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中試控股技術研究院魯工為您講解：水輪機調速系統仿真測試儀頻率死區測量

ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統(ZSTS-202水輪機調速器仿真測試儀)

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。

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。

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。

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
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
 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
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。
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。
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。
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。
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。
3.7 讀取歷史試驗
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。
3.9空載擺動試驗報告
3.9波器操作
儀器的示波器組件實現的主要功能包括：
1）數據采集時的實時示波
2）數據采集完成后對數據進行波形回放
3）數據波形的整體放大，整體縮小，X軸放大，X軸縮小，定位，撤銷操作等
4）數據波形的參數統計，統計內容包括平均值，最大值，最小值，開關量跳動次數，以及這些參數所對應的時間軸
5) 對單條曲線進行，Y軸放大，Y軸縮小，Y軸上移/下移/平移，雙線統計等操作
6）通道名稱定義，物理量單位定義
示波器組件外形如圖3.2所示，左右兩邊的工具欄是針對示波器的操作，當鼠標離開工具欄時，工具欄會自動收起顯示當前的坐標系，當鼠標進入工具欄的文字提示處時，工具欄會自動打開，顯示可以進行的操作按鈕。
針對于示波器的操作包括：通道與坐標設置，圖形放大，縮小，X軸放大，X軸縮小，參數統計，撤銷操作，坐標自動選擇，數據定位，單線統計分析，單線上移，單線下移，單線平移，單線放大，單線縮小，應用當前坐標設置至模板等操作。
3.10 通道設置
1） 通道與坐標設置完成通道名稱定義，單位定義，顏色設置，是否顯示，信號坐標范圍，時間軸范圍，當前坐標系配置等設置功能。
其中通道設置如圖13所示，其中通道1，通道2……通道8對應儀器主機面板的CH1，CH2…..CH8等8個物理通道，通道名稱文本框是信號通道在該試驗模板中的物理量名稱，后面緊跟的是物理量的單位，展示時曲線的顏色， 當是否顯示復選框選中時，曲線將顯示在示波器中，否則曲線將不在示波器中展示。
3.11 示波器的坐標設置
坐標設置對話框如圖3.11所示,通過最小值和最大值來定義當前信號展示時的坐標范圍，調整坐標范圍可以實現對曲線的放大和縮小，通道小數點位數用于控制示波器數據展示和分析時小數點位數，此項決定了此通道數據在系統中展示時所使用的小數點位數。
X軸設置即為時間軸的范圍設置，將X坐標小數點增多將可以增加時間分析的分辨率。
坐標系選擇可以選擇4條曲線的坐標作為當前顯示的坐標系。當設置的X軸范圍超過限制時，儀器會自動調整至允許設置的最大值。
2） 圖形的放大與縮小
