金安桥水电站2号机组调节系统及原动机模型参数测试方案.docx

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金安桥水电站2号机组调节系统及原动机模型参数测试方案

金安桥水电站水轮机组调节

系统及原动机模型参数测试方案

金安桥水电站2号机组试运行指挥部

云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院

2011年10月7日

目录

1、试验目的

2、技术标准和规程规范

3、金安桥水电站调速系统框图

4、试验内容及方法

5、试验测点布置：

6、试验安全措施

7、试验必须收集及记录的技术资料

金安桥水电站水轮机组调节

系统及原动机模型参数测试方案

1、试验目的

对水电厂水轮机调节系统参数进行测试，为电网系统仿真研究提供与实际系统状况相吻合的水轮机调节系统模型，通过对调速器数学模型的研究和仿真计算，建立更为准确的调速系统的计算模型,满足电力系统稳定计算的需求,为电力系统安排运行方式提供更为可靠的依据。

1.1、通过试验获得水轮机调节系统模型相应参数，为电力系统计稳定计算提供依据；

1.2、检测调速器整体性能；

1.3、为电力系统的中长期稳定性仿真计算及电网规划，提供可靠的数学模型。

2、技术标准和规程规范

2.1、DL／T563-2004《水轮机电液调节系统及装置技术规程》。

2．2、DL／T496-2001《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》。

2.3GB9652.1-1997《水轮机控制系统技术条件》

2.4GB9652.2-1997《水轮机控制系统试验》

3、金安桥水电站调速系统框图

3.1、HGS-E412型PCC调速系统频率及导叶闭环调节原理框图

左边的PID调节框图称为频率主环，bp为永态转差系数，空载时，bp为零，死区为零，PID调节参数采用空载参数，并网时，bp和死区为设定值，PID调节参数采用负载参数，功率一般都通过监控系统来调节，直接作用于导叶位置输出。

该信号经过DA（模数）转换后施加到电液转换器上。

Kp：

主环比例增益，参数值0-20之间可调。

Kd：

主环微分增益，参数值0-101/s之间可调。

KI：

主环积分增益，参数值0-5s之间可调。

Ty：

接力反应时间常数，整定在0.2s左右。

bp：

调速系统永态转差率，0-10%可调。

E：

人工失灵区：

整定在0-0.5HZ。

fg：

机组频率返馈

fs：

机组频率给定

PGV：

负荷给定

3.2、程序模拟量输出对应如下（据厂家最终资料为准）：

（1）频率主环PID综合输出；

（2）功率给定Pgv；

（3）开度给定；

（4）导叶副环综合输出u；

4、试验内容及方法

4.1、静态试验

试验条件：

蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式：

切除人工死区（置零值）：

置比例增益Kp、积分增益Ki置最大值，Kd置零值，频率给定为额定值，机组模拟并网（断路器位置信号短按）。

4.1.1、静态特性试验

由调速器测试仪给调速器提供额定的机频输入信号，以开度给定将导叶接力器调整到50％行程附近。

然后，将调速器处于自动运行方式，升高或降低频率使接力器全关或全开，单方向调整频率信号值，在导叶接力器每次变化稳定后，记录信号频率值及相应的接力器行程，分别绘制频率升高和降低过程的静态特性曲线。

每条曲线在接力器行程10-90％的范围内，测点不少于8点。

分别设定bp=4％、6％进行检测。

4.1.2、数字调节器PID参数动态特性检测（包含电电液转换器动态特性检测）

4.1.2.1、调节器KP开环参数检测

（1）试验条件及要求

蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式；切除人工死区，或置死区为0.05Hz（必须记录，并验证当频率阶跃信号越过0.05Hz后，调速系统对频差的计算方式），频率给定为额定值；机组模拟并网（断路器位置信号短接），使用导叶给定使主接力器处于试验所需要的开度处。

要求厂家提供调速器传递函数及调节原理框图,及发电状态PID运行参数。

（2）试验方法

将bP=0%、Kd=0、KI=0。

KP置于待效验值,对调节器加一频率阶跃信号（±0.25Hz、±0.5Hz、±0.75Hz），记录频率改变后导叶接力器行程变化过程曲线、调节器输出电压、电液转换器输入信号、电液转换器输出信号。

（1）Kp=4、KI=0、Kd=0∆f=±（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）

（2）Kp=8、KI=0、Kd=0∆f=±（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）

（3）Kp=12、KI=0、Kd=0∆f=±（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）

其中一组为运行参数

4.1.2.2、调节器KI开环参数检测

（1）试验条件及要求

蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式；切除人工死区，或置死区为0.05Hz（必须记录，并验证当频率阶跃信号越过0.05Hz后，调速系统对频差的计算方式），频率给定为额定值；机组模拟并网（断路器位置信号短接），使用导叶给定使主接力器处于试验所需要的开度处。

要求厂家提供调速器传递函数及调节原理框图,及发电状态PID运行参数。

（2）试验方法

将bP=0%、Kd=0、KP=0、KI置于待效验值,对调节器加一频率阶跃信号（±0.25Hz、±0.5Hz、±0.75Hz），记录频率改变后导叶接力器行程变化过程曲线、调节器输出电压、电液转换器输入信号、电液转换器输出信号。

（1）Kp=0、KI=3、Kd=0∆f=±（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）

（2）Kp=0、KI=6、Kd=0∆f=±（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）

（3）Kp=0、KI=9、Kd=0∆f=±（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）

其中一组为运行参数

4.1.2.3、Kd开环参数检测

（1）试验条件

蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式；切除人工死区：

或置死区为0.05Hz（必须记录，并验证当频率阶跃信号越过0.05Hz后，调速系统对频差的计算方式），频率给定为额定值；机组模拟并网（断路器位置信号短接）。

（2）试验方法

将bP=0%、KP（或bt）置于最小值，KI置于最小值（或Td最大值），Kd（或Tn）置于待效验值,对调节器使加一频率阶跃信号（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz），记录频率改变后导叶接力器行程变化过程曲线、调节器输出电压、电液转换器输入信号、电液转换器输出信号。

