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SAFR2000水轮机调速器基本介绍(ppt 76页)

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水轮机微机调速器PPT课件

水轮机微机调速器PPT课件
机组的运动方程
分析：f不变→机组转速恒定（f=np/60） →角速度增量不变→水轮机主动力矩与 发电机阻力矩平衡→调节水轮机输出主 动力矩→调节水轮机输出功率→调节水 轮机流量→改变导叶开度
2021/3/12
12
水轮机调节系统的特点
水轮机调节系统是由水轮机调速器和调节对象(包括引水系统、 水轮机、发电机及负载)共同组成。水轮机调节系统与其他原动机调 节系统相比有以下特点:
➢ 通道Y是机械液压系统的输出通道，它输出的是接力器的位移，也是 调速器的输出信号。
2021/3/12
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反馈通道
与前向通道信息传递方向相反的通道，反馈通道有2-1, 3-1. 2-2, 32和3-3。例如，反馈通道3-1是接力器位移Y经过电肌转换装置转换为电 气量或数字量，再送给微机((PLC)调节器作为反馈信号的通道。
FX2N PLC
水轮机微机调速器
2021/3/12
1
❖ 水轮机微机调速器国内外发展动态 ❖ 可编程控制器的发展现状与特点 ❖ PLC水轮机微机调速器的系统结构 ❖ 水轮机微机调速器静特性分析
2021/3/12
2
水轮机微机调速器国内外发展动态
2021/3/12
3
❖ 水轮机调速器作为水电站的重要控制设备，历来受到水电界的关 注和重视。众所周知，调速器曾经历了机械液压型、模拟式电气 液压型的漫长历史。电液调速器大都采用了PID调节规律，在性 能上有很大的提高，但是由于它仍用模拟组件或数字电路来实现 其调节规律，故硬件线路复杂，维护也不方便，可靠性受到一定 的影响。同时水轮机调节系统是一个非线性、时变、非最小相位 系统，要想保证系统在不同的工况下都具有优良的动态品质是非 常困难的。
须具备的主通道，包括通道u/N、通道y1和通道Y。

SAFR-2000H说明书-2012-10-24

SAFR-2000H说明书-2012-10-24

NARISAFR-2000H水轮机调速器说明书斯登沃代二级(合同号:2011-00079-SLSD)国网电力科学研究院南京南瑞集团公司水利水电技术分公司二〇一三年一月一、 SAFR2000H水轮机调速器运行及操作1.1 装置的上电打开前门，可看到装置开关操作层如下图：各开关对应关系如下：DK1：装置交流输入开关；DK2：装置直流输入开关；DK3：DC24V开关电源（左边）输入开关；DK4：DC24V开关电源（右边）输入开关；DK5：PCC电源开关；DK6：触摸屏电源开关；图1-1：装置开关上电顺序：一般先上交流（往上扳开关DK1），注意观察，参见图1-3，两个电源及信号转换模块指示红灯亮，电源监视继电器JD2（左数1）红灯亮。

然后上直流（往上扳开关DK2），注意观察电源监视继电器JD1黄灯亮。

开启DK3，左边DC24V电源指示灯（OK）亮，开启DK4，右边DC24V电源指示灯（OK）亮。

开启DK5， PCC电源模件（最左边）三个指示灯（+5，+12，-12）亮，电源监视继电器JD3黄灯亮，中间智能切换继电器显示屏液晶亮，有显示。

开启DK6，触摸屏上电，有显示。

PCC模块上电后正常情况下，电源模件三个灯亮，主机模件RUN灯亮，打开模件前盖，右边四个灯下面两个应不停闪烁（表示和触摸屏通讯正常），开入模件指示灯应和相应的开关量输入对应，开出模件指示灯应和相应的开出对应（第9个灯应常亮）。

若主机模件故障灯（红色）亮，表明系统故障停运，需要掉电重新启动。

图1-2：PCC 模块示意图1.2 装置的面板操作BS4投入拔出复归投入手动增加 减少自动锁锭控制紧急停机导叶控制控制方式现地 远方Auto Manual Dec.Inc.Set Reset On Off G.V ControlEmergency Lock control Control ModeLocal RemoteBS3AN2AN1BS2BS1（加防护罩）图1-3：PCC 模块示意图面板操作图如上所示：手自动切换把手：用来进行调速系统手自动切换，切换后调速器触摸屏上有相应显示，同时监控系统能接收到切换信息。

