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中試控股技術研究院魯工為您講解：水輪機微機型調速系統

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

中試控股產品適用性好，實用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企業以及電力工作者信賴的好伙伴。

中試控股踐行“精細制造，深耕技術”產出優質產品能夠在市場中贏得用戶信賴,樹立中試控股新形象打下了堅實的根底。

第二章 儀器組成
2.1硬件組成
 
圖2.1 ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統
硬件系統面板如圖2.1所示，整個面板分為三個區域。
一 接線區
面板接線區全部采樣BNC接線柱，通過我們提供的BNC連接線正確連接儀器與被試品，接線區的通道配置為：
1) 8個低電壓輸入通道，信號范圍為-10V~10V，各個通道相互隔離
2) 8個弱電流輸入通道，信號范圍為-20mA~20mA，各個通道相互隔離
3) 2個頻率信號測量通道，輸入電壓范圍0~110V（有效值），測量范圍1HZ~200HZ
4) 2個無源節點開關量輸入通道，輸入信號為機械節點
5) 2個有源節點開關量輸入通道，輸入信號電壓范圍為12V~220VDC
6) 1個頻率信號和一路模擬量輸出通道，頻率通道輸出信號幅值范圍AC12V，模擬量通道輸出信號幅值范圍4-20mA
注意：接線時請注意面板上信號的輸入輸出范圍
二 人機交互區
儀器帶有一個12.1寸的真彩LCD，所有的試驗數據和試驗結果都由該LCD顯示，儀器本身沒有接盤，輸入方式為觸摸屏，數字和漢字輸入由軟件內置的虛擬鍵盤完成。除了試驗觸摸屏外，還可以外接USB鍵盤和鼠標完成人機交互工作
三 操作面板區
操作面板上有1個系統電源開關按鈕，1個系統復位按鈕，一個接地柱和一個USB外接口。
2.2軟件組成
 
圖2.2ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統軟件操作主界面
 
圖2.3 軟件工作界面
1 儀器最上面的按鈕所在欄目為儀器操作工具欄
在儀器操作工具欄可以選擇新建試驗，保存數據，讀取數據，設置儀器參數，設定儀器通道配置，設置仿真模型，導出數據，查看系統幫助等操作。
2 試驗項目選擇欄
在圖2.2中，儀器操作工具欄的下方藍色區域為試驗項目選擇欄，用戶在試驗項目選擇欄選擇要進行的試驗項目或儀器工作模式，點擊工具欄的新建試驗將會出現試驗項目選擇欄
3 工作狀態顯示欄
試驗項目選擇欄的下方藍色區域為工作狀態顯示欄，此處會顯示的信息包括，儀器運行狀態，當前試驗項目，當前系統時間，是否正在進行仿真等信息。
4 示波器
進入選擇的試驗項目后，試驗項目選擇欄會消失出現如圖2.3所示的錄波器，當試驗運行時，錄波器顯示當前的實時曲線或實時數據，試驗停止后，示波器顯示整個過程中所采集的數據曲線，并提供曲線分析功能，用戶可以通過“工具尺”定位曲線某一點的信息，也可以縮放查看曲線的局部信息。
5 試驗參數顯示欄
在工作狀態顯示欄左下方為試驗參數顯示欄，在選擇某一試驗后，此欄會顯示當前試驗的參數配置，點擊設置參數可以改變當前的試驗參數配置。
6 試驗操作欄
在工作狀態顯示欄右下方為試驗操作欄，此處可以控制試驗的開始，停止和結果查看。
第三章 儀器操作
3.1 儀器啟動與關閉
打開儀器面板的電源開關儀器將進入開機過程，開機過程和計算機類似。關閉儀器時請首先使用軟件關閉系統，等儀器提示可以安全關機時再切斷儀器的電源。
3.2 儀器設置
 
圖3.1 儀器設置
儀器設置選項用于設置試驗單位，試驗人員，試驗地點，被測對象等信息。在軟件操作主界面中點擊“儀器設置按鈕”出現圖3.1所示儀器設置對話框。所有的設置信息都會被自動保存，下次再次啟動軟件時系統會維持上次修改的運行參數。
 
圖3.2 虛擬鍵盤
儀器設置界面中的參數含義為：
1 測試對象信息：當前進行試驗的調速器的名稱編號，類型，裝置容量，參數表示形式，KP,KI,KD,BP等調速器參數，以便于生成試驗報告和日后方便查閱歷史試驗記錄
2 測試儀信息：當前的試驗地點，試驗人員，試驗單位，儀器編號，試驗編號，試驗報告頁腳/頁眉內容，這些信息都會被反應在自動生成的試驗報告中，便于儀器自動生產試驗報告
3 時間設置：點擊“時間設置”按鈕可以設置系統的當前時間信息。
4 虛擬鍵盤：如果儀器啟動后右上角沒有橙黃色的方形圖標，則可點擊此處的“虛擬鍵盤”啟動儀器的虛擬鍵盤，虛擬鍵盤的功能和實際鍵盤完全一致。虛擬鍵盤如圖5所示。
3.3 仿真設置
仿真設置界面如圖3.3所示，儀器的所有仿真操作都在該選項完成，可以進行的仿真操作包括模型選擇，仿真啟動或停止。儀器內置了混流式機組模型、灌流式機組模型、軸流轉槳式機組模型、沖擊式機組模型和非線性機組模型，用戶可以根據調速器的具體應用環境選擇模型。
當仿真啟動以后在儀器右下角將會出現閃動的“正在仿真”提示。只有空載擺動試驗，空載擾動試驗，甩負荷試驗和仿真開停機試驗可以進行仿真，在仿真狀態啟動其它試驗時，仿真將自動停止。
注意：
1 仿真模式和非仿真模式，空載擺動試驗，空載擾動試驗和甩負荷試驗的接線方式不同。
2 仿真開停機試驗無須在仿真設置界面啟動仿真，當進入該試驗項目啟動試驗后，儀器會自動進入仿真模式。
 
