摸屏上修改。 4、自动并网运行 “并网”信号在并网运行时必须保持， “并网”信号消失或接触不良，调速器可能判断为甩负荷状态，当油开关合上后，调速器得到“并网”信号，调速器进入并网运行工况，操作远方“增加、“减少”命令或触摸屏上的“增加”、“减少”按钮即可增、减负荷。此时若须改变“电气开限”、“频率死区”、“调差系数”值，可通过触摸屏设置窗修改。注意：（1）频率死区为0或太小，带负荷运行时接力器会因网频的波动而来回动作。（2）调差系数为0或太小，带负荷运

40、行时接力器会因网频的波动而来回动作。（3）电气开限可以限制导叶的最大开度（可用来限制机组所带负荷），若用户希望导叶被电气开限压住运行，可在50%-100%之间任意设定电气开限。若机组自动运行时带了一定负荷后不能再增负荷，则首先检查导叶是否被电气开限压住运行。 5、自动停机 “停机”令信号级别最高，自动运行工况时，在任何状态下接到“停机”信号，调速器将把接力器关至全关位置。 注意：手动运行时发“停机”令，调速器不会关机。63装置的维护由于采用高可靠性的pcc模块，并设计了合理的外围电路，因此电气部分故障率较低。偶尔出现的异常现象，大部分由于接触不良和设置有误造成，所以出现问题后应先检查相应的电源

41、和信号接触是否良好，测量信号尤其是导叶、频率的反馈信号是否出现断线故障。其次检查相应的参数设置是否正确。如按下述要求检查后仍未排除异常现象，才可认为是相关硬件出现故障，可在断电后予以更换，或与厂家联系。1. 自动开机，接力器不能开出先检查调速器是否处于自动，紧急停机令是否复归，锁定是否拔出，开限是否误置为一个较大的值；再检查开机令是否已到达调速器端子排上，触摸屏是否显示开机，如有误则检查接线是否正确，接触是否良好。再检查pcc调节输出到比例阀功放板的接线是否接触良好；测量是否有电压输出到比例阀的线圈插头；如一切正常，则检查相关机械部分是否有卡阻现象。2不能测机频，显示机频为零需检查“电源及信号

42、转换模块”状态灯是否指示正常，检查频率信号是否已送到端子排上和“电源及信号转换模块”上的机频输入端，检查“电源及信号转换模块”上面的接线是否接触良好；检查频率输入信号是否已输入到di135，检查频率信号电压是否低于0.2v（机组首次运行或长时间停机后，因剩磁消失偶尔会出现此种情况 ）。 3自动停机，接力器不能关机检查调速器是否处于自动；检查停机令是否已到达调速器端子排上，触摸屏是否显示停机；否则检查接线是否正确，接触是否接触良好；再检查pcc调节输出到比例阀功放板的接线是否接触良好；测量是否有电压输出到比例阀的线圈插头；如一切正常，则检查相关机械部分是否有卡阻现象。4自动开机后频率不能稳定于5

43、0hz如机组空载运行时转速升不到50hz，应检查空载开限或频率给定的设置是否太小；自动开机过程中机组转速上升过高，应检查空载开限是否设置太大；如机组空载运行时稳定转速超过50hz，应检查频率给定是否太大。自动开机后若空载转速摆动过大，应检查p、i、d参数和空载开度是否合适。若空载开度不合适，则可在停机后在界面上修改空载开度。通过调试试验确定上述参数后，一般不要随便修改。一般选用p=210，i=0.050.8，d=0.58，bp=4%6%，ep=0.050.5hz；5并网后机组负荷及接力器摆动较大如果机组承担调频任务，其调差系数较小，且网频波动较大，这时机组负荷及接力器的摆动属正常调节；如果机组

