龙口调速器系统讲稿

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1、电气部分,龙口调速器系统讲稿,主要内容,一、调速器系统配置 二、调速器系统特点 三、调速器系统原理 四、调速器系统故障处理 五、调速器试验,调速器系统配置,电气柜基本配置 1、PCC配置 PCC系列调速器的可编程计算机调 节器，是以奥地利贝加莱公司可编程计 算机控制器、操作显示面板以及各功能 模块为核心硬件，辅以接口功能板，以 及电源变压器、开关电源和模拟指示表 计等组合而成。 核心硬件包括控制器CPU模块CP476、混合模块CM211、开关量模块DM465 、模拟量输入模块AI354。,调速器系统配置,CPU为CP476， 它由两部分组成，左 边是适配器，有4个 槽位，可以接入4个 旋入式模

2、块；右边是 CPU的本体，包括电 源端子（DC24V）、 CAN口和RS232口。 其中RS232口作为编 程口，同时还可以作为通讯口与触摸屏或上微机通讯。 CM211模块的面板上有相应的指示灯，可以观察到8路开入和8路开出的状态，同时还有两路模拟量输入（导叶反馈1、桨叶反馈）和两路模拟量输出（调节输出、协联输出）。 DM465模块的面板上有相应的指示灯，可以观察到16路开入和16路开出的状态。 AI354模块为4路模拟量输入，分别为导叶反馈2、水头、有功、备用。,调速器系统配置,2、电源配置 厂用交流、直流双路供电， 电源取自交直流负荷盘，任一路电源消失，不会影响调速器的自动正常运行 。 开

3、关电源WY1：DC24V提供A机电源 开关电源WY2： DC24V提供B机电源 开关电源WY5： DC24V提供功率变送器、水头变送器及桨叶变送器电源 电源转换板DMZ： 两路电源转换成一路交流电源,调速器系统配置,3、其他配置 人机界面PC： 台达AE10 THTD，数据采集与显示、运行参数修改、事件记录、安全权限、调整试验、波形录制 接口功能板PCC-IO：标准接口功能板可以对机频和网频测量的PT信号进行变压器隔离、方波整形、电平转换、光电隔离，以及机频齿盘信号的处理。 继电器 变送器：水头、功率、桨叶各有一个 增减给定按钮,调速器系统配置,机械柜基本配置 1、电源配置 取自电气柜的交流及

4、直流电源。 开关电源WY3：DC12V、DC5V提供转速表、电路板电源 开关电源WY4：DC24V提供导叶比例阀电源 开关电源WY6：DC12V提供桨叶比例阀电源,调速器系统配置,2、比例阀驱动板CK/PCB007型 比例阀驱动板用来将控制器调节信号与接力器位移信号的差值转换为控制比例阀动作的电信号，它由比较放大，死区补偿，调制放大，振动三角波形成等电路组成。其原理框图如下图： 调零调幅：将接力器位移信号通过调整后转换0-10V电压信号。 差值比较放大：将PLC输出的控制信号与经过调整后的接力器位移信号进行比较，并且将差值进行放大。 三角波信号：叠加到控制信号上，提供振动分量信号。 死区补偿：

5、为克服比例阀的机械死区，在控制信号上叠加了一定的补偿信号。,调速器系统配置,3、其他配置 开度表：导叶、桨叶开度的反馈值 平衡表：调节器需要调整的方向 转速表：测量机组转速 电源指示灯 电气故障指示灯：报警信号 A/B阀切换按钮：冗余的电液转换系统 手自动切换按钮：手动和自动的相互切换可做到无条件、无扰动地进行 紧急停机按钮 复归紧急停机按钮,调速器系统特点,PCC调速器控制系统的主要特点： 具有比PLC更高的可靠性，平均无故障时间可达50万小时即57年。 集成了大型计算机的特点，系统具有IPC的高速响应能力和计算能力。 应用了全新的总线概念，那就是I/O总线和系统总线分离，克服了传统控制系统