儀器提供四種方式對當前窗口的波形進行放大與縮小，第一種方式是使用示波器左邊快捷工具欄的放大與縮小工具，第二種方式是調整波形的坐標范圍，第三種通過按下鼠標或者一直按觸摸屏在LCD上繪制一個矩形區域以實現對圖形的精確縮放，第四種是通過示波器右邊快捷工具欄對特定曲線進行放大和縮小。
其中波形放大，縮小和矩形區域縮放控制這兩種方式是針對當前窗口的所有信號進行的操作，而坐標調整和特定曲線的縮放則是針對特定的某一條曲線，并且對特定曲線的縮放只影響Y坐標的調整
3) X軸放大與縮小
X軸的放大與縮小操作是指調整當前示波器圖形的時間窗口，并不改變曲線的Y軸坐標范圍。
4）圖形定位
在示波器左邊快捷工具欄可以啟動或者關閉數據定位操作，啟動數據定位操作后，示波器中會顯示一條定位紅線，示波器數據框會顯示當前紅線對應的時間，以及該時刻各個通道的數值
3.12 參數統計
5）參數統計
在左邊的快捷工具欄中選擇參數統計，儀器會展示當前示波器時間窗口中模擬信號的平均值，最大值，最小值，以及它們的時間位置，開關量跳變次數，以及它們首次跳變的時間位置。展示結果如圖3.12所示。
6）自動坐標
在左邊快捷工具欄中有一個自動坐標選項，此選項的作用是保持當前的時間窗口不變，自動調整曲線的Y坐標值，使所有的曲線都能以合適的大小顯示在當前窗口中
7） 應用至模板
儀器處于非運行狀態時，點擊應用至模板則當前示波器的設置參數會被自動保存至當前試驗的模板參數中，下次再次啟動試驗時會以當前坐標為模板進行初始化設置。
8）單線的放大，縮小，上移，下移
在示波器的右邊模板點擊單線選擇，確定需要操作的曲線，然后通過放大，縮小，上移和下移可以調整該曲線的Y軸大小和位置
3.13 雙線統計
9） 單線的平移
在示波器的右邊模板點擊單線選擇，確定需要操作的曲線，點擊曲線平移，則用戶在示波器中按下鼠標（或觸摸屏壓下），然后移動鼠標，曲線會在屏幕上移動與鼠標等值的Y軸距離。
10） 曲線的雙線統計
在示波器的右邊模板點擊單線選擇，確定需要操作的曲線，點擊開啟雙線統計，則示波器中會出現紅色和藍色的兩條曲線，并且示波器中會給出該曲線劃定時間區間內的平均值，最大值，最大值時間，最小值，最小值時間，兩根定位線的時間差DT，數值差DV，數值時間變化率DV/DT，以及藍色曲線對應的T2時間和數值V2. 在進行雙線統計分析時，紅色曲線T1所對應的數值全部在示波器中的文本框中更新。雙線統計圖形如圖3.13所示
3.10 虛擬鍵盤
儀器啟動時會自動加載虛擬鍵盤，通過虛擬鍵盤用戶可以實現文字和數據輸入等功能，虛擬鍵盤的按鍵位置和功能與實際物理鍵盤一致，當虛擬鍵盤啟動后在屏幕右上角能看到橙色按鈕。
點擊該按鈕時虛擬鍵盤被展開，點擊虛擬鍵盤的”HIDE”鍵時，虛擬鍵盤被隱藏。如果儀器中無橙色方塊顯示，可以通過儀器主界面的啟動虛擬鍵盤按鈕啟動鍵盤。
虛擬鍵盤的常見操作如下：
1 “HIDE” 隱藏虛擬鍵盤
2“ENT”回車確認選擇
3 “FN”+“EXI”關閉虛擬鍵盤程序
4“CAP”大寫輸入鎖定
5“<<”和“>>”左移和右移光標
6 “UP”和“DN”上移，下移光標
需要在儀器中輸入中文時可以開啟手寫輸入法，在儀器試驗選擇主菜單打開手寫輸入快捷菜單，在一起左上角會顯示“手寫”的橙色小塊，按住橙色小塊拖動可以改變其位置，單擊橙色小塊時可以開啟和關閉手寫鍵盤。
第四章 試驗項目
4.1 空載擺動試驗
試驗原理與目的：空載擺動試驗是指機組在沒有帶負荷的空載工況運行，記錄180S內機組轉速波動的最大值。
試驗接線：
1）對于非仿真模式：
1> 連接機組頻率信號至測試儀“機組頻率”測量端子
2> 連接導葉接力器行程信號至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
3> 若有漿葉接力器行程，則連接漿葉接力器行程信號至“漿葉行程輸入”測量端子
2）儀器工作在仿真模式
1> 將儀器的“仿真頻率輸出”端子連接至調速器機組頻率測量輸入
2> 連接調速器導葉接力器行程至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
3> 若有漿葉接力器，則連接漿葉接力器行程信號至“漿葉行程輸入”測量端子