圖3.3 仿真設置
3.4 通道濾定
通道率定是指設定采樣通道實測信號值和真實物理量的對應關系，在軟件主界面點擊“通道率定”按鈕出現圖3.4所示界面。
 
圖3.4 通道濾定
對于模擬信號采集通道CH1（導葉行程通道）,CH2（漿葉行程通道）,CH3（渦殼壓力通道）,CH4（機組功率通道），CH5（備用通道1）和CH6（備用通道2），可以選擇通道信號類型，信號類型可以是電壓或者電流，選定通道類型后儀器將采集點切換到對應的物理通道，如果選擇電壓信號則對應的電流通道信號將不會被采集，選擇電流信號則對應的電壓信號通道不會被采集。對于模擬信號采集通道CH7（備用通道3）和CH8（備用通道4），可以選擇的信號類型為電壓，電流和方波頻率信號，如果選擇電壓則電流和方波頻率信號不會被采集，如果選擇電流則電壓和方波頻率信號不會被采集，如果選擇方波信號則電壓，電流模擬信號不會被采集，在方波信號采集模式，通道率定對機組頻率測量和電網頻率測量無效。
選定模擬通道類型以后設定兩個采集點和真實物理量的對應關系，一般情況下應盡量選擇傳感器的零點和滿量程點，傳感器都是線性變換，對于電壓輸出型傳感器，如果傳感器輸出電壓為V1時對應的物理量為R1，輸出為V2時對于的物理量為R2，V1,R1,V2,R2和V1->R1和V2->R2的對應關系已知時，儀器會自動計算出實時采集的物理量值。例如對于導葉位移傳感器，假設傳感器輸出為0V時對應的導葉開度為0%，10V時對應的導葉開度為100%，則此時通道1的設置應如圖3.4所示，試驗時儀器會自動顯示采集的調速器導葉開度值。
3.5 試驗環境設置
試驗環境包括兩個方面：1 試驗時儀器的參數設置，這些參數包括調速器的參數KP,KI,KD,BP，試驗地點，試驗人員，試驗單位和試驗編號等信息，這些信息將會顯示在試驗報告文檔中，用于標識試驗時的儀器設置。2 試驗參數設置，試驗參數和每個試驗相關，包括記錄時長，采樣頻率等，這些參數控制試驗的過程和停止。某些試驗參數也會被記錄在試驗報告中。
3.6 試驗數據導出
儀器所保存的所有試驗數據文件和試驗報告文件都可以通過移到存儲設備（U盤或移到硬盤）導出，點擊軟件主界面的數據導出按鈕出現圖3.6所示界面。
 
圖3.6 數據導出
選擇要導出的文件類型后，軟件會列出儀器當前所存儲的所有試驗文件，插上U盤，然后選擇要導出的文件，則該文件會自動導出至U盤的WorkData文件目錄下。
注意：在該界面中點擊清空存儲器是指清空所插入的U盤WorkData下的所有文件。
3.7 數據保存與讀取
試驗完成后點擊軟件主界面的保存按鈕，則當前的試驗數據會被保存至儀器，保存的文件名稱格式為“××年××月××日××時××分××秒 試驗類型”，只有在“查看數據”，“查看結果”，“查看歷史數據”和“查看歷史結果”狀態時才可以保存數據。
點擊軟件主界面的讀取按鈕會出現圖3.7所示界面，選擇要讀取的歷史試驗，則儀器進入查看歷史數據或結果的狀態，所保存的試驗曲線，結果和當時的試驗環境都會被重現。讀取歷史數據界面也可以清楚存儲器中所存儲的歷史試驗文件。
 
圖3.7 讀取歷史試驗
 
圖3.8 空載擺動試驗結果
3.8生成試驗報告
試驗完成后試驗結果以圖3.8的方式展示，在結果查看器中選擇生成報告類型，然后點擊生成報告則在儀器中會自動生成WORD/EXCEL格式的試驗報告，試驗報告的名字與保存的試驗文件名字相同。
試驗報告中的曲線圖形和當前顯示的示波器中的圖形完全一樣，并且儀器會對圖形進行自動標識，儀器的試驗報告如圖3.9所示。