调速器试验指导.docx

资源描述

调速器试验指导.docx

《调速器试验指导.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《调速器试验指导.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

调速器试验指导.docx

调速器试验指导

调

速

器

试

验

指

导

书

1概述1　　

2依据标准1　　

3调速系统模型及基本参数2　　

4测试仪器3　　

5试验准备3　　

6试验内容及方法4　　

6.1静态试验4　　

6.1.1试验条件4　　

6.1.2控制方式切换试验4　　

6.1.3机频断线模拟试验5　　

6.1.4静特性试验5　　

6.1.5永态转差系数bp校验6　　

6.1.6人工频率死区校验8　　

6.1.7PID调节参数（bt、Td）的校验9　　

6.1.8PID调节参数（Tn）的校验10　　

6.1.9接力器最短关闭与开启时间测定11　　

6.1.10接力器反应时间常数Ty测定12　　

6.2空载试验13　　

6.3负载试验14　　

6.3.1试验条件14　　

6.3.2一次调频响应时间测试14　　

6.3.3一次调频动作死区测试15　　

6.3.4跟踪网频试验16　　

6.3.5甩负荷试验17　　

7试验组织与分工17　　

8试验安全措施及安全注意事项18　　

9试验计划时间及参加人员19　　

1 概述　　

为保证电网及发电机组安全运行，使并网运行机组随时适应电网负荷和频率的变化，提高电能质量及电网频率的控制水平，就必须充分发挥发电机组一次调频能力，依照《南方区域电厂并网运行管理若干指导意见》和《****发电机组一次调频运行管理规定（试行）》（以下简称为《规定》）的要求，并根据《DL/T496-2001水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》等相关标准，通过对****1号机组进行一次调频试验，检验机组一次调频功能，并在确保机组安全稳定运行的前提下，优化一次调频运行参数，以满足系统对其一次调频性能的要求，同时进行参数辨识研究试验，建立与实际调节系统相吻合的仿真模型，满足电力系统稳定计算的要求。

通过现场试验达到《规定》中所要求的一次调频试验机组应该达到的技术指标如下：

1）机组一次调频的频率死区控制在±0.034Hz以内；

2）机组的永态转差率一般为3％～4％；

3）水电机组参与一次调频的负荷调整幅度不应加以限制；

4） AGC与一次调频能够协调工作，不相矛盾；

5）机组调速器转速死区小于0.04％；

6）响应行为：

①本电站属于额定水头在　50米　及以上的水电机组，按规定其一次调频负荷响应滞后时间应小于3s；

②当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组一次调频的负荷调整幅度应在45s内达到一次调频的最大负荷调整幅度的70％；

③在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的60秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值应在理论计算的调整幅度±3％以内。

