水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案

水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案编写：审核：批准:云南电力研究院2008年6月10日南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第1页共10页水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案1、试验目的对水电厂水轮机调节系统参数进行测试，为云南电网系统仿真研究提供与实际系统状况相吻合的水轮机调节系统模型，满足电力系统稳定计算的需求。2、技术标准和规程规范2．1、DL／T563-2004《水轮机电液调节系统及装置技术规程》。2．2、DL／T496-2001《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》。3、试验项目及方法3．1、调速器整机静特性试验3．1．1、试验条件蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式：切除人工死区（置零值）：置增益为整定值，频率给定为额定值；机组模拟并网(断路器位置信号短按),比例增益Kp、积分增益KI置最大值，Kp置零值。3．1．2、试验方法由调速器测试仪给调速器提供额定的机频输入信号，以开度给定将导叶接力器调整到50％行程附近。然后，将调速器处于自动运行方式，升高或降低频率使接力器全关或全开，单方向调整频率信号值，在导叶接力器每次变化稳定后，记录信号频率值及相应的接力器行程，分别绘制频率升高和降低过程的静态特性曲线。每条曲线在接力器行程10-90％的范围内，南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第2页共10页测点不少于8点。分别设定bp=4％、6％进行检测。3.2、数字调节器PID参数动态特性检测3.2、1、调节器KP、KI开环参数检测（1）试验条件及要求蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式；切除人工死区，或置死区为0.04Hz(必须记录，并验证当频率阶跃信号越过0.04Hz后，调速系统对频差的计算方式)，频率给定为额定值；机组模拟并网(断路器位置信号短接)，使用功率给定使主接力器处于试验所需要的开度处。要求厂家提供调速器传递函数及调节原理框图,及发电状态PID运行参数。（2）试验方法将bP=0%、KD=0%(或Tn置0)，KP、KI（或bt和Td）置于待效验值,对调节器加一频率阶跃信号（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz），记录PID调节器输出电压及主接力器行程。(1)Kp=、KI=、Kd=0∆f=±(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(2)Kp=、KI=、Kd=0∆f=±(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(3)Kp=、KI=、Kd=0∆f=±(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）其中一组为运行参数3.2.2、KD开环参数检测（1）试验条件蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式；切除人工死区：或置死区为南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第3页共10页0.04Hz(必须记录，并验证当频率阶跃信号越过0.04Hz后，调速系统对频差的计算方式)，频率给定为额定值；机组模拟并网(断路器位置信号短接)。（2）试验方法将bP=0%、KD=0%(或Tn置0),KP(或bt)置于已效验值，KI置于最小值（或Td最大值），KD(或Tn)置于待效验值,对调节器使加一频率阶跃信号（0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz），记录PID调节器输出电压及主接力器行程。(1)Kp=、KI=0、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(2)Kp=、KI=0、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）(3)Kp=、KI=0、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz、0.75Hz）3.2.3、Kp、KI、Kd开环参数检测（1）试验条件蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式；切除人工死区：置增益为整定值，频率给定为额定值；机组模拟并网(断路器位置信号短接)。（2）试验方法由调速器测试仪给调速器提供额定的机频输入信号，以开度给定将导叶接力器调整到50％行程附近。用调速器测试仪改变机组输入频率（0.25Hz、0.5Hz），记录频率改变后导叶接力器行程变化过程曲线及调节器输出电压。试验在不同的调速器P1D参数组合下进行,bP=0%(最小值),切除人工死区，或置死区为0.04Hz(必须记录，并验证当频率阶跃信号越过0.04Hz后，调速系统对频差的计算方式)。(1)Kp=、KI=、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz）南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第4页共10页(2)Kp=、KI=、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz）(3)Kp=、KI=、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz）3.2.4、Kp、KI、Kd闭环参数检测（1）试验条件蜗壳未充水，调速器处于自动运行方式；切除人工死区：置增益为整定值，频率给定为额定值；机组模拟并网(断路器位置信号短接)。（2）试验方法由调速器测试仪给调速器提供额定的机频输入信号，以开度给定将导叶接力器调整到50％行程附近。