試驗操作：試驗連線完成后，使調速器運行于空載工況，點擊軟件主界面空載擺動試驗出現試驗參數設置對話框如圖4.1 所示，空載擺動試驗可設置的參數只有采樣頻率，記錄時間達到180S時，試驗會自動停止，試驗完成后，軟件自動計算最大波動值。
4.1 空載擺動試驗參數設置
4.2 空載擾動試驗
試驗原理與目的：空載擾動試驗記錄機組在沒有帶負荷的空載工況運行時，機組調速系統遇到外加干擾時，自動跟蹤干擾信號的能力和速度。
試驗連線：空載擾動試驗的連線和空載擺動試驗相同
試驗操作：試驗連線完成后，使調速器運行于空載工況，點擊軟件主界面空載擾動試驗出現試驗參數設置對話框如圖4.2所示，設定采樣頻率，最長記錄時間，干擾施加方式和穩態最大波動，其中穩態最大波動為軟件自動判斷試驗停止的條件。試驗啟動后，當儀器監測到信號的最大波動小于設定的“穩態最大波動值”并且持續一段時間，試驗記錄會自動停止。如果試驗過程中記錄達到了最長記錄時間或用戶點擊了停止試驗，則試驗也會被停止。試驗完成后，軟件自動計算超調量，波動次數，穩定時間等參數。
如果是處于非仿真模式，試驗過程中儀器運行到達指定起擾時間時會改變“仿真頻率輸出”端子的頻率輸出值至擾后頻率。對于仿真模式，只能通過調速器面板的頻率給定方式加擾，儀器本身不輸出擾動，因為儀器只有一個頻率輸出通道。
4.3甩負荷試驗
試驗原理與目的：甩負荷試驗記錄機組在帶負荷并列運行時，突然與電網解列，機組轉速上升的最大值和機組恢復空載工況的能力和時間，以及在此過程中渦殼中水壓的上升過程。
試驗連線：
1）對于非仿真模式
1> 連接機組頻率信號至測試儀“機組頻率”測量端子
2> 連接導葉接力器行程信號至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
3> 若有漿葉接力器行程，則連接漿葉接力器行程信號至“漿葉行程輸入”測量端子
4> 連接斷路器信號（指發電系統與電網并列斷路器狀態）至測試儀“斷路器”測量端子。
5> 連接渦殼壓力傳感器輸出至測試儀“渦殼壓力輸入”測量端子
4.3 甩負荷試驗參數設置
2）儀器工作在仿真模式時
1> 連接測試儀“仿真頻率輸出”端子至調速器機組頻率信號測量輸入
2> 連接導葉接力器行程信號至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
3> 若有漿葉接力器行程，則連接漿葉接力器行程信號至“漿葉行程輸入”測量端子
4> 連接斷路器信號至測試儀“斷路器”測量端子，仿真時的斷路器信號僅僅是一個模擬的開關，不是實際的斷路器
試驗操作：試驗連線完成后，使調速器運行于帶負荷并列工況，點擊軟件主界面甩負荷試驗出現試驗參數設置對話框如圖4.3所示，設定采樣頻率，最長記錄時間和穩態最大波動，其中穩態最大波動為軟件自動判定試驗停止的條件，其原理與空載擾動的最大波動一致。
甩負荷試驗完成后儀器自動計算最大頻率，波動次數和穩定時間等參數。
4.4不動時間試驗
試驗原理與目的：不動試驗記錄機組在帶25%負荷并列運行時，突然與電網解列時從定子電流消失至調速器導葉開始調節時刻的時間間隔。
4.4 不動時間試驗參數設置
試驗連線：
1> 連接機組頻率信號至測試儀“機組頻率”測量端子
2> 連接導葉接力器行程信號至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
3> 通過儀器所帶附件5A電流傳感器將定子電流信號引至儀器“備用通道”測量端子
試驗操作：試驗連線完成后，使調速器運行于帶25%負荷并列工況，點擊軟件主界面不動時間試驗出現試驗參數設置對話框如圖4.4所示，設定采樣頻率和最長記錄時間。如果試驗過程中記錄達到了最長記錄時間或用戶點擊了停止試驗，則試驗會停止，儀器檢測到定子電流消失后，間隔一定時間后，試驗也會被自動停止，試驗完成后，軟件自動計算不動時間。
不動時間試驗完成后儀器自動計算不動時間，最大頻率，波動次數和穩定時間等參數。
4.5 頻率死區測量
試驗原理與目的：測量調速器的頻率死區值，該頻率死區是調速器設定的頻率死區值和調速器固有測頻死區值之和。
試驗連線：
1> 將儀器的“仿真頻率輸出”端子連接至調速器機組頻率測量輸入
2> 連接調速器導葉接力器行程至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