6、的总线系统瓶颈。 构成采用多处理器多任务分时操作系统，可以将整个操作界面分成数个具有不同优先权的任务等级（TASK CLASS），不同的任务等级，优先权越高，其扫描周期越短；优先权越低，其扫描周期越长。在这种操作系统的管理下，优先权高的任务等级总是先被执行，在剩余的时间里才执行优先权较低的任务等级。整个操作系统得到了优化，具有较好的实时性。,调速器系统特点,采用多处理器构成多任务分时操作系统，可以避免发生在传统控制系统中的通讯瓶颈问题。 可以根据不同层次人员选用低级语言（如梯形图）或高级语言（如BASIC、C、AB）编程。 CPU模块的主处理器为32位CPU，具有TPU功能。 系统具有良好的可

7、扩展性：除系统硬件可以以模块的方式加以扩展外，在CPU多任务分时操作系统的支持下，系统软件也可以以模块的方式加以扩展，这极大地增加了PCC系统的扩展能力。 系统除全面支持ETHERNET、PROFIbus和CANbus等标准网络或现场总线协议外，还提供了一个帧驱动器（Frame Driver）工具，可以很方便地解决非标准网络中串行口通讯的问题。 良好的电磁兼容能力和现场总线全面支持技术。,调速器系统原理,调节器的基本原理 调速器能使水轮机的转速保持在额定值，是因为调速系统将水轮机转速反馈到转速测量机构，实时地测量机组转速与给定转速的偏差，并根据该偏差的大小和方向，按照预定的调节规律产生调节指令

8、。该指令通过执行机构（电液随动系统）开启或关闭导叶，调节进入水轮机的水量，改变水轮机的转速。由于系统是负反馈，转差所产生的调节作用总是使这个转差减小，直至偏差为零，保证了机组实际转速与给定值相等。,调速器系统原理,智能化开机 目前有很多微机调速器的开机过程是，当接到开机命令后，导叶接力器和电气开度限制均同步开启至第一开机启动开度，导叶接力器维持不动，机组开环启动。当机组频率大于45HZ后，则将电气开限关至空载开限位置，并投入PID调节，接力器在其控制下稳定于空载开度，开机过程结束，并转入空载状态。 PCC调速器系统采用全闭环开机过程。当接到开机令后，闭环调节投入，将机组频率与频率给定值或电网频

9、率相比较，进行PID运算和调节。同时设置两个开限，一个为机组启动开限，保证机组启动快速；另一个为空载开限，保证机组开机超调量小，甚至无超调量，快速并入系统。导叶则根据PID运算的值控制机组直至额定转速。对于双调节型调速器，桨叶控制系统同样始终处于闭环调节状态。开机前，导叶开度及机组转速均为零，桨叶开至启动角，自动开机后，当机组转速上升到50%左右，根据协联关系，桨叶将自动关闭到零。,调速器系统原理,测频环节 对于PCC调速器来说，此环节由PCC本体来完成。从调速器的系统结构来看，测频是三个串联环节的前置环节，一旦测频出错或不可靠，整个调速器自动通道的可靠性就无从谈起。因为PCC测频环节测量的是

10、方波的上升沿和上升沿之间的时间，不存在传统的计算机测频采用测量脉冲宽度的方法，因此，PCC测频比传统的计算机测频实时性提高了一倍。,调速器系统原理,PID调节,调速器系统原理,调节输出 PID运算是调节器的核心，它将频差信号进行PID运算形成调节y1，当机组并网发电时，功给信号通过bp、积分项形成调节y2，继而形成调节器输出y= y1+ y2，y通过D/A模块形成010V的模拟信号给电液随动系统以控制脉冲的形式给驱动器。需要说明的是，并网时频差项要减去人工失灵区才能进行PID运算。开机和空载（空转）时y= y1；停机时y一段或两段直线减至0；并网时y=y1+y2。y是计算出来的，与机械系统没有

11、任何关系，它受控于f、PG、电气开限、并且它可从人机界面（显示板、触摸屏）上读出，也可以用万用表测量D/A输出的模拟量。,调速器系统原理,开限 调速器一般设有三个电气开限：启动（开机）开限、空载开限、发电开限。自动开机前期，调节器受控于启动开限，一般启动开限较大，让机组快速开启，当机组频率接近50HZ时，空载开限投入（此值较接近于空载开度），让机组快速平稳地稳定于空载开度上，且超调量小。当机组处于并网发电状态时，发电开限投入，为控制机组不会超负荷运行，特别是电站AGC投入的状况，根据电站水头的大小，设定发电开限，从而保护机组不至于受超负荷运行的损害。 值得提出的是：（1）根据机组的运行状态和工