水轮机调节ppt课件

水轮机调节ppt课件
10
水轮机的调节系统具有以下特点： 水轮机的工作流量较大，水轮机及其导水机构的尺寸也较大， 需要较大的力才能推动导水机构，因此，调速器需要有放大元件 和强大的执行元件(即前述的接力器)。 水轮发电机组以水为发电介质，水有较大的密度，同时，水电 站的输水道一般较长，其中的水体有较大的质量，水轮机调节过 程中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤)，从而给水轮机 调节带来很大困难。 对于轴流转桨式水轮机的导叶和转轮叶片、水斗式水轮机的喷 嘴和折流板、带减压阀的混流式水轮机等，需增加一套协调机构， 对两个对象进行调节，使调节更为困难。
11
02
水轮机调节的基本概念
12
12
水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可见下图
导水机构
水能 QH
机组
执行元件
放大元件
电能 UIf
给 定 f
f
测量元件
反馈元件
水轮机调节系统方框图
13
13
图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到 新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性 称调节系统的动特性。
若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平 衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态， 亦与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。
例如： 电能频率的变化将引起用电设备电动机的转速变化，从
而影响电钟计时的准确性、车床加工零件的精度、布匹纤维 的均匀性等等。我国规定的电力系统频率为50Hz，其偏差， 大系统不得超过±O.2Hz，小系统不得超过±0.5Hz。

SAFR-2000H水轮机调速器电气柜 用户手册 V2.0

SAFR-2000H水轮机调速器电气柜 用户手册 V2.0

NARISAFR-2000H水轮机调速器操作说明书（V2.0）南京南瑞集团公司水利水电技术分公司目录第一章概述 (1)第二章技术条件 (2)1.存储和运输条件： (2)2.过程接口条件： (2)3.水轮机的水力条件： (2)4.运行环境条件： (3)5.压力油技术条件： (3)6.液压装置技术条件： (3)第三章技术指标和功能 (4)3.1 技术指标： (4)3.1.1 电液调节装置的静态特性： (4)3.1.2 水轮机调节系统的动态特性： (4)3.1.3 装置的可靠性指标： (4)3.1.4 装置的电磁兼容性能指标： (5)3.1.5 装置的工作模式切换产生状态扰动的技术指标： (5)3.2 装置功能： (5)3.2.1调节控制功能： (5)3.2.2 实时诊断容错及故障保护功能： (6)3.2.3 智能调试功能： (7)3.3 技术参数： (7)3.3.1改进型并联PID调节装置的频率环调节参数调整范围： (7)3.3.2 永态转差率Bp调整范围： (7)3.3.3 人工转速死区调整范围： (7)3.3.4 电气开限调整范围: (7)3.3.5 频率给定调整范围： (7)3.3.6 功率给定调整范围： (7)3.3.7 调速器双路供电电源装置的技术规格： (8)3.3.8 电气装置输入信号规格： (8)3.3.9 开关量输入信号： (8)3.3.10 通信总线物理层规约： (8)3.3.11 柜体尺寸： (8)第四章系统结构和配置 (9)4.1基本配置 (10)4.2主要元件功能介绍 (10)4.3系统特点 (14)第五章工作原理 (15)5.1NARI-PID2控制算法 (15)5.2变结构、变参数的自适应控制策略 (15)5.3容错控制策略的实现 (16)5.4水轮机调速器控制软件的实现 (16)第六章装置调整、试验、运行与维护 (18)6．1装置调整 (18)6．2装置试验、运行 (19)6．3装置的维护 (23)第七章水轮机调速器实时监控系统 (26)7．1系统概述 (26)7．2系统无水试验 (26)7．3系统有水试验 (39)7．4系统运行监控 (45)7．5状态报警窗 (45)7．6信息窗 (46)7．7设置窗 (47)7．8开关量窗 (48)第一章概述SAFR-2000H系列水轮机调速器电气调节装置是应用现代控制理论与微电子技术相结合的一种新型水轮机调节控制器，它是基于可编程计算机控制器（PCC）和实时操作系统支持的水轮机调速器。

