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抽水蓄能機組調節系統實時仿真與控制試驗儀

時間：2022-11-06

中試控股技術研究院魯工為您講解：抽水蓄能機組調節系統實時仿真與控制試驗儀

ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統

ZSTG2000水輪機調速器仿真測試儀，別名：水輪機調速系統仿真測試儀。英文名（Hydraulic Turbinegovernor Simulationtester）是中試控股針對于水力發電調速系統、水力發電自動準同期系統特性檢測與華中科技大學聯合開發的一種綜合性測試平臺，儀器可以完成水輪機調速系統的空載擺動、空載擾動、甩負荷、不動時間，調速器靜特性，接力器開關規律、仿真開/關機支持，頻率死區測量、負荷響應試驗和跟蹤電網一次調頻等試驗項目,自動生成各種類型的試驗報告，ZSTG2000水輪機調速器仿真測試儀還可以做通用錄波器和頻率發生器使用，并且系統采樣頻率可以達到4KHZ，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強了儀器的靈活性。
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統內部集成了5種不同類型的水輪機組模型，儀器可以執行這些模型的仿真功能，使之與調速器構成閉環系統，使調速器在沒有與真實機組連接的情況下也可以很方便的完成動態檢測。
水輪機調速器是水輪發電機組非常重要的輔助控制設備之一。它的運行品質的好壞直接決定了機組的安全和穩定運行。降低水輪機調速器的故障率是提高機組運行可靠性的最行之有效的手段。

始于1986年 ? 30多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商

1.1 ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統簡介
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統是湖北中中試針對于水力發電調速系統、水力發電自動準同期系統特性檢測而開發的一種綜合性測試平臺，中試控股儀器可以完成水輪機調速系統的空載擺動、空載擾動、甩負荷、不動時間，調速器靜特性，接力器開關規律、仿真開/關機支持，頻率死區測量、負荷響應試驗和跟蹤電網一次調頻等試驗項目,自動生成各種類型的試驗報告，ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統還可以做通用錄波器和頻率發生器使用，并且系統采樣頻率可以達到4KHZ，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強了儀器的靈活性。
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統內部集成了5種不同類型的水輪機組模型，中試控股儀器可以執行這些模型的仿真功能，使之與調速器構成閉環系統，使調速器在沒有與真實機組連接的情況下也可以很方便的完成動態檢測。
1.2ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統特性和技術參數
1.2.1 軟件系統
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統具有功能強大的軟件系統，在保證儀器能夠方便完成各種試驗的同時，大大提高了儀器的靈活性和通用性。儀器的軟件系統的主要特性可概括如下：
1儀器能夠自動生成WORD試驗報告，Excel試驗報告
2 試驗報告對曲線進行自動標識，使試驗報告制作完全自動化
3 所有采樣通道的名稱和單位都可以重新定義
4 各種試驗的試驗環境設置和儀器設置自動保存
5 內置混流式，軸流轉漿式，沖擊式，貫流式和非線性5種機組模型，滿足不同類型調速器的仿真支持
6 自動計算各種試驗的試驗參數
7 簡單方便的通道濾定方式
8 中試控股使用U盤或移動硬盤等存儲設備方便的導出試驗數據
9 實時繪制試驗曲線，并且提高多種曲線分析工具，使用戶可以對曲線進行任意縮放和定位操作
10 Windows XPE操作系統，可以實現軟件系統自我保護與恢復，防止病毒攻入與侵蝕
11 采用防抖動處理，避免用戶錯誤操作
12 對輸入信號進行實時監測，及時自動切除超過量程范圍的輸入信號，保護信號采集通道和儀器
1.2.1 ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統硬件系統
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統硬件系統特性和技術參數如下：
1> 8路低電壓／電流模擬量采集，電壓和電流可以任意轉換，電壓輸入范圍-10V~10V，電流輸入范圍-20mA~20mA，10%~100%滿量程采樣誤差小于0.2%
2> 2路頻率測量通道，45HZ~55HZ范圍，頻率分辨率為0.001HZ，測量誤差小于0.001HZ，測頻電壓輸入范圍0.5V~110V
3> 2路無源節點開關量測量通道
4> 2路有源節點開關量測量通道，開關信號輸入電壓范圍12V~220V
5> 8路模擬量采集通道采用隔離采集方式，并且通道和通道之間也相互隔離
6> 2路有源節點開關量測量通道，開關信號輸入電壓范圍12V~220V
7> 1路4-20mA模擬量輸出通道,輸出誤差0.2%
8> 1路頻率輸出通道，頻率分辨率為0.001HZ，45Hz-55Hz范圍內輸出誤差0.001HZ，輸出電壓幅值AC12V
8> 觸摸屏方式實現人機交互
9> 中試控股儀器自帶8G數據存儲空間
10> 12.1寸大彩屏顯示