2 依据标准　　

2.1 《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》（DL/T496-2001）

2.2 《水轮机电液调节系统及装置技术规程》（DL/T563-2004）

2.3 《水轮机调速器与油压装置技术条件》（GB/T9652.1-2007）

2.4 《水轮机调速器与油压装置试验验收规程》（GB/T9652.2-2007）

2.5 《中国南方电网同步发电机原动机及调节系统参数测试与建模导则》（Q/CSG11402-2009）

3 调速系统模型及基本参数　　

1） PID调节器

图1PID调节器仿真模型　　

2）机械液压系统模型

图2机械液压系统仿真模型　　

3）基本参数

型号　　

BLW（S）T-PLC　　

制造厂家　　

武汉四创　　

测频方式　　

残压+齿盘　　

调节规律　　

PID　　

机械/液压转换装置　　

伺服比例阀（主用）+数字球阀（备用）　　

PID调节参数及整定范围　　

永态转差系数bp＝0～10％（分辨率1%）　　

暂态转差系数bt＝0～200％（分辨率1%）　　

积分时间常数Td＝1～20s（分辨率1s）　　

加速度时间常数Tn＝0～3s（分辨率0.1s）　　

主要调节性能　　

测频精度≤0.0015Hz　　

静特性转速死区ix＜0.02%　　

空载频率摆动值≤±0.15％（即±0.075Hz）　　

甩大于25%额定负荷不动时间：

≦0.2s　　

4 测试仪器　　

测点名称　　

安装部位　　

仪器名称　　

型号　　

精度　　

备注　　

发电机层　　

水轮机调速器测试系统　　

TG2000　　

下文说明　　

主接力器行程　　

水轮机层　　

位移传感器　　

DT-C　　

现场设备　　

蜗壳压力　　

水轮机层　　

压力变送器　　

麦克MPM480　　

0.2级　　

发电机有功功率　　

发电机层　　

功率变送器　　

FPWK-201　　

0.2级　　

发电机定子电流　　

交流电流变送器　　

FPA　　

0.2级　　

接力器摆动　　

水轮机层　　

千分表　　

本试验主要的试验仪器为“TG2000系列水轮机调速器测试系统”（以下简称TG2000测试仪），它包含一台测试仪和一台装有测试系统软件的便携式计算机。

1路机组频率输入，带隔离，允许输入范围为0.3V～170VAC，在50Hz附近测频分辨率为0.0025％。

测量精度：

50Hz±1Hz，0.004级；50Hz±5Hz，0.006级。

1路仿真机组频率输出，频率为1.9～99Hz，峰-峰值不小于26V方波。

在50Hz附近发频分辨率为0.0025％；发频精度在50Hz±5Hz为0.004级。

TG2000测试仪的信号发生器功能模块，可输出缓变和阶跃的频率信号，并能够对采集到的电网频率、机组有功功率、发电机定子电流、发电机机端电压、导叶开度（或接力器行程）等信号进行实时录波、保存，以进行试验后分析、计算调速器参数。

5 试验准备　　

5.1 由电厂提供与机组参数实测试验相关的技术资料，如《调速器系统用户手册及出厂试验报告》等，并负责与调速器生产厂家联系到电厂配合试验工作。

5.2 由****公司电力科学研究院（简称电科院）编制试验方案，并保证试验仪器、仪表合格，测试系统工作正常。

5.3 电厂参照电科院编制的试验方案做好试验前的准备工作。

5.4 电厂应有专人参加此次试验，配合电科院人员的现场工作，并负责与****公司电力调度中心沟通协调。

6 试验内容及方法　　

6.1 静态试验　　

6.1.1 试验条件

1）机组静止，蜗壳未充水，已做好安全隔离措施；

2）调速系统已按照水轮机调速器与油压装置试验验收规程进行了试验和调整，高压油系统正常，机械锁定解除，调速器具备运行条件。

6.1.2 控制方式切换试验

1）试验方法

按图3接好线，K1断开，K2合上；调速器现地自动，频率给定为50Hz，TG2000测试仪仿真机频50Hz，bp=4%，bt=28%，Td=7s，Tn=0.1s，Ef=0.2Hz，液压随动系统放大倍数为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度调节模式，机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。

操作调速器使其在机手动—电手动—自动相互切换，观察切换前后导叶开度是否稳定。

2）试验记录

序号　　

项目　　

接力器行程（%）　　

试验结果　　

切换前　　

切换后　　

变化值　　

自动→电手动　　

电手动→自动　　

自动→机手动　　

机手动→自动　　

6.1.3 机频断线模拟试验

1）试验方法

断开K2，模拟机频断线，观察调速器工作情况，有无报警。

2）试验记录

项目　　

接力器行程（%）　　

试验结果　　

前　　

后　　

变化量　　

断开机频信号　　

恢复机频信号　　

6.1.4 静特性试验

1）试验方法

按图3接好线，K1断开，K2合上；调速器现地自动，频率给定为50Hz，TG2000测试仪仿真机频50Hz，bt=5%，Td=1s，Tn=0s，Ef=0Hz，液压随动系统放大倍数为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度调节模式，机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。

分别设置bp=4%、6%，进入TG2000测试仪静态特性试验界面，设置好相应参数（导叶率定关系、调速器参数、试验点数、已经自动取点时间），自动进行开启和关闭方向的静特性试验，记录每次频率升高、降低稳定后的频率值、对应的接力器行程，并用千分表记录接力器的摆动值（仅记录频率升高或降低时接力器相对行程约为20%、50%和80%时3min的摆动值）。

注意：

需明确调速器由负载开度调节模式自动切换至负载频率调节模式的条件，以便进行相应设置，以确保试验过程中调速器调节模式保持不变；由于该调速器采用控制结构自适应和参数自适应调节，故要确保参数修改的正确性。

