K586电气柜原理使用说明书Word格式文档下载.docx

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—如果供电回路故障,就会有“电源故障”的指示,具体内容如下:

·

为USA、USB供电的转换器故障。

若输入或输出电压超过正常范围,电源模块中的继电器接点闭合。

在该电源前有LED故障指示灯。

—“MCB跳开”。

MCB内的一个辅助接点连至通用的故障信号指示回路。

—“电源A故障”。

用一个辅助继电器指示电源A的输出故障。

—在电压变送器单元（测频用）中电源故障指示电路。

如果内部电源电压偏离±

15V电源,继电器接点则闭合。

—功率放大单元中电源故障指示。

如果内部产生±

20V电源,则继电器接点闭合。

2.2DC／DC（AC／DC）变换器

变换器的用途是:

将DC输入电压变成调速器所需要的回路电压

具有隔离作用（将调速器内部电路和电站直流,交流系统隔开）

抑制来自直流电源或交流电源的瞬态电压

3主阀位移和导叶开度的测量

3.1在机械柜的主配压阀上,装有一个LVDT型位移传感器。

LVDT传感器含有一个差分变压器,其内含有一个可移动的磁芯,一个振荡器和调制单元。

LVDT传感器用于主配压阀位移的测量。

对于主配压阀位移的测量，采用±

10V的电压输出信号,-10V表示主配压阀位于全关位置，+10V表示主配压阀位于全开位置。

±

10V信号接至调速器的模拟输入通道。

3.2在接力器上，装有一个4～20mA输出信号MTS位移传感器，4mA表示导叶位于全关位置，20mA表示导叶位于全开位置。

4～20mA输出信号接至调速器的模拟输入通道。

4频率测量偏差

频率测量部分含有以下三部分:

—脉冲整形电路

—周期时间计数器

—PC程序

脉冲整形电路的作用就是将频率信号变为方波信号对其周期进行测量,使得与所测信号的电压值无关。

电压U1,来自机组电压互感器（PT）送至隔离变送器原边,付边电压U2径A1～A3

环节可产生方波输出信号。

该方波的高度一定,其频率值和发电机频率一致。

即使发电机没有励磁,该脉冲整形电路也会有正确的方波输出（残压不小于0.5V）。

DSTYW120电压变送器单元含有三路脉冲整形电路,通常使用两路,一路用于机组频率,一路用于电网频率。

来自脉冲整形电路的波形送至周期时间计数器,在AX670模拟量I/O板中有四个计数器,其中两个用于频率测量。

计数器的读数和置位由GET—AIRPC单元控制。

在每次复位后,计数器通过记录波形每周期内部时钟的脉冲数来测量频率信号。

GET—AIR元素每周期（50mS）执行一次。

如果频率较低,其周期值大于50mS,则记数器就不能记数。

来自GET—AIRPC元素的输出信号就被锁锭到上一个周期的记数值。

当频率低于20HZ时,就会出现这种锁锭情况。

GET—AIR有两个输出,一个是每周期的频率测量值;

另一个是10个周期的平均频率测量值。

如果机组是在大网中稳定运行,就使用该平均值作为频率测量值。

5PC程序的一般描述

5.1PC程序

PC程序是描述调速器功能最合适的文件。

详细的单元功能的描述请见PC—Elements。

要获得更进一步的信息,应搞清PC程序的结构,执行顺序及执行周期。

5.2程序结构

要优化微机系统的运行,PC程序不同部分的执行周期（采样时间）应该依据各种过程的要求来选定。

从功能的角度上讲,也需要将PC程序划分为若干段。

程序都是基于ControlModules（CONTRM）来建构的。

每个CONTRM的时间都是应该具体选定。

在调速器部分，使用了下述周期时间:

—10mS:

伺服放大环

—50mS:

频率测量,频率控制和测试功能。

—200mS:

操作模式,参数选择,MMI功能逻缉,故障监视。

—2000mS:

辅助电路

5.3数据库

数据库单元用于定义所选择的硬件模板、PC程序和输入,输出信号的连接。

除了定义输入、输出通道,数据库列表清单还定义了信号范围、操作模式及测量时间,这些量对于程序的功能都是必不可少的。

5.4参数列表

PC程序中含有大量可供修改的参数。

与电站有关的可供修改的参数就罗列在PC程序“参数列表清单”里且有专门的名称。

这些名称在PC程序中可以很方便地找到且可以检查这些参数是否正确。

6水轮机调速器的功能描述

6.1通常的控制功能

一般的功能指示可从方块图中的Appendix1中获得,当开度限制不作用时,系统算式如下:

