水电站调速系统课件

水电站调速系统陕西.石泉2008年8月1水轮机调节的任务维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调频要求；完成调度下达的功率指令，调节水轮机组有功功率，满足电网二次调频(AGC)要求；完成机组开机、停机、紧急停机等控制任务；执行计算机监控系统的调节及控制指令。2水轮机调节系统水轮机调节系统的结构图3水轮机调速器的分类按我国水轮机调速器国家型谱以及调速器行业规范，调速器分为：中、小型调速器；冲击式调速器；大型调速器等。中、小型调速器以调速功大小来区分，冲击式调速器以喷针及折向器数目来区分，大型调速器以主配压阀名义直径来区分。按调节器的硬件构成有单片机、工控机、可编程控制器三大类调节器。其中单片机、单板机构成的调节器由于可靠性差、故障率高等多方面原因，已趋于淘汰。机械液压系统依据电液转换方式分为：电液转换器类、电机类（伺服电机、步进电机）、比例伺服阀类、数字阀类。其中电液转换器类已基本为市场淘汰，其他几种均有不同厂家生产。5微机调速器PID结构6HGS型调速器微机概述

HGS-E21/2电气柜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，以实现机组的开机、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为硬件核心，采用双微机通道冗余控制结构，并配以彩色平板电脑做为操作显示接口，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。电气柜为模块化的硬件结构，易于维护、维修，可靠性高。7系统构成彩色平板电脑，作为微机调节器的人机接口与显示界面，同时负责与电站监控系统的通讯控制。它可以实时显示调节器双微机控制器各种运行参数与曲线，并可对各种控制参数进行修改。该微机调节器与比例伺服型全液控液压随动系统相连，采用高可靠性的直线位移传感器与比例阀功放模块，确保了导叶接力器反馈与电液转换的可靠性与准确性。两套大功率的工业级开关电源，将厂用220VAC与220VDC供电电源变换成直流24VDC电源后作为调速器供电电源，提高了供电系统的可靠性。9系统构成信号调理模块智能测频模块高性能、高可靠的直线位移传感器比例阀功放板：采用BOSCH公司与其比例阀配套的功率放大板10系统调节原理

微机调节器采用并联PID调节规律。当出口开关闭合或出口开关断开但网频fw故障时，频差为频率给定fg与机组频率fj之差；当油开关断开且网频fw正常时，频差为电网频率fw与机组频率fj之差再加上一固定频率差，以使机组频率略高于电网频率，便于机组快速并网。该调速器具有三种调节模式：①转速（频率）调节模式：频率死区Ef=0，PID调节；②功率调节模式(并网且功率测量正常)：频率死区Ef=0~0.5Hz，PID调节；③开度调节模式(并网后)：频率死区Ef=0~0.5Hz，PID调节。11系统硬件结构系统硬件结构如图所示，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，即上位机由平板电脑构成，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。13系统硬件结构系统硬件结构

14系统硬件构成模拟量输出板JA1(D/A)模拟量输入板JA2(A/D)开关量输入/输出板1JA3(DI/O1)开关量输入/输出板2JA4(DI/O2)ArcNet网络通讯板CPU板采用JUKI-752DX4-100，即Intel80486DX4-100Mhz、8MRAM、2M/4M电子盘。信号调理模块(ADAM-3014)15停机特性

当接到停机指令后，导叶即由当前开度，以第一停机速度将导叶关闭；当导叶关闭至一定开度时，即以第二停机速度将导叶关闭至全关位置。

17操作与显示①机组当前运行工况，如停机、空载、发电；②死区投入/切除及手动/自动运行状态指示；③当前调节模式，如频率调节、开度调节、功率调节；④频率/开度/功率给定指示(随调节模式而变)；⑤机组频率、开度、功率值指针式指示与数字显示；⑥当前运行主机；⑦微机A与微机B故障指示；⑧水头、空载开度、电气开限显示。18主要参数频率信号源幅值范围： 0.3VAC～180VAC测频范围： 10~90Hz频率给定范围： 45HZ～55Hz开度及功率给定范围： 0～100%(120%)永态转差系数范围： 0～10%频率死区整定范围： 0～0.5HZPID参数整定范围：比例增益Kp： 0.5～20积分增益Ki： 0.05～101/s微分增益Kd： 0～5s调速器静特性近似为直线测至主接力器