用调速器测试仪改变机组输入频率（0.25Hz、0.5Hz），记录频率改变后导叶接力器行程变化过程曲线及调节器输出电压。试验在不同的调速器P1D参数组合下进行,bP=4%,切除人工死区，或置死区为0.04Hz(必须记录，并验证当频率阶跃信号越过0.04Hz后，调速系统对频差的计算方式)。(1)Kp=、KI=、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz）(2)Kp=、KI=、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz）其中一组为带负荷运行参数3．3、开度给定扰动试验(无水)3．3．1、试验条件蜗壳未允水，调速器处于自动运行方式，切除人工死区（置0），或置死区为0.04Hz，频率给定为额定值，机组模拟并网(断路器位置信号短接)。3．3．2、试验方法由调速器测试仪给调速器提供额定的机频输入信号，以开度给定将导南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第5页共10页叶接力器在20％行程至80％行程之间进行调整，用调速器测试仪记录开度给定变化后导叶接力器行程变化过程曲线。试验在不同的调速器PID（二至三组）参数组合下进行。(1)Kp=、KI=、Kd=、bp=4%、dY=(50%-60%-40%）;(2)Kp=、KI=、Kd=、bp=4%、dY=(50%-60%-40%）;(3)Kp=、KI=、Kd=、bp=4%、dY=(50%-60%-40%）;3．4、频率阶跃扰动试验(并网)（1）试验条件机组带负荷稳定运行，调速器处于自动运行方式。（2）试验方法机组带60％-70％额定负荷左右，用调速器测试仪改变输入调速器的频率，模拟改变电网频率。用调速器测试仪记录频率给定改变前后的机组频率、机组出力、导叶接力器行程变化过程曲线。试验在不同的调速器PID参数组合下进行,切除人工死区（置0），或置死区为0.04Hz。(1)Kp=、KI=、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz）(2)Kp=、KI=、Kd=、df=±(0.25Hz、0.5Hz）以上试验必须在完成4.2.4的基础上才能进行，并据4.2.4测试结果决定最大频率扰动阶跃信号。3．5、甩负荷试验3．5．1、试验条件蜗壳充水，机组带负荷稳定运行：调速器处于自动运行方式。南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第6页共10页3．5．2、试验方法分别甩25%、50％、75%、100％额定负荷(或当前水头下最大负荷)，用调速器测试仪记录机组频率、机组出力、导叶接力器行程、蜗壳进口压力、尾水管压力变化过程曲线,记录试验调速器的空载PID参数，置死区为0.04Hz。4、试验准备（质量控制点）4.1、试验前，对所使用的仪器和设备进行验证，确认在检定周期内，信号正常，工作可靠。4.2、试验前，对被试验机组和设备进行：验证，确认工作正常，具备试验条件。4.3、试验前，对仪器设备的安装接线进行预备性试验检查，确认安装接线正确，信号正常，工作可靠。4.4、试验过程中，对试验条件和试验工况进行验证，确保试验条件满足要求，试验工况调整到位。5、试验仪器、测点布置及人员分工5．1、试验仪器说明5．2、测点布置调节器输出、机组频率，导叶接力器行程，机组出力、蜗壳进口压力、模拟机频信号（输出）。南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第7页共10页5．3、试验人员分工现场指挥：（电厂指定）工作负责人：（电厂指定）技术负责：（电力试验院）现场试验操作：（电厂当值运行人员或现场调试值班运行人员）仪器调试及操作：（电力试验院）参加试验人员：设备厂家技术人员、电厂当值运行人员（或现场调试值班运行人员）等。6、安全措施6.1、参加试验人员必须遵守《电业安全工作规程》。6．2、试验前，现场试验负责人应向参加试验人员交代安全注意事项。6．3、试验过程中，参加试验人员须服从统一指挥。6．4、所有运行操作由运行值班人员执行，参加试验人员严禁操作运行设备。6．5、负荷扰动及甩负荷试验前要有专人守在调速器操作柜（机械柜旁），做好手动运行准备，作好防止机组飞逸的安全措施。7、试验结束前必须收集及记录的技术资料7.1、引水系统技术资料水流惯性时间常数设计值：Tw=（s）7.2、水轮机技术资料型号：额定水头：m南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第8页共10页最大水头：m最小水头：m额定流量：m3／s额定转速：r／min水轮机最大出力：MW水轮机额定出力：MW水轮机额定出力：MW7．3、发电机型号：额定容量：MVA额定电压：kV额定电流：A额定转速：r／min额定频率：Hz额定功率因数：发电机最大功率：MVA机组转动惯量GD2:7.4、调速器及执行机构技术资料调速器初始模型（详细调节框图）及传递函数，由调速器生产厂家提供操作油压：MPa事故停机油压：MPa接力器行程：mm南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第9页共10页最大导叶开启速度VELOPEN－（每秒标么）最大导叶关闭速度VELCLOSE－（每秒标么）调速系统主要技术参数设置范围：比例增益=积分增益=微分增益=永态转差系数bP=转速死区IX=调速系统PID空载参数：比例增益=积分增益=微分增益=调速系统PID负载参数：比例增益=积分增益Ki=微分增益=永态转差系数bP=一次调频转速死区IX=*第7部分请电厂及厂家提供相关技术资料南方电网公司云南电网水轮机调速器和原动机参数别识现场试验方案第10页共10页8、水轮机调速器和原动机（水轮机）模型（GH）参数辨识结果8.1、水轮机调速器和原动机（水轮机）模型GH卡参数说明1－2卡片类型－GH3空格4－15母线名及基准电压16电机识别码17－22PMAX，最大原动机输出功率（MW）23－27R，调差系数28－32TG，调速器响应时间33－37TP，引导阀门时间常数38－42Td，软反馈时间常数43－47TW/2，水锤效应时间常数48－52VELCLOSE，最大水门关闭速度，每秒标么。标么值一个单位等于PMAX，必为正数53－57VELOPEN，最大水门开启速度，每秒标么。58－62Dd，软反馈环节系数63－68ε，死区，为相对于系统频率的标么值注：以上为PBA稳定计算程序提供的（GH）卡模型参数，未最终确定。