水轮机的调速设备PowerPointTEMPLATE

水轮机的调速设备PowerPointTEMPLATE
v 通常主配压阀的直径与通向主接力器的油管直径相 等。通过主配压阀油管的流量为：
Q=Vs/Ts Ts为导叶的直线关闭时间。 则由管内油的流速(4~5m/s)确定油管直径d。 v 大型调速器以主配压阀的直径为表征而组成系列， 计算出d以后，就可以查表选择调速器型号了。 v 对于双调节的转浆式水轮机，通常使转轮叶片的主 配压阀直径与导水机构的主配压阀直径相等。
水轮机的调速设备PowerPointTEMPLAT
E
2020/11/26
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
第四章 水轮机的调速设备
一、水轮调节的任务
系统负荷变化→系统电压发生变化→发
系
电机励磁装置动作→发电机的端电压恢
统 复并保持在许可范围内。
负
荷
变 化
系统负荷变化→系统电流的频率f发生变 化，由于f是磁极对数p和转速n的函数→
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
（3） 油压装置的选择
v 油压装置的工作容量以压力油罐的总容积为表征，故首先
应按经验公式求出压力油罐的总容积Vk：
Vk=(18~20)Vs
对于HL水轮机
Vk=(18~20)Vs+(4~5)Vc 对于ZZ水轮机
Vs和Vc分别为前面计算出的接力器容积。
件。调节性能优良，灵敏度和精确度高，成本低， 便于安装调整。目前还有不少电站在使用。 v 微机调速器：用工业控制计算机代替电子调速器， 赋予了调速器更多的控制功能，性能更优良。
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
数字式电液调速器监控系统主界面
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
第三部分：额定油压

水轮机调速器培训课件

水轮机调速器培训课件

油压装置系列 油压装置型号由三部分组成，中间用横 线隔开，形式为：
油压装置系列 例：YZ-20A/2-40，表示为分离式油压 装置，压力油箱总容量为20m3，两个 油箱，额定油压40×105Pa(4.0Mpa)， 第一次改型产品。 HYZ-4，表示组合式油压装置，压力油 箱容积为4m3，一个油箱，额定油压为 2.5MPa。 无第三部分表示压力油罐数为一个，额 定油压小于2.5MPa，油压装置系列型谱 见表。
水轮机调节的任务是通过调速器来完成 的。调速器可分为手动调节和自动调节 两种。手动调节是通过运行人员手动方 式进行调节 ，当发现机组转速有偏差 时，操作机械传动机构改变导叶开度， 使机组转速恢复到规定的数值，这种情 况可由以下的方框图表示：
水轮机调节的任务
导水机构
水能 Q、H
机组
电能U、I、f
电力系统
三、调速器的相关参数、类型、 系列
1、调速器的类型 （1）根据测速元件的不同，调速器可分 为机械液压型与电气液压型和微机液压 型调速器三大类。 （2）按调节机构数目不同，分为单调 节和双调节。
单调节：接力器只调节导叶开度， 如ZZ、XL，但当尾水管水击压力不 足安放空放阀时，为双调节；双调 节：接力器调节导叶开度、叶片装 置角，调节针阀行程、折流器，如 CJ。（3）按调速器容量大小不同， 可分为大型与中小型调速器。
二、水轮机调速系统的组成及作 用
一般由调速柜、接力器、油压装置三 部分组成。 1、调速柜 控制水轮机的主要设备，能感受指令 并加以放大，操作执行机构，使转速 保持在额定范围内。调速柜还可进行 水轮机开机、停机操作，并进行调速 器参数的整定。
2、接力器 调速器的执行机构，接力器控制水轮机 调速环（控制环）调节导叶开度，以改 变进入水轮机的流量。 3、油压装置 由压力油罐，回油箱，油泵三部分组成。 中小型调速器的调速柜，接力器和油压 装置组合在一起，称为组合式；大型调 速器分开设置，称为分离式。

SAFR2000水轮机调速器



信息窗的界面如图所示：


信息窗用来显示系统的主要控制量及内部参数的当前值。窗口左右对称，分 别显示A、B两套系统较为详细的状态信息。 显示的信息包括：电网频率、频率给定、机组频率、机组转速、导叶给定、 导叶行程、轮叶给定、轮叶行程、稳零积分、电气开限、空载开度、转速备 用、导叶输出、轮叶输出、运行水头、功率给定等内部参数。
2.6 微机测速装置
2.61 概述


一般微机测速装置通常以发电机残压或永磁机电压为测量信号，要求被测 量信号具有一定幅值以上的较为理想的正弦波。发电机转速较低时，其正 弦波的幅值及波形通常难以满足要求，在机组刹车时波形畸变可能更甚。 因此，这类测速装置在机组刹车以及低速运转的情况下，其转速测量的准 确性和可靠性就会降低,如果装置软件处理不够完善，甚至会出现误动作。 WJCS-2000型微机测速装置使用先进的测量元件（感应齿盘和接近开关） 构成转速测量通道，将发电机的机械旋转转换成脉冲信号，这就使得转速 的测量与控制变得简单、可靠，彻底地从根本上解决了常规测速和一般微 机测速的缺陷和不足，真正做到了全范围测速，即从低转速情况下机组的 蠕动，到高转速情况下机组的过速，均能进行精确的监测。另外，当测量 元件（接近开关）掉电或发生其它故障时，单片机能进行自动判断，并将 转速测量信号切换到永磁机或残压测频,仍能保持一般微机测速装置的常 规运行,大大提高了WJCS-2000型微机测速装置的容错功能和可靠性。
第一部分 水轮机调速器概述
调速器的工作原理