（1）Kp=0、KI=0、Kd=1、df=±（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）

（2）Kp=0、KI=0、Kd=3、df=±（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）

（3）Kp=0、KI=0、Kd=10、df=±（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）

4.1.2.4、Kp、KI、Kd开环参数检测

（1）试验条件

蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式；切除人工死区：

置增益为整定值，频率给定为额定值；机组模拟并网（断路器位置信号短接）。

（2）试验方法

由调速器测试仪给调速器提供额定的机频输入信号，以开度给定将导叶接力器调整到50％行程附近。

用调速器测试仪改变机组输入频率（0.25Hz、0.5Hz），记录频率改变后导叶接力器行程变化过程曲线、调节器输出电压、电液转换器输入信号、电液转换器输出信号。

试验在不同的调速器P1D参数组合下进行,bP=0%（最小值）,切除人工死区，或置死区为0.05Hz（必须记录，并验证当频率阶跃信号越过0.05Hz后，调速系统对频差的计算方式）。

（1）Kp=8、KI=3、Kd=1、df=±（0.25Hz、0.5Hz）

（2）Kp=8、KI=4、Kd=5、df=±（0.25Hz、0.5Hz）

（3）Kp=12、KI=4、Kd=10、df=±（0.25Hz、0.5Hz）

4.1.2.5、Kp、KI、Kd闭环参数检测

（1）试验条件

蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式；切除人工死区：

置增益为整定值，频率给定为额定值；机组模拟并网（断路器位置信号短接）。

（2）试验方法

由调速器测试仪给调速器提供额定的机频输入信号，以开度给定将导叶接力器调整到50％行程附近。

用调速器测试仪改变机组输入频率（0.25Hz、0.5Hz），记录频率改变后导叶接力器行程变化过程曲线及调节器输出电压。

试验在不同的调速器P1D参数组合下进行,bP=4%,切除人工死区，或置死区为0.05Hz（必须记录，并验证当频率阶跃信号越过0.05Hz后，调速系统对频差的计算方式）。

（1）Kp=4、KI=3、Kd=1、df=±（0.25Hz、0.5Hz）

（2）Kp=8、KI=4、Kd=5、df=±（0.25Hz、0.5Hz）

其中一组为带负荷运行参数

4.1.3、接力器关闭与开启特性（开度给定扰动试验）

试验条件

蜗壳未允水，调速器处于自动运行方式，切除人工死区（置0），或置死区为0.05Hz，频率给定为额定值，机组模拟并网（断路器位置信号短接）。

试验在不同的调速器PID（二至三组）参数组合下进行。

（1）Kp=4、KI=3、Kd=1、bp=4%、dY=（50%-60%-40%）;

（2）Kp=4、KI=4、Kd=5、bp=4%、dY=（50%-60%-40%）;

（3）Kp=8、KI=2、Kd=5、bp=4%、dY=（50%-60%-40%）。

4.1.3.1、接力器全关全开试验

试验方法

将开度限制机构置于全开位置，在自动方式下实测接力器全开、全关过程。

（1）进行接力器指令10%－90％-10%大阶跃

（2）操作紧急停机电磁阀动作或复归，截取记录接力器在10%-90%行程之间线性过程移动。

4.1.3.2导叶给定阶跃试验

将开度限制机构置于全开位置，将接力器开到30％，进行导叶给定阶跃试验，阶跃量分别为正负1％，2％，5％，10％以及30％。

各阶跃试验重复1次。

将开度限制机构置于全开位置，将接力器开到50％，进行导叶给定阶跃试验，阶跃量分别为正负1％，2％，5％，10％，20％以及50％。

各阶跃试验重复1次。

将开度限制机构置于全开位置，将接力器开到80％，进行导叶给定阶跃试验，阶跃量分别为正负1％，2％，5％，10％，20％。

各阶跃试验重复1次。

将开度限制机构置于全开位置，进行导叶给定阶跃试验，阶跃量分别为正负1％，2％，5％，10％，20％，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%。

4.1.3.3接力器反应时间常数测定

试验方法：

（1）调速器开关机时间整定为设计值后，调速器切手动，切除导叶反馈，将副环Kp参数设为定值，Ki值置为0。

将接力器行程调整到50%附近。

（2）逐次改变开度给定值±1%、±3%、±5%、±8%、±10%、±15%（据主配压阀位移响应情况定阶跃量），分别采集主配压阀位移和导叶接力器动作位移。

（3）测出主配压阀位移与相应接力器平均速度，将位移及速度量换算为相对值，绘制关系曲线，求出接力器反应时间常数。

（4）调速器手动运行，恢复调节参数。

4.1.4、人工频率死区检查校验

试验方法：

（1）在机柜端子上加50Hz稳定信号，模拟并网信号，手动接力器行程稳定于约50%附近，调速器模拟机组并网带负荷工况，自动开度模式运行，人工频率死区置为：

Ef=±0.1Hz。

（2）使频率给定发生阶跃扰动，扰动量为±0.2Hz、±0.22Hz、±0.3Hz记录接力器行程的变化过程以及调速器人工频率死区设定值。

（3）接力器行程稳定于约20%附近，将人工频率死区Ef=±0.05Hz，以0.01Hz步长将机频由50HZ逐次降到49.8HZ，稳定后返回50HZ；然后再由50HZ逐次加到50.2HZ，稳定后返