試驗操作：試驗連線完成后，調速器運行于并網穩定運行工況，點擊軟件主界面“頻率死區測量”，出現如圖4.5所示界面，設置頻率變化步長，初始頻率，間隔時間，機組穩態判定條件等參數，啟動試驗。儀器會依據所設定的參數自動改變輸出頻率值，當檢測到調速器接力器動作時，試驗會自動停止。其中工作方式是指頻率輸出波形的式樣。
4.5 頻率死區測量參數設置
4.6 負荷響應試驗
試驗原理與目的：調速系統處于并網穩態運行時，在調速器的測頻信號上施加一個頻率擾動信號，并且使擾動后的頻差值大于調速器設定的頻率死區，檢查調速器是否正常啟動一次調頻功能，以及一次調頻過程中的目標功率，功率調節量，90%負荷響應時間，5%目標功率偏差時間，穩定時間等參數，調速器EP值和功率響應時間。
4.6負荷響應試驗參數設置
試驗連線：
1> 連接測機組頻率信號至測試儀調速器“機組頻率”測量端子
2> 連接測試儀頻率輸出信號至調速器“機組頻率”測量端子
3> 連接機組功率變送器至測試儀“機組功率輸入”測量端子
試驗操作：試驗連線完成后，調速器運行于并網穩定運行工況，點擊軟件主界面“負荷響應試驗”出現如圖4.6所示界面，設置測頻死區，擾動后頻率以及起擾時間，機組額定功率，穩態判定條件等參數，然后啟動試驗，試驗完成后儀器會自動計算起始功率，目標功率，90%功率響應時間，5%目標功率偏差時間，功率響應滯后時間，調速器實測EP值。負荷調整量等參數。
在沒有進行任何試驗時，ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統的頻率輸出是跟隨儀器的測頻通道測量值，因此可以在不進行任何試驗的情況下，將儀器連接至調速系統，完成系統開機，運行和帶負荷的過程，啟動負荷響應試驗后，儀器首先將頻率輸出變成50Hz，然后經過一段時間后輸出頻率變成擾后頻率，此功能可以大大的簡化一次調頻試驗的接線與操作。
4.7 跟蹤電網一次調頻試驗
試驗原理與目的：跟蹤電網一次調頻的原理與目的與負荷響應試驗一致，跟蹤電網一次調頻是在實際運行的電網中人為調高電網頻率，以檢查在此過程中，網內機組的一次調頻性能。
試驗連線：
1> 連接測試儀機組頻率信號至調速器“機組頻率”測量端子
2> 連接導葉接力器行程信號至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
3> 連接機組功率變送器至測試儀“機組功率輸入”測量端子
試驗操作：試驗連線完成后，調速器并網穩定運行，點擊軟件主界面跟蹤電網一次調頻試驗，設置采集時間，采樣頻率等參數，儀器自動記錄一次調頻試驗過程，并依據所記錄的數據自動計算試驗結果參數，跟蹤電網一次調頻試驗的參數和負荷響應試驗的結果參數相同，跟蹤電網一次調頻試驗的各參數和負荷響應試驗是一致的。
4.8靜特性試驗
試驗原理與目的：通過記錄調速器在一定頻差值下所對應接力器行程，得到調速器的全開和全關靜態特性曲線，檢查調速器的非線性度和固有頻率死區，以及調速器設定的BP值是否和測量所得一致。
試驗連線：
1> 將儀器的“仿真頻率輸出”端子連接至調速器機組頻率測量輸入
2> 連接調速器導葉接力器行程至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
3> 若有漿葉接力器，則連接漿葉接力器行程信號至“漿葉行程輸入”測量端子
試驗操作：使調速器運行于并網工況，點擊軟件主界面“靜特性”試驗選項出現如圖4.7所所示界面，設置頻率變化步長，間隔時間等參數，然后啟動試驗。儀器自動記錄頻差穩態值和行程的對應關系，繪制靜特性曲線，并計算非線性度，固有頻率死區和BP實測值等參數。
4.7 靜特性試驗參數設置
4.9同期試驗
試驗原理與目的：通過記錄機組頻率和電網頻率在合閘瞬間的頻率，相角，電壓判斷同期裝置的合閘條件是否滿足要求。
試驗連線：
1> 連接測試儀機組頻率信號至調速器“機組頻率”測量端子
2> 連接測試儀電網頻率信號至調速器“電網頻率”測量端子
3> 連接脈動電壓至測試儀“脈動電壓”測量端子
脈動電壓指電網PT二次測和機端電壓PT二次測的電壓差值，分別取兩個PT二次測的一根線組成脈動電壓，脈動電壓又稱為“滑差”信號。