（在调速器检查参数修改的正确性）。

2）试验记录

试验时，人工设置的机组水头H=m；

阶跃+0.2Hz（由取点数确定，取16点时为0.2Hz），导叶开度稳定时间s。

调节参数设置记录：

原始值　　

设定值　　

6.1.5 永态转差系数bp校验

1）试验方法

分别设置bp=2%、4%、6%和8%，改变TG2000测试仪仿真频率信号，测量导叶接力器反馈某两个输出值Y1、Y2及其对应的频率输入值f1、f2，按下式计算各刻度下的永态调差率：

式中：

Ymax——接力器最大行程；

fr——额定频率，50Hz。

为确保检验精度，应选择25%和75%行程位置附近为实测点。

2）试验记录

调节参数设置记录：

原始值　　

设定值　　

bp=2%校验记录：

频率（Hz）　　

50.50　　

50.25　　

49.75　　

49.50　　

开方向导叶接力器行程（%）　　

关方向导叶接力器行程（%）　　

bp=4%校验记录：

频率（Hz）　　

51.00　　

50.50　　

49.50　　

49.00　　

开方向导叶接力器行程（%）　　

关方向导叶接力器行程（%）　　

bp=6%校验记录：

频率（Hz）　　

51.50　　

50.75　　

49.25　　

48.50　　

开方向导叶接力器行程（%）　　

关方向导叶接力器行程（%）　　

bp=8%校验记录：

频率（Hz）　　

52.00　　

51.00　　

49.00　　

48.00　　

开方向导叶接力器行程（%）　　

关方向导叶接力器行程（%）　　

数据文件名：

6.1.6 人工频率死区校验

1）试验方法

按图3接好线，K1断开，K2合上；调速器现地自动，频率给定为50Hz，TG2000测试仪仿真机频50Hz，bp=4%，bt=28%，Td=7s，Tn=0.1s，液压随动系统放大倍数为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度调节模式，机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。

分别设置Ef为0.02%（±0.01Hz）、0.04%（±0.02Hz）、0.06%（±0.03Hz）和0.08%（±0.04Hz），采用图4所示方法进行校验，在正和负转速阶跃之间变换起始阶跃，重复该试验，每个死区设定值下的完整试验由4个交替步骤组成，测得DB减去ix即为Ef。

图4Ef设值校验　　

2）试验记录

调节参数设置记录：

原始值　　

设定值　　

0.02%　　

0.04%　　

0.06%　　

0.08%　　

实测频率死区：

0.02%　　

（±0.01Hz）　　

0.04%　　

（±0.02Hz）　　

0.06%　　

（±0.03Hz）　　

0.08%　　

（±0.04Hz）　　

实　　

测　　

值　　

上扰　　

下扰　　

数据文件名：

6.1.7 PID调节参数（bt、Td）的校验

1）试验方法

按图3接好线，K1断开，K2合上；调速器现地自动，频率给定为50Hz，TG2000测试仪仿真机频50Hz，bp=0%，bt=28%，Td=7s，Tn=0s，Ef=0Hz，液压随动系统放大倍数为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度调节模式，机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。

采用时域法辨识参数，即通过TG2000测试仪仿真±0.10Hz、±0.15Hz、±0.20Hz的频率阶跃，记录调节器输出Ypid信号的相应过程（如5所示），每个频率阶跃重复三次。

图5调节器输出的过渡过程曲线一　　

图5中OBC为过渡过程曲线，将直线段BC反向延长，与时间轴（t轴）交于A点，与yu轴交于D点，则　　　　。

bt和Td可由下式计算得到：

2）试验记录

调节参数设置记录：

原始值　　

设定值　　

数据文件名：

6.1.8 PID调节参数（Tn）的校验

1）试验方法

按图3接好线，K1断开，K2合上；调速器现地自动，频率给定为50Hz，TG2000测试仪仿真机频50Hz，bp=0%，bt=200%，Td=20s，Tn=0.1s，Ef=0Hz，液压随动系统放大倍数为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度调节模式，机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。

采用时域法辨识参数，即通过TG2000测试仪仿真±0.10Hz、±0.15Hz、±0.20Hz的频率阶跃，记录调节器输出Ypid信号的相应过程（如6所示），每个频率阶跃重复三次。