POS.REF＝[（df＋dfo＋dp×

ep）×

（bgp+bgis）＋df×

bgd×

s＋FF〕×

F（x）

这里:

POS.REF＝导叶开度的期望值（G.V）

df＝频率偏差,f正常值－f实际值

dfo＝频率给定值（并网用）

dp＝功率偏差值（当用导叶开度反馈时＝dY）

ep＝永态转差系数

bgp＝比例增益

bgi＝积分增益

bgd＝微分增益

FF（前馈）＝功率（导叶开度）给定

f（x）＝线性化处理.功率－导叶开度

在微机里,信号是由实型数表示的,也就是说,分辨率和准确度不依赖于原信号值。

其值范围从原理上讲是0～100％。

对于频率偏差（df）,有:

频率为50HZ时,df＝0;

频率为0HZ时,有df＝＋1,在频率为100HZ时,df＝－1。

6.2与操作面板的接口

功率（导叶开度）的整定,PC—程序:

PC1.1.3

参考值的整定既可通过增加／减少按钮,也可通过拔码盘。

对于增加、减少功能,在PC程序中用积分环节实现。

即:

当相应的增/减控制按钮按下时，可进行增加或减少给定值。

当其中一个按钮被按下时（增加或减少按钮）,通过积分环节,其给定速度为60S走完全行程（0～100％）。

在按下按钮5s后,给定速度变成15s走完全行程。

整定的精度为0.3％。

当功率给定Po（Yo）按钮被按下时，表计上就有相应的指示。

当使用拔码盘输入时（PC1.1.3.11.1D＝1）,积分输出（PC1.1.3.21）将跟踪输入信号“BALREF”,然而,积分输出信号只有在限制区间OLL到OHL才有效（也就是0～100％）,通过手轮（拔轮）整定的值只有当执行按钮EXECUTE被按下后才有效。

通过把BCD码转化为实型数,手轮整定值的范围是0～100％。

在“手动方式”下,积分（PC1.1.3.21）输出将跟踪实际功率（开度）值。

（元素PC1.1.3.19—20）。

功率（开度）给定值在停机序列时使用一个缺省的功率／开度参考值。

操作人员也可根据需要将缺省值整定为一个新值。

注意:

当微机掉电后再启动时,功率（开度）参考值是0。

必须用手动方式置入新值。

如果没有置入新值的话,其给定值就为“低限”OLL。

（PC1.1.3.21:

8OLL）,也就是说:

等于空载位置或零功率给定位置（取决于反馈信号是功率还是开度）。

整定导叶开限给定值,PC—程序:

PC1.1.2

按动Y—LIM按钮,就可以进行导叶开限的给定了,同时,该开限值也可通过显示表计指示出来。

对于功率的限制值也是同样方式。

若在系统掉电后没有置入新值,开限值会自动设定为固定的Max-Limiter。

整定永态转差系数,PC程序:

PC1.1.4

通过操作面板可选择eP1或eP2。

当断路器合上时,通常自动选择eP1。

在频率有波动时,系统会自动切至eP3或eP4。

eP1（eP2）在断路器断开或超过整定时间后会自动切入。

频率给定fo,PC程序:

PC1.1.1

当断路器断开时,频率给定（通常是50HZ）可通过操作fo按钮及增加或减少按钮来进行整定（也可以通过远方增、减按钮来操作）。

频率给定的偏差值可通过修改积分环节的给定速率获得（PC1.1.1.5:

3D＝200S,对应100％频给偏差）。

最大、最小限制值也可以被整定（PC1.1.1.5:

7和:

8,D＝±

0.1对应±

10％的频给）。

功能块PC1.6.1～PC1.6.3含有一个波形发生器。

在进行频率阶跃响应试验时,可给出频率给定值的扰动量。

该功能通过PC1.1.1.6:

1值切入。

网频跟踪,PC程序PC1.2.4

在并网时,网频通常用作频给值。

电网频率的测量和发电机组频率的测量方式一样,在第四节“频率测量偏差”中有详细的描述。

给网频加上一个固定频率偏差量,就可得到给定值的偏差量,也就是说机频总比网频快0.05～0.1HZ,以有利于并网。

在手动并网时,操作了按钮“频率给定值”后,频率给定值fo就会投入。

在机组下一次启动时,电网频率会作为频率给定而重新投入。

指示表计PC程序:

PC1.1.5和PC1.3.4

通过操作面板上的按钮,以下变量可通过表计显示出来:

—功率给定（导叶开度给定）Po（Yo）

—频率给定

—开限给定

如果没有按键按下,则显示表计指示实际接力器行程。

PC程序和用于显示的信号之间的联系见PC1.3.4.