12、况，有且只有一个电气开限起作用；（2）在没有水头信号引入调速器进行采样的情况下，一般是根据当前水头的实际值人为地在人机界面上经验地给入三个电气开限值，如果水头信号引入了调速器进行采样，并且能够提供出水头与空载开度的协联关系、水头与额定负荷时接力器开度的协联关系，那么三个电气开限可由调节器的计算机自动求出。,调速器系统原理,频率调节和频率跟踪 当自动或手动开机将机组开起来后，机组将运行于空转或空载状态，空载（空转）对调速器来说有两种调节方式：即频率给定调节方式和跟踪网频调节方式。它们二者的差异就是频率调节目标值不同，前者的目标值为人为设置或上位机给定，抑或通过增减开关量进行修改；后者的目标值则是

13、不能修改的网频实测值，只有当网频测量故障时，计算机自动切入频给调节方式。从网频跟踪功能的特点可看出，网频故障不影响调速器的正常运行，因此，作为调速器来说，网频完全可以不测量，更何况有同期装置呢，测量网频仅仅是给你提供一个电网频率值参考。,调速器系统原理,调节模式 水轮机调速器主要有频率调节、开度调节和功率调节共三种调节模式。 频率调节模式适用于机组空载运行、机组并入小电网或孤立电网运行、机组在并入大电网以调频方式运行等情况； 开度调节模式适用于机组并网运行、带基本负荷的工况； 功率调节模式适用于机组并网运行、受水电站AGC系统控制的工况。 三种调节模式的转换关系如下： （1）机组开机进入空载工

14、况运行时，调速器在频率调节模式下工作； （2）机组油开关合上，并入电网工作时，调速器自动进入开度调节模式工作；,调速器系统原理,（3）机组在并入电网工作的工况下，可以人为地使调速器工作于3种调节模式中的任一种模式； （4）调速器工作于功率调节模式时，若检测出机组功率传感器有故障，则自动切换至开度调节模式下工作； （5）调速器工作于开度调节或功率调节模式时，若电网频差偏离50Hz过大，则调速器自动切换至频率调节模式工作。 一般情况下，建议将开度调节模式作为并网工况下的首选工作模式。,调速器系统原理,随着计算机监控系统和AGC功能的投入，许多电站，有功调节常采用开度调节模式（大闭环）来完成。当然也

15、有一些电站采用功率调节模式（功率反馈），让调速器来采集有功（常利用安装功率变送器来解决），通过上位机（监控）来控制功率给定值（有功给定值），调速器根据有功给定值和采集的有功值之差进行有差调节。这种调节被称为功率调节模式（小闭环），这种调节方式对引水系统不太平稳或低水头电站来说效果不是很好。 有功调节的大闭环方式，计算机监控系统采集电站的每台机组有功值，根据调度分配给该电站的有功负荷，采取一定的分配方式分配每台机组的给定负荷。根据水头、开度、负荷与给定负荷的关系，进行PID调节，计算出每台机组的增减脉冲宽度，通过LCU传送给每台调速器增、减开关量脉冲，从而大闭环实现每台机组的功率调节。 调速器的

16、正常调节方式应该为开度调节模式，也就是说功率给定值为开度给定值。在安装有有功变送器的调速器可进入功率调节模式。在小网状态下，调速器自动切换到频率调节模式。,调速器系统原理,协联计算 为了保证机组高效率运行，桨叶和导叶的协联关系必须与水头相关的。协联曲面f(H,Y)，展开为： 0f0(Y)，HH0； 1f1(Y)，HH1； mfm(Y)，HHm。 以上关系式展开成为协联表，存入计算机的ROM中，以供协联计算时查表用。 协联计算必须注意以下几个问题： A 用户必须提供最低水头、最高水头及这两个水头下的协联曲线； B 桨叶的度数范围和桨叶的启动开度必须提供； C 每条协联曲线数据需要的是水头、导叶开度（导叶接力器）百分比与桨叶度数的关系。关键拐点千万不要丢； D 当导叶开度1%或者转速小于52%时，调节器的协联输出为桨叶启动转角，桨叶处于启动状态。,调速器系统原理,龙口调速器协联曲线 例如： 当Y =61%（35 ） H23m， 19.5 （19.1%） H37m， 27.5 （70%） 桨叶叶