試驗操作：完成試驗連線后，點擊軟件主界面的同期試驗選項，設置采樣頻率，最長記錄時間等參數，啟動試驗，儀器自動記錄合閘過程中的機組頻率，電網頻率，相角差，脈動電壓，同期合閘令和合閘斷路器狀態等信號，自動計算合閘瞬間的壓差，頻率差，相角差和導前時間等參數。
4.10仿真開停機試驗
試驗原理與目的：測試儀仿真實際運行的機組，所仿真的機組模型為儀器當前設定的仿真模型，使調速器和測試儀構成閉環的調節系統，記錄調速器的開機過程，計算開機時間和關機時間。
試驗連線：
1> 將儀器的“仿真頻率輸出”端子連接至調速器機組頻率測量輸入
2> 連接調速器導葉接力器行程至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
3> 若有漿葉接力器，則連接漿葉接力器行程信號至“漿葉行程輸入”測量端子
試驗操作：完成試驗連線后，點擊軟件主界面的仿真開停機試驗，設置采樣頻率和最長記錄時間等參數，啟動試驗，儀器自動按照仿真模型計算并輸出機組頻率，記錄導葉接力器行程等參數，給出機組開機時間和關機時間等結果參數。
4.11接力器開關規律試驗
試驗原理與目的：測試儀作為錄波裝置，記錄調速器接力器全開和全關過程，自動計算導葉接力器的全開和全關時間。
試驗連線：
1> 連接調速器導葉接力器行程至測試儀“導葉行程輸入”測量端子
2> 若有漿葉接力器，則連接漿葉接力器行程信號至“漿葉行程輸入”測量端子
試驗操作：完成試驗連線后，點擊軟件主界面的接力器開關規律試驗，啟動試驗，使調速器的接力器做全開全關運動，儀器自動記錄并計算全開時間和全關時間。
4.12 錄波器
測試儀作為錄波器使用時相當于一個微機錄波裝置，曲線展示形式如圖4.8所示，可以同時記錄最多6路電壓信號（或5路電流信號），2路頻率信號，2路開關信號（有源或無源），最大采樣頻率可以達到4KHZ。測試儀依據所采集的數據繪制信號時間曲線，并提供曲線分析工具。用戶可以將所繪制的曲線自動生產WORD試驗報告，還可以將數據導出成EXCEL格式數據進行二次加工。
將測試儀作為錄波器使用時，請注意信號輸入通道的輸入范圍，切勿使輸入的物理信號值超過通道的最大允許輸入范圍。
4.13 頻率發生器
測試儀作為頻率發生器使用時，相當于一個可以發生頻率的低頻采樣微機錄波裝置，儀器處于運行中時，可以50HZ／100HZ的采樣頻率采集儀器所有輸入通道的物理信號，并且在此過程中能夠改變頻率輸出通道的頻率值。
4.8 錄波曲線
4.14 關閉系統
點擊軟件主界面的“關閉系統”試驗選項時，儀器將自動關閉軟件系統，然后切斷儀器的內部供電，用戶需要重新啟動電源才能開啟儀器，此過程與計算機工作原理相同。
第五章 常見故障描述與處理辦法
1 軟件選擇的是電壓信號輸入通道，但是卻無法從電壓通道采集到數據
當儀器檢測到電壓信號輸入通道超過允許輸入的最大電壓值時，會自動切換至電流輸入檔位，如果要切換回電壓輸入檔位，請保證電壓通道的信號沒有超過量程，然后重新啟動軟件。
2 軟件選擇的是電流信號輸入通道，但是卻無法從電流通道采集到數據
當儀器檢測到電流信號輸入通道超過允許輸入的最大電流值時，會自動切換至電壓輸入檔位，如果要切換回電流輸入檔位，請保證電流通道的信號沒有超過量程，然后重新啟動軟件。
3 軟件運行正常，但是無法設置參數，無法進行試驗
帶電接線時可能會導致儀器內部采樣系統發生死鎖，此時按下復位按鈕，對儀器進行復位。或者重新啟動儀器電源。
4 儀器所保存的數據全部恢復至出廠數據
儀器存儲器發生了異常錯誤，所有的數據被全部復位至出廠設置
第六章 注意事項
1 連接輸入信號時，請一定注意信號的允許輸入范圍
2 如果發生緊急情況，請直接拔掉儀器的AC220V電源輸入
第七章 裝箱清單 
1、主機 1 臺
2、測試連接線 6 根
3、電源線 1 根
4、驅動光盤 1 張
5、5A/5V電流變換器 1 個
6、保險 2 個
7、說明書 1 本
8、出廠報告 1 份
9、合格證 1 張

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。
1. 發電電動機