现代水轮机分为冲击式水轮机和反击式水轮机两 大类。
反击式水轮机有混流式、轴流式、贯流式等 冲击式水轮机有水斗式、斜击式和双击式等

调速器与机组构成水轮机调节系统，调速器是调 节设备，机组是被调节设备，调速器是作用于水 轮机的，为水轮机服务。

水轮机调速系统的工作原理ppt课件

当系统负荷升高同理。
p 0
0 p 0
上节课知识回顾：
问题：
如果系统负荷降低， 接力器调节导水机构，还 没有使Mt=Mg，硬反馈 就使针塞与转动套回到了 相对中间位置，调节系统 会如何动作？
系统会多次调整， 最终停止。
p 0
0 p 0
上节课知识回顾：
结论：
有差调节：经过一个调节 过程后，机组转速不能回 到原来的转速下平衡，而 是回到一个新的转速实现 平衡。
作业：
三、总结
1、调速系统是如何引入软反馈与硬反馈的？ 引入后起到了什么作用、存在什么问题？
第三节 水轮机调速系统的工作原理 1、什么是单调节调速系统？
2、系统组成：离心摆、引导阀、辅助接力器与主配 压阀、主接力器、反馈锥体、调差机构P16、转速 调整机构P17、硬反馈杠杆、缓冲装置（软反馈元 件）。
第三阶段： 转速下降，引导阀转动套随之下移，此时，缓 冲阀上下腔油压在节流孔作用下已达平衡，从 动活塞在自身弹簧回复力作用下向下回中，通 过连杆作用，带动引导阀针塞下移，与转动套 回到相对中间位置。
但由于所有环节都没有使接力器左移（即增加 水轮机有效进水流量），因此：
机组转速继续降低……进入下一个调节周期
k端上移-- f端下移
---缓冲装置主动
活塞受向下的力，
使从动活塞上移,
推动引导阀针塞上
k
移与转动套回到相
对中间位置以上，
使接力器停止移动。
使Mt = Mg
接力器停止移动
后，受活塞弹簧
及节流孔排油的
作用，主、从动
活塞逐渐向中间
位置回复，同时
k
使引导阀针塞稍
有下移。
引导阀针塞下移 的结果是什么？

SAFR-2000型水轮机调速器

水轮机调速器说明：SAFR-2000型三十二位双微机双通道水轮机调速器，主要适用于混流式、轴流式、贯流式水轮发电机的转速调节及有功功率调节，采用双微机双通道冗余控制结构，并配有大屏幕真彩液晶显示屏。

功能：1、具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能；2、具有频率调节模式、功率调节模拟及开度调节模式，并依据不同工况自动选用；3、全中文信息集成显示，模拟数字显示一体化；4、保证水轮发电机开机、停机、并网及增减负荷；5、无冲击进行手动/自动的相互切换及双机切换；6、在空载运行时使机组频率按预先设定的频率差自动跟踪系统频率；7、自动水头和人为水头设置；8、按水头变化实时实现桨叶、导叶协联；9、具有电气开度限制，可调整与机械开限构成双重保险；10、具备现地控制和上位机控制双重功能，切换时无拢动；11、其它如零漂补偿，按工况修正有关参数，人工失灵区等。

实时诊断容错及故障保护功能：1、采用两套安全相同的微机系统（A、B）互为备用，通过故障自诊断进行双机切换，切换过程负荷无扰动，严重故障时（如伺服阀卡）可自动切换至手动运行。

2、实时自动诊断机频及系统频率，自动提示故障类别。

3、行程容错。

实时自诊断导叶、轮叶行程输入，自动提示故障，保证机组自动稳定运行。

4、水实容错。

实时自动诊断水头输入，自动提示故障类别，保证水头失效时不会产生负荷冲击，可输入“人工水头”进行经济协联。

5、功率容错。

6、电源容错。

7、液压容错。

操作说明：1、各运行指示灯表示的状态及含义（1）“操作电源”操作回路的DC24V、DC220V电源监视电源，正常时常亮，若灯不亮，则表示DC24V、DC220V操作电源至少一个消失，此时手自动切换及手动增减均不能进行，需紧急处理，检查DC24V、DC220V操作电源。