44、不承担调频任务，可能是功率调节参数不合适引起，若功率闭环时可修改功率闭环p、i、d参数；也可适当修改功率给定速率（一般2550），在机组参数输入中进行修改，可适当改大点；也可能是导叶、桨叶副环参数不合适引起，通过做试验选择合适的参数；也可能是由于机频或网频采样存在干扰；此外应检查调差系数及人工死区的设定值是否太小。6.溜负荷注意观察调速器是否检测到油开关跳开，检查油开关辅助接点是否接触不良或者有抖动发生；观察测频是否正确；监控送来的功率增减指令是否有误；水头是否波动太大；机频或网频信号是否正常；比例阀是否卡阻等。 7、通信故障pcc和触摸显示屏没有通信上，检查是否是pcc死机或触摸屏死机；检查

45、是否是通信电缆接触不良；检查是否com口插错或设置错误。pcc和显示屏之间的通信应该为rs232， modbus 主/从协议，显示屏为主，调速器为从；波特率：9600，8位数据位、1位停止位、偶校验。8、采样故障当出现采样故障时，在状态故障窗中，先进行故障复归，若复归不了，则检查反馈信号是否出现断线故障，定位参数是否消失。9、pcc死机若pcc故障时，cp476上的err灯亮（红色），表明系统故障停运，这时候调速系统会自动切换到另一套工作，可以手动开合一次出故障的pcc的控制电源，看故障是否消失，若还不消失，可以进入界面的设置窗口，点击系统重启按钮进行重启，若故障还没消失，请用户与厂家及时联系

46、进行解决。10、功放板指示灯bosch 功放板（1）“on” 指示灯：功放模件正常工作时常亮，故障时熄灭。（2）“ub” 指示灯：+24v输入电源监视，正常时熄灭，电压偏低时（低于20v）时点亮。（3）“lvdt” 指示灯：伺服阀传感器断线监视。正常时熄灭，故障时（传感器断线或接线错误）点亮。11、液压故障在safr-2000h电调柜控制回路中，当导叶、桨叶的给定和反馈偏差超过一定值且液压故障报警计时器延时到时，液压故障报警输出。调速器严重故障和一般故障继电器动作。处理方法：若机组不能停机，先进行故障复归；若不能复归则观察电调反馈信号是否正常（和实际值是否符合），可以将机组先切到手动，然后复位

47、主机系统，观察故障是否消失，同时检查液压部分，看机械开限是否限住了，若以上部分都没问题，则可以将电调切回自动，观察调节情况。若机组可以停机，则可以在停机后，观察电调反馈信号、滤油器滤芯是否正常，若正常，可以拆下伺服比例阀，清洗，看是否有杂质。清洗好后恢复，电调切回自动，观察调节情况。12、切手动控制当a、b两套系统都出现严重故障时调速器会自动的切到手动进行控制；当调速器有故障需要处理时，务必先将调速器切到手动状态下。第七章 水轮机调速器实时监控系统71系统概述mcgs_hmi水轮机调速器实时监控系统（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

48、司为safr-2000h水轮机调速器配套开发的实时监控软件系统。safr-2000h水轮机调速器上位机选用ntouch公司高亮度的液晶触摸显示屏，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协议进行通信，系统通信效率高，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进行试验改进，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

49、整理工作，减轻了工作负担。此外，mcgs_hmi可以实时显示运行过程中的详细信息。mcgs_hmi水轮机调速器实时监控系统由六部分组成，如图7.1所示¨ 系统无水试验；¨ 系统有水试验；¨ 系统运行监控；¨ 状态报警窗；¨ 信息窗；¨ 设置窗；点击相对应的按钮就可以进入相应的界面，详细运行界面说明如下。72系统无水试验当点击“系统无水试验”时，若此时机组不是处于静止调试状态，则会弹出图7.2所示对话框。这时首先查看运行监控窗中机组状态是否为静止状态，若为静止状态，则需要点击“设置窗”，弹出图7.3密码输入窗口，输入相应的密码后（初始密

50、码为6666），进入设置窗，如图7.4所示。这时可以将a或b至少有一套选择在调试状态（当只有一套处于调试状态时，只能进行无水试验中的参数输入实验，不能进行扰动实验；只有两套都处于调试状态时，才能进行扰动实验）。当在设置窗中选择“调试”返回之后，再点击“系统无水试验”，进入后如图7.5所示。点击相对应的按钮进入相应的实验。系统无水试验包含了若干实验子项目，具体的实验项目如下：¨ 开关量检查实验¨ 模拟量检查实验¨ 机组参数输入实验¨ 各水头下参数输入实验¨ 协联参数输入实验¨ 定位实验¨ 导叶副环扰动实验¨ 桨叶副环