6.3斜坡给定值和永态转差系数

PC程序:

PC1.2.1

在进行功率（或开度）给定时,为避免其值的突变会通过前馈通道直接影响到导叶开度,采用斜坡输入方式。

可有三种不同的斜坡时间参数3～参数5供选择。

当断路器断开时,采用斜坡时间1（参数3）;

断路器合上时,选用斜坡时间2（参数4）;

在切到孤网运行时,选用斜坡时间3（参数5）。

在进行斜坡输入以前,先要选择是空载开度给定,功率（开度）给定还是孤网运行时的开度给定。

如果采用功率反馈,孤网运行的功率给定值就是实际功率输出;

如果采用开度反馈,则以预先整定的开度值作为给定值。

是功率反馈还是导叶开度反馈的选择由参数41“功率反馈选择”决定。

PC1.2.2

永态转差值ep1到ep4由参数Param6～Param9来整定。

注意该值是以百分数的形式给出。

ep的选择见PC1.2.2.2单元。

在单元PC1.2.2.1中,功率（开度）偏差被计算出来,然后乘以所选的ep值,见PC1.2.2.3。

6.4频率控制

频率输入PC程序:

PC1.3.1.

通过脉冲时间计数器,可得到所测频率在一个周期中的方波脉冲个数,由时钟频率为4MHZ,可直接算知发电机频率f是多少HZ。

见PC1.3.1.1单元,其输出FREQ即为所测频率值。

输出口MVFR为平均频率值输出,即:

在达到预先整定好的周期数后,输出所记录频率的平均值。

频率信号（f－50）*0.02即为频率偏差信号,df在OHZ时是1.0,在50HZ时为0,在100HZ时为－1.0。

df信号在仿真功能加入时可作为频率偏差信号（当模拟孤网运行时）。

PID控制器,PC程序:

PC1.3.2

系统偏差DEV＝df＋dfo＋dp×

ep进入P和I控制,是由乘法器（PC1.3.2.3）和（PC1.3.2.8）实现的。

为了避免在给定值改变时给系统带来的不必要的冲击,只有df与微分D部分相连（PC1.3.2.1）。

P、I、D参数（bgp,bgi,bgd）在参数选择块中进行选择。

参见6.5。

微分单元,PC1.3.2.1,传递函数如下:

K·

TdS

1＋S·

Tf

其中,K＝bgd值（微分增益）

Td＝1S,常数

Tf＝0.1S,常数

微分的输出限制在±

1

比例单元（P部分）,PC1.3.2.3,增益为bgp,无限制

积分单元（I部分）,PC1.3.2.8,传递函数如下:

K／STi

其中:

K＝bgi值

Ti＝1s,常数

来自积分环节的信号用于限制控制输出信号。

积分高限OHL,是最大限制值,与〔前馈信号FF＋P部分的输出值＋I部分输出值〕取最小值;

积分低限OLL,是最小限制值与〔FF＋P＋I〕取最小值;

来自P、I、D的输出信号和前馈信号FF综合,见PC1.3.2.4～9单元。

在开机、停机过程中,当调速器在手动方式时,POS.REF信号则跟踪实际接力器行程或功率值。

将实际值与（FF＋P＋I）的最小值送入积分环节的输入端BALREF,因此迫使PID＋FF信号与实际值一致。

线性化处理和限制功能,PC程序:

PC1.3.3

若调速器采用功率反馈,则有必要补偿功率和导叶开度之间的非线性关系。

在另一种情况,当功率给定值变化时,通过FF（前馈通道）,其变化值会直接作用在导叶开度上,从而不能得到期望的功率变化值。

那么,期望的功率值则在过一会后通过PI控制单元的作用而获得。

P-Y补偿是通过线性化处理功能来实现的,其PC单元是:

FUNG-2VPC1.3.3.5。

静水头划分为三个区间,XTABn,功率值划分为10个区间YTABn,则接力器行程ZTABn,可分为30个区间。

在这些区间中的值采用线性插值法。

图5是一个水头下的插值区段。

在PC1.3.3.2～4,给出了XTAB,YTAB和ZTAB值。

注意:

ZTAB的值输入10,20,30端必须是1.01;

ZTAB的值输入1,11,21端必须是－0.01,以保证限制功能正确地实现。

再者,XTAB（n）和XTAB（n）必须分别小于XTAB（n＋1）和YTAB（n＋1）。

若没有采用功率反馈,则P-Y线性化处理功能就不需要,通过PC单元PC1.3.3.6,就可越过该插值函数。

PC单元PC1.3.3.7用于开机-停机位置给定值的切换。

用于开机的给定值是参数11“起始位置1”（STPI）,用于停机的给定值是参数15“停机位置”。

停机位置通常是－5％给定位置。

负向给定的目的是保证在完全停机时导叶仍能保持在关的位置。

“负向给定”不能用于比例阀,如果用比例阀,给定值为0.0。

PC1.3.3.8斜坡单元用于整定执行机构通常的速率。

参数31,32是分别用于整定开启、关闭速率的（即每秒钟走多少行程）。

6.5参数选择和开度限制

运行模式的选择,PC程序:

PC1.2.5

采用这一功能旨在检测出电网频率非正常的变化。

在这种情况下,需要切至另一套PID控制参数和另一组永态转差值,用于改善调速系统的动态特性。

如果有频率偏差或其偏差在整定范围之内,（见比较单元PC1.2.5.1和PC1.2.5.6）,则调速器在平稳方式运行,若偏差超过上述范围,则工况由“平稳运行”切至“波动运行”。

若频率偏差在给定时间内大于某值,比如:

在3s内大于±

0.8HZ,则系统在“孤网”工况下运行。

若频率恢复到正常变化值,经过一定时间后,系统会返回到“平稳运行”工况。

其时间在单元PC1.2.5.4中整定。

在“波动运行”工况和“孤网运行”工况下,分别切入ep3和ep4。

PID控制器的参数整定,PC程序:

PC1.2.6

四组不同的运行工况,对应四种不同的PID参数:

－当断路器断开,在空载工况下,选择参数组1

参数组1（Param19BGP1,Param24BGI1,Param27BGD1）

－其余参数组切除,只在“平稳运行”工况下,所选参数组值为Param20BGP2,Param25BG12和Param28BGD2。

－在“波动运行”工况下,参数组值为Param21BGP3,Param26BG13和Param29BGD3。

－在“孤网运行”工况下,选择参数组4。

BGP,BGI的选择与导叶开度有关,而BGD是个常数。

导叶开度与BGP或BGI的关系如下所示:

BGX＝Y*BGXA＋BGXB,（X＝P,I）

Y为导叶开度

如果不希望实现切到“波动工况”或到“孤网工况”的运行,可通过设置参数Param42BlockDist.op.D＝0或Param43Block＝0（见PC1.6.2.3的输入2和输入3）。

导叶开度限制,PC程序:

PC1.2.3

在开度限制变化时或在自动开机过程中,PC1.2.3.2斜坡单元的作用就是用于缓冲接力器的动作。

在自动开机过程中,斜坡单元最高限的输出变为开机开度1（POS1）。

当开机开度2投入时,强制控制停止,导叶开度以一定的斜坡速率变为开度2（POS2）值。

在并网后,单元PC1.2.3.1切至开度限制给定值,则Max-Lim也变至该值或变至固定的开度限制值（固定最大开限）,其值总是整定到最低值。

在PC单元PC1.2.3.3中,实际功率反馈与给定功率最大限制值Param13比较,若两者相等,则实际功率值／导叶开度值就作为最大限制值。

若断路器已经合上,且在“孤网运行”工况,则将“负给定值”Param15用作最小开限,否则,将Param14作为最小开限值min-lim。

在PC1.2.3.11单元中,将实际功率反馈值与整定的功率最小开限Param16作比较,如果两者相等,就将实际功率值／导叶开度值用作最小开限min-limiter。