图6调节器输出的过渡过程曲线二　　

Tn可由下式计算得到：

　　　　或　　　　（忽略τ值）

　　　　（微分衰减时间常数，改变T1v值后重新测试）

2）试验记录

PID数字调节器的采样周期为τ=ms；

微分时间常数T1v=s。

调节参数设置记录：

原始值　　

设定值　　

数据文件名：

6.1.9 接力器最短关闭与开启时间测定

1）试验方法

主配压阀行程限位置于整定值，电转行程限位置于整定值；远方/现地选择开关置于现地，机手动/自动/电手动选择开关在自动位置。

通过触摸屏直接设定导叶开度（0％&100%），由TG2000测试仪记录接力器动作过程。

取接力器由开度75%移动至25％和由开度25%移动至75％所需时间的两倍作为最短关闭和开启时间。

（注意：

若有分段关闭装置，将其退出工作。

）

2）试验记录

最短关闭时间　　

最短开启时间　　

数据文件名：

6.1.10 接力器反应时间常数Ty测定

1）试验方法

按图3接好线，K1断开，K2合上；调速器现地自动，频率给定为50Hz，TG2000测试仪仿真机频50Hz，bp=0%，bt=3%，Td=20s，Tn=0s，Ef=0Hz，液压随动系统放大倍数为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度调节模式，机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。

通过TG2000测试仪依次仿真±0.001Hz、±0.005Hz、±0.007Hz、±0.010Hz、±0.015Hz、±0.020Hz、±0.030Hz的频率阶跃，记录调节器输出、主配压阀和接力器的响应过程，每个频率阶跃重复三次。

2）试验记录

调节参数设置记录：

原始值　　

设定值　　

数据文件名：

6.2 空载试验　　

1）试验条件

被测试机组各系统及设备工作正常，具备开机带额定负荷运行的条件。

2）试验方法

将机频、调节器输出Ypid信号、接力器行程反馈信号和蜗壳压力信号接入TG2000测试仪，如图7所示；调速器自动，退出频率跟踪，频率给定为48Hz。

图7空载试验接线　　

远方开机至空载工况，待机组转速稳定后，通过触摸屏直接设定，将频率给定由48Hz改为52Hz，记录机频、调节器Ypid输出、主配压阀行程和接力器行程的过渡过程；待机组转速稳定后，将频率给定由52Hz恢复为48Hz，重复试验。

注意，调速器空载运行时为频率调节模式。

3）试验记录

超调量　　

波动次数　　

调节时间　　

48→52Hz　　

52→48Hz　　

数据文件名：

6.3 负载试验　　

6.3.1 试验条件

机组运行正常，调节控制系统稳定，各项动态试验均已完成，符合规程要求，具备开机带额定负荷运行条件。

6.3.2 一次调频响应时间测试

1）试验方法

按图8接好线，K1闭合，K2断开；bp=4%，Ef=0.06%，其它参数保持不变；调速器现地自动，频率给定为50Hz，退出频率跟踪，退出按水头限开度功能。

图8频率阶跃响应测试接线图　　

远方开机，待机组并网后，断开K1，合上K2；现地操作增、减按钮，将机组负荷设置为80MW。

通过TG2000测试仪分别于额定网频基础上施加正负阶跃（±0.1Hz、±0.15Hz、±0.2Hz、±0.25Hz）和斜坡（±0.1Hz/10s、±0.15Hz/10s、±0.2Hz/10s）扰动信号，每个模拟扰动信号持续150s，记录机组有功功率、导叶接力器行程和蜗壳压力的响应过程。

备注：

该项试验要在最高、额定和最低三个水头段下重复进行。

2）试验记录

调节参数设置记录：

原始值　　

设定值　　

试验记录表格：

扰动频率（Hz）　　

频率差　　

△f（Hz）　　

起始功率（MW）　　

扰动稳定后功率（MW）　　

功率调节量△P（MW）　　

负荷调节幅度（%）　　

负荷响应滞后时间（秒）　　

负荷调节幅度达90%时间（秒）　　

负荷调整稳定时间（秒）　　

阶跃　　

+0.10　　

-0.10　　

+0.15　　

-0.15　　

+0.20　　

-0.20　　

+0.25　　

-0.25　　

斜坡（10s）　　

+0.10　　

-0.10　　

+0.15　　

-0.15　　

展开阅读全文