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微机水轮机调速器培训教材 2005年11月 第一章 水轮机调节概述1.1?????水轮机调节的基本任务  当电力系统负荷发生变化、机组转速出现偏差时，通过调速器相应的改变流入水轮机流量，以使水轮机转矩与发电机负荷转矩达到新的平衡，以维持频率在规定的范围之内(如?0.2 Hz)。 1.2 水轮发电机组的运动方程式 水轮发电机组的转速由作用在机组转轴上的转矩决定，其运动方程式可写为： 式中J为水轮机转动部分的转动惯量，ω为机组旋转角速度，Mt为水轮机转矩，Mg为发电机负荷阻力转矩。上式表明，只有在水轮机转矩与负荷阻转矩相等的时候，机组的转速才能稳定。 1.3 PID调节控制 其传递函数为： PID控制主要适用于低阶、不太复杂的线性系统，它物理概念清晰、易于实现，目前也是水轮机调速器中应用最广泛、技术最成熟的一种控制规律，由于微处理器在水轮机调速器上的大量使用，PID控制目前大多数由软件来实现。 1.3.1 经典PID结构图 1.3.2 改进PID结构图 1.3.3 PID调节的作用 Kp --比例系数用于提高控制系统的响应速度,以减少静态偏差; Ti --积分时间常数用于消除静态误差; Td --微分时间常数用于改善系统的动态性能。 1.3.4 SAFR2000调节控制原理 1.4????? 调速器装置的发展 机械液压型 电气液压型 微机型调速器 1.5?微机型调速器的优点(一）： (1)?调节规律用软件程序实现，不仅可以实现PI、PID调节规律，还可以实现其他更复杂的调节规律，如前馈控制、自适应调节等。 (2)?调节参数的整定和修改方便，运行状态的查询和转换灵活。 (3)?机组的开、停机规律可方便地用软件程序实现。即停机过程可根据调保计算要求，灵活地实现折线关闭规律。 1.5 微机型调速器的优点(二）： (4)?简化了操作回路；各种运行操作相互间的逻辑关系均可以用软件程序完成，取消了相应的继电器，降低了成本，也提高了可靠性。 (5)?便于与电厂中控室或区域电力系统中心调度所的上位机相连接，提高水电厂和电力系统的自动化水平。 第二章 水轮机调节系统的静态和动态特性 水轮机调节系统在工作过程中，有两种工作状态：静态（稳态）和动态（暂态）。调节系统的静态又称为稳定状态，是指机组在恒定负荷、给定信号和水头下运行，水轮机调节系统的所有变量都处于平衡状态的运行状态。当调节系统受到负荷、水头等扰动作用，或给定信号变化时，调节系统将出现相应的运动，经过一段时间后，在新的条件下进入了新的稳定状态。从原稳定状态到新稳定状态的运动过程就称为水轮机调节系统的动态。在实际运行中，水轮机调节系统的稳定状态是相对的、暂时的，其动态则是绝对的、长期的。 2.1 水轮机调节系统的国家标准 ① GB/T9652.1—1997《水轮机调速器与油压装置技术条件》，开始实施日期是1998年4月1日。 ② GB/T9652.2—1997《水轮机调速器与油压装置试验验收规程》，开始实施日期是1998年4月1日。 ③ GB/T8191—95《水轮机调速器与油压装置术语》。 此外，还可以参照下列国际标准： ●??? 《水轮机控制系统规范导则》IEC61362。 ●??? 《水轮机调速系统试验规范》IEC60308（征求意见稿）。 2.2 水轮机调节系统静态特性（一）  1、永太转差系数bp: 在水轮机调节系统静特性曲线上，取某一规定点，过该点作一切线，其切线斜率的负数就是该点的永太转差系数bp。 2、 转速死区ix: 给定信号恒定时，被控参量的变化不起任何调节作用的两个值间的最大区间，称为死区，当被控量为转速时，即为转速死区ix。 3、随动系统不准确度ia: 随动系统中，对于所有不变的输入信号，相应输出信号的最大变化区间的相对值。 2.2 水轮机调节系统静态特性（二） 2.3 水轮机调节系统动态特性（一） （1）调速器应保证机组在各种工况和运行方式下的稳定性指标： 1、手动空载工况运行时，水轮发电机组转速摆动相对值对大型调速器来说不得超?0.2%。 2、自动控制空载工况运行时，在选择调速器运行参数时，待稳定后记录3min内的转速摆动值对大型调速器来说不得超过? 0.15%。 2.3 水轮机调节系统动态特性（二） （2）机组甩负荷后应保证的动态品质： 1、甩100%额定负荷后： ?在转速变化过程中，超过3%额定转速以上的波峰不超过两个； ?从接力器第一次向开启方向移动到机组转速摆动值不超过? 0.5%为止所经历的时间应不大