51、扰动实验¨ 静特性实验1、开关量检查实验 开关量检查实验窗口如图7.6所示。开关量检查实验用来检查外部输入开关量及装置输出开关量的接线是否正常。共有16路输入信号和16路输出信号，具体定义如图7.6所示。调试时接入外部信号，当显示框显示绿色表示有开关量输入信号。当点击相对应的开关量输出按钮，看到相对应的继电器动作，则代表该开关量输出通道正常。 2、模拟量检查实验模拟量检查实验窗口如图7.7所示。模拟量输入共有4路信号，分别定义为导叶采样、桨叶采样和两路备用采样通道。当有模拟量信号输入时可以看到相对应的方框出现采样值。对于模拟量输出检查，直接在操作界面上输入电压值（范围±10

52、v），然后用万用表测量相对应输出通道的电压，来检查输出通道的好坏。对于频率检查通过外接频率信号来检查频率通道的好坏。can通信测试：可以通过在“a发送”和“b发送”中写入数值（范围-3276732767）来检查“b接收”和“a接收”是否响应。 3、机组参数输入实验机组参数输入实验窗口如图7.8所示，该窗口主要用来设置系统参数。可供设置的参数包括：· 机组惯性时间常数ta，单位为秒，如输入10，则表示为10秒。· 水流惯性时间常数tw，单位为秒，如输入10，则表示为10秒。· 导叶接力器最快关闭时间tyc，单位为秒，如输入10，则表示为10秒。· 桨叶接力

53、器最快关闭时间trc，单位为秒，如输入10，则表示为10秒。· 开度给定调整时间trp，单位为秒，如输入30，则表示功率从0-100%需要30秒。（范围2050）· 频率给定调整时间trf，单位为秒，如输入30，则表示频率从45-55hz需要30秒。（范围2050）· 开机限时，单位为为秒，如输入20，则表示若开机20秒后，频率还没有达到45hz，则这时机组进入空载调节。（范围2030）· 滑差，单位为hz，为频率跟踪之差，在空载且频率跟踪投入时，机组的频率给定为系统频率和滑差的和。（范围00.1）· 频率死区，单位为hz，为发电调节时的频率调

54、节死区。（范围00.5）· 调差系数，为调速器进行有差调节时的系数。（范围06%）· 桨叶启动开度angle，单位为%，如输入50，则表示为50%开度。当设置完参数后，点击“参数写入”按钮，将出现图中所示“参数正在写入”的提示，当参数写入完，将弹出“成功”字样，点击确定按钮，整个提示将消失。 4、各水头下参数输入实验各水头下参数输入实验界面如图7.9所示。本装置设立7个水头分界点，作为经济协联关系、启动开度、空载开度、带负荷时的最大允许开度、最小允许开度等的计算基点。运行中，决策系统根据实际水头对上述的数据进行插值计算，构成当前水头下的有关数据。空载开度按水头改变是为了获得

55、良好的启动过程和保证机组在空载工况下稳定运行，最大允许开度和最小允许开度是防止水轮机带负荷时工作在过负荷，振荡，低效率和严重汽蚀，逆功率的工况。本装置设计时，考察了各种机型的协联关系的变化规律。结果表明采用7条曲线能比较好地反映协联关系的变化规律，又不至于造成用户对协联关系预处理的工作量过大。若原始资料不足7条曲线，则可以根据实际情况人工插入一条曲线再进行换算。试验中可设置以下参数（均为10进制数）：· 7个运行水头分界点，单位为米，由左向右，一号七号分别代表水头从低到高，一般情况下，一号是指最低水头，四号是指设计水头，七号是指最高水头，其他为所取的中间水头。· 相应水头下的空载开度，单位为%，为标么值。一般在手动开机时，记下这时的导叶开度值即为空载开度。空载开度在不同水头下的取值主要靠经验积累。对于新机组无运行经验，可将各水头下的空载开度输入成不变的，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05%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