最小开度限制的设置用于防止进相工况的发生和禁止水轮机组运行一个小开度的振动区。

最大Max和最小MIN限制的输出送入积分环节PC1..3.2.8。

6.6伺服环

PC1.4

在这个电路中,将“位移参考值”与导叶开度信号进行比较,所得偏差信号送入电液转换器,使电转器根据偏差值和极性偏离平衡位置。

电转器的位移会使调速器的辅助接力器（或导叶开度）朝开方向或关方向移动。

辅助接力器（或导叶开度）的动作速度与电转器的移动成正比。

在调试时,若在进行阶跃于扰时想得到理想的阶跃响应过程,可调整参数33“伺服环增益”。

若送入电转器的控制信号是非线性的,可通过一曲线进行校正。

FUMG-IV（见PC1.4.12）。

模拟量输出模块输出的控制信号通常是±

10V。

10V的控制信号通过比例阀功率放大板来驱动伺服比例阀。

6.7逻缉功能

自动／手动功能,PC程序:

PC1.5.1

开机／停机,PC程序:

PC1.5.2

开机过程的描述见第二部分“操作使用说明”。

在发电机断路器合上几秒钟后（可整定）,最小开限投入（PC1.5.2.17）。

故障信号及监视,PC程序:

PC1.5.3

通过检查开度控制值和实际开度值的偏差,可以检测出液压伺服系统是否故障。

如果在至少10秒时间内偏差大于正常范围的10％,则发出导叶伺服环故障信号（FaultGVactloop）.

在PC1.4.3,GET-AIR单元中,通过执行ERROR功能,可对位移传感器进行检测。

如果传感器输出信号超过其正常工作范围,则发出传感器故障信号。

可对功率变送器进行检测。

如果功率变送器测量值超过预先整定的最大及最小值（在PC1.5.3.5中整定）,则发出功率变送器报警信号。

在监视系统中,在开机令发出20秒后,可保证机组频率测量值在正常范围之内,否则,会发出FaultGen.frequeney即:

机频故障信号。

在停机伺服阀回到停止位置后,故障信号消失。

在机组启动后,就开始测量、监视网频信号。

如果网频信号故障,则发出“网频故障信号”。

来自液压部分或油压装置接点的低油压信号是开关量输入信号。

当停机阀在停止位置,并且经过一定的整定时间该阀已变至工作位置,则不发出该信号。

"

调速器故障信号”会使系统切至手动位置。

当停机时,不发出该故障信号。

若断路器断开或在“孤网运行”工况,则发出“故障2”信号,会导致一个快速停机。

如果该故障信号仍然存在,机组仍可在手动方式下继续运行,按动信号复位按钮,“快速停机”信号消失。

在数字量输出板的小前门上,有各种故障信号指示灯（发光二极管指示）。

这些信号可自保持住，只有按动复位按钮后方可消除。

6.8测试端子

PC1.7.

要简化内部PC变量的记录过程,可预选10个参数值,可方便地接至一个模拟通道的输出（4～20mA）。

当参数改变时,量程也会自动随之而变。

当改变PC1.7.1输入端1的值时,可选择期望的变量。

变量1的值如:

1＝A1,2＝A2等。

PC程序PC1.7仅用于测试功能。

在正常运行时,应设置PC1.7:

1,D＝0。

6.9跟踪手动

PC程序：

PC1.8

当调速器处于手动或电手动运行方式时，调速器将根据系统频率和接力器行程自动计算当时的功率给定值。

当机组处于空载时，计算出的功率给定值为空载开度；

当机组处于带负荷运行时，根据系统频率和接力器行程自动计算当时的功率给定值，此值不小于空载开度。

调速器有两种不同的运行方式：

——自动运行方式

——手动运行方式

7.1自动运行方式（AUTO）

导叶开度完全由调速器电气部分控制。

即使导叶开度被电气开限所限，调速器仍可在自动方式运行。

在自动运行方式，可有以下几种不同的操作条件：

自动

空载

负载

现地控制

远方控制（或成组控制）

7.1.1空载运行

当水轮发电机组断路器处于断开状态，即为空载运行状态。

当机组转速被调节到额定的频率值时，导叶开度则在空载开度Ynl。

在空载运行时，第一套控制参数（bgp1，bgil和bgdl）切入。

空载开度的给定值Ynl和控制参数可通过QMA223软件包的支持来进行修改。

详见“HPC640水轮机调速器调试手册”。

在空载运行时，通常使用永态转差系数epl。

7.1.2负载运行

-现地操作

机组断路器闭合，即进入负载运行状态，同时自动完成以下步骤；

第二套控制参数（bgp2,bgi2,bgd2）切入；

功率（开度）给定切入；

永态转差系数ep1切入；

频率给定为0（相对值）；

导叶开度主要由功率给定（导叶