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甩負荷過程中出現的不正常現象

其現象分為以下六種情況：

1）甩100%負荷過程中，導葉接力器關閉到最小開度后，開啟過于遲緩，或重啟過快，使調節時間過長

分析：PID調節程序中負限幅整定不當

處理：合理設定負限幅值

2）甩>75%額定負荷過程中的水壓上升值過大

分析：導葉接力器關閉時間過短

處理：檢查是否接力器最短關閉時間過短，若是，按調節保證計算，加長導葉接力器關閉時間值

3）甩>75%額定負荷過程中的機組轉速上升值過大

分析：導葉接力器關閉時間過長

處理：檢查是否接力器最短關閉時間過長，若是，按調節保證計算，縮短導葉接力器關閉時間

4）甩>75%額定負荷過程中的水壓上升和/或機組轉速上升值過大

分析：兩段關閉特性不合要求

處理: 按調節保證計算，調整兩段關機速度及拐點，或重新進行過渡過程仿真計算，尋求合理的兩段關閉速度及拐點，重新進行整定

5）甩>25%額定負荷時，導葉接力器的不動時間過長

分析：調速器轉速死區ix偏大

處理：①檢查并減小機械液壓系統死區

②適當增大綜合放大系數

③適當加大Tn或KD值

6）機組油開關未動作，仍在“合上”位置，但送給調速器的機組油開關接點斷開，導致甩負荷或減負荷

分析：機組油開關接點誤動作（斷開）

處理：①完善機組二次回路電源接線，防止機組油開關輔助繼電器誤動作

②微機調速器程序中對油開關輔助接點進行斷開延時處理（但應慎重）

6、與水頭有關的故障現象

水頭有關的故障現象分為以下三種情況：

1）開機過程中，機組頻率到不了額定頻率50Hz

分析：空載開度運行值偏小

處理：①人工設定的水頭值高于實際水頭值，使查表插值得到的空載開度值小于應有的空載開度，需人工設定正確水頭值

②程序中的設定的空載開度值偏小，應根據水電站實際空載開度修正

2）導葉接力器增大不到合理的最大開度

分析：①電氣開限增大不到應有的最大值②導葉反饋調整偏大

處理：①人工設定的水頭值高于實際水頭值，使查表插值得到的電氣開限最大值偏小，應人工設定正確水頭值

②程序中的電氣開度限制最大值的節點值小于應有的值，應修正上述節點值

③導葉反饋調整偏大

3）機組效率降低，運行中振動偏大

分析：①雙調整調速器可能是協聯關系不正常 ②機組運行于氣蝕區

處理：①人工設定的水頭值不等于實際水頭值，使插值得到的協聯關系不正確，應人工設定正確水頭值②避開氣蝕區運行工況。
水輪機調速器分哪幾種類型?
答:水輪機調速器是由實現水輪機調節及相應控制的機構和指示儀表等組成的一個或幾個裝置的總稱,它是水輪機控制設備(系統)的主體,一般認為,它可分為機械液壓調速器、電氣液壓調速器和數字式電液(又稱微機)調速器等幾種。水輪機調速器的品種繁多,分類方法也各有不同,通常的分類歸納如下。
(1)按組成元件分。按調速器組成元件性質的不同,可分為三種:①機械液壓調速器;②電氣液壓調速器;③微機電氣液壓調速器。
(2)按校正方式(即調節規律)分。按調節規律分為PI型調速器和PID型調速器或其他調節規律。
(3)按工作容量分。按工作容量可分為:特小型調速器工作容量小于3kN?m;小型調速器工作容量為3~15krq。m;中型調速器工作容量為15~50krq。m;大、巨型調速器工作容量在50kN?m以上,并按執行元件配壓閥直徑(銣、100、150、~9O0、25Clnlnl)來計算。
(4)按供油方式分。按調速器供壓力油方式的不同分為通流式和壓力油罐式。其中,壓力油罐式調速器,又分為組合式和分離式。組合式主要用于中、小型調速設備,分離式主要用于大、巨型調速設各。
(5)按調節機構數目分。按調節機構數目可分為單調節調速器和雙重調節調速器兩種。
由于水輪機的運行工況有可能隨時偏離設定的工況,所以PID調速器參數的整定對水輪機組的穩定運行十分重要.針對PID調速器調速的水輪機調節系統,從控制理論入手,依據其基本的狀態方程,設定目標函數,利用變分原理通過對水輪機調速器可調參數整定進行分析和相應尋優計算,從而得出一種關于水輪機調節系統在轉速擾動下調速器參數整定的方法和優化計算理論.通過工程算例,說明此種參數整定及尋優方法具有尋優效率高的特點,但缺點是必須構造相應的目標函數并經過較復雜的迭代計算.
世界上第一座抽水蓄能電站于1882年誕生于瑞士，已有100多年的歷史，我國抽水蓄能電站建設起步較晚，第一臺11MW抽水蓄能機組到1968才在崗南水電站投入運行，但我國抽水蓄能發展速度很快，目前已是世界裝機容量最大的國家。下面對抽水蓄能電站機組電設備簡單進行介紹。