發電電動機是既可用做發電機也可用做電動機的同步電機。
作發電機用時，其運行原理如下: 當勵磁繞組通以直流電源后，電機內就會產生磁場。水輪機帶動轉子轉動，則磁場與定子線棒之間有相對運動，就會在定子線棒中感應出交流電勢。這些線棒聯成三相繞組，則可在繞組出線端產生交流電動勢。
作同步電動機運行時，則在定子三相繞組加以交流電，三相交流電流通過定子繞組時就會在電機內產生一旋轉磁場，當轉子上的勵磁繞組加上勵磁電流，旋轉磁場就帶動轉子，并按旋轉磁場的轉速來旋轉。
由于水泵水輪機二種運行工況的水流方向相反，所以發電電動機二種運行工況旋轉方向必須相反。為此應使電動機運行時其旋轉磁場的旋轉方向與發電機運行時的旋轉磁場方面相反，這就需改變三相繞組相序排列，所以發電電動機需加裝相應的換相設備(換相刀閘)。
發電電動機主要由定子、轉子、上機架、下機架、推力軸承、導軸承、制動系統、高壓減載裝置、冷卻系統等部分組成。
2. 水泵水輪機
水泵水輪機包括水輪機和調速器、球閥等附屬設備和冷卻水系統、高壓氣系統等輔助設備。水泵水輪機本體由以下幾大部件構成：轉輪、主軸密封、水導軸承、導水機構、導葉、水輪機軸、中間軸、蝸殼、座環、頂蓋、底環、尾水管等。
水泵水輪機的水機的調相運行系統分壓水系統、水環排水系統、蝸殼排氣系統和尾水水位測量系統。
水泵水輪機
3.進水主閥
在水輪機過水系統中，裝置在水輪機蝸殼前的閥門統稱水輪機進水主閥。抽水蓄能電站一般都具有水頭高，壓力大的特點，進水主閥一般為過流球形形式，即球閥。進水主閥的作用：
(1) 對于一洞多機岔管引水的水電站，檢修時隔離機組與上游水道，保證機組檢修安全與其它機組正常運行。
(2) 對于高水頭水電站，因其水頭高，壓力大，導葉漏水量大，設置進水主閥可減少能量損失。當機組發生故障時，迅速關閉進水主閥，截斷水流，防止發生飛逸事故。
(3) 對于長引水管道的水電站，因其充水時間長，延長了機組的啟動時間。裝設進水主閥可縮短重新啟動時間，提高機組運行的靈活性和速動性。
(4) 投產初期，用做未投產機組壓力鋼管的堵頭，保證廠房安全。
4.調速器系統
水輪機調節系統是由水輪機調速器和調節對象(包括引水系統、水輪機、發電機及負載)共同組成的。
調節的任務是根據負荷的變化不斷地調節水輪發電機組的有功功率輸出，以維持機組轉速(頻率)在規定范圍內。
對調速器必需的要求是保證調節系統的穩定性和相當好的速度調節過程質量。
近年來，新投產的機組都采用了數字式電液調速器即微機調速器。調節參數的整定和修改都非常方便，運行狀態的查詢和轉換也很靈活。機組的開、停機規律可方便地用軟件程序實現。即停機過程可根據調保計算要求，靈活地實現折線關閉規律；開機過程可根據機組增速及引水系統最大壓力降的具體要求進行設定。而且便于直接與廠級或系統級上位機相連接，實現全廠的綜合控制，提高水電廠的自動化水平。
5.壓縮空氣系統
壓縮空氣系統由空氣壓縮裝置(空氣壓縮機及其輔助設備)、管道系統和測量控制元件三部分組成。
水電站壓縮空氣的使用主要有以下幾個方面：電站油壓裝置壓力油罐充氣，是水輪機調節系統和球閥控制系統的能源；機組停機時的機械制動用氣；機組作調相運行時轉輪室壓水用氣；檢修維護室風動工具及吹污清掃用氣；離相封閉母線的微增壓用氣和水輪機主軸檢修密封供氣等。
按照空壓機出口壓力等級，壓縮空氣系統可分為高壓壓縮空氣系統、中壓壓縮空氣系統和低壓壓縮空氣系統。
6.調相壓水系統
水泵水輪機在抽水之前，機組必須先作抽水調相工況運行。當機組抽水或抽水調相啟動時，需要靠SFC或BACK TO BACK進行逐步拖動，此時，利用壓縮空氣強制壓低轉輪室水位，使轉輪在空氣中旋轉，可以減少阻力，即減少電能的消耗，同時機組的振動也可以相應的減輕，機組轉速能快速達到額定轉速進行同期并網。機組調相運行中，需要轉向抽水時，轉輪室排氣之后打開導葉,工況即可轉換，提高了機組的響應時間。
機組作調相運行時的有功損耗與發無功功率有關，發電調相滿發時，轉輪在水中旋轉約為額定有功功率的15%左右，在空氣旋轉則為4%左右，由此可見，調相壓水的經濟效益是很大的。
機組調相時的壓縮空氣是從專用的氣罐中引來，強制壓低尾水管中的水位。氣罐最小壓力，必須等于轉輪室所要求壓低的水位與下游水位之差。