如果只是DC24V消失外部紧急停机失效，可以操作面板紧急停机按钮操作急停。

（2）“轮叶功效”：灯常亮时表示轮叶功放模件工作正常，灯灭时表示功放保护动作，可能是传感器，伺服阀反馈断线以及伺服阀过流所引起，需作紧急处理。

SAFR-2000H水轮机调速器电气柜-用户手册-V2.0

NARISAFR-2000H水轮机调速器操作说明书（V2.0）南京南瑞集团公司水利水电技术分公司目录第一章概述 (1)第二章技术条件 (2)1.存储和运输条件： (2)2.过程接口条件： (2)3.水轮机的水力条件： (2)4.运行环境条件： (3)5.压力油技术条件： (3)6.液压装置技术条件： (3)第三章技术指标和功能 (4)3.1 技术指标： (4)3.1.1 电液调节装置的静态特性： (4)3.1.2 水轮机调节系统的动态特性： (4)3.1.3 装置的可靠性指标： (4)3.1.4 装置的电磁兼容性能指标： (5)3.1.5 装置的工作模式切换产生状态扰动的技术指标： (5)3.2 装置功能： (5)3.2.1调节控制功能： (5)3.2.2 实时诊断容错及故障保护功能： (6)3.2.3 智能调试功能： (7)3.3 技术参数： (7)3.3.1改进型并联PID调节装置的频率环调节参数调整范围： (7)3.3.2 永态转差率Bp调整范围： (7)3.3.3 人工转速死区调整范围： (7)3.3.4 电气开限调整范围: (7)3.3.5 频率给定调整范围： (7)3.3.6 功率给定调整范围： (7)3.3.7 调速器双路供电电源装置的技术规格： (8)3.3.8 电气装置输入信号规格： (8)3.3.9 开关量输入信号： (8)3.3.10 通信总线物理层规约： (8)3.3.11 柜体尺寸： (8)第四章系统结构和配置 (9)4.1基本配置 (10)4.2主要元件功能介绍 (10)4.3系统特点 (14)第五章工作原理 (15)5.1NARI-PID2控制算法 (15)5.2变结构、变参数的自适应控制策略 (15)5.3容错控制策略的实现 (16)5.4水轮机调速器控制软件的实现 (16)第六章装置调整、试验、运行与维护 (18)6．1装置调整 (18)6．2装置试验、运行 (19)6．3装置的维护 (23)第七章水轮机调速器实时监控系统 (26)7．1系统概述 (26)7．2系统无水试验 (26)7．3系统有水试验 (39)7．4系统运行监控 (45)7．5状态报警窗 (45)7．6信息窗 (46)7．7设置窗 (47)7．8开关量窗 (48)第一章概述SAFR-2000H系列水轮机调速器电气调节装置是应用现代控制理论与微电子技术相结合的一种新型水轮机调节控制器，它是基于可编程计算机控制器（PCC）和实时操作系统支持的水轮机调速器。

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插件上有3个显示灯，自上而下，为
“AC220V交流输入” “DC220V直流输入” “OUT整流电源输出” 分别显示电源当前状态。 下方有2个按键开关，分别控制交流电
。 源和直流电源的通断
2.42组合电源模件：
插件上有3个显示灯，自上而下为 “+5V输出” “+12V输出” “-12V输出” 分别显示电源当前状态。面板下方有1个按键开关，用来控制电源的
信号调理
信号调理
行程测量
频率测量
控制输出
切换逻辑 最终输出
信号调理
信号调理
信号调理
控制输出
频率测量
行程测量
2.2装置硬件基本配置如下(见右图)：
32位CPU主机模件2块 信号测量采集模件2块 控制输出通道模件2块 开关量输入/输出模件2块 双机切换及通讯模件1块 交直流双重供电模件2块 组合开关电源模件2块 控制及信号继电器部件16个
2、控制并联机组间有功功率的分配
3、满足机组的正常操作要求：开停机、增减负荷，以 及空载时增减转速。
4、保证机组的安全运行
5、能接受电站计算机监控系统指令，实现机组的经济 运行（AGC），满足机组开停机、增减负荷的控制要 求。
调速器系统的组成
主要由调速柜（电气柜和机械柜）、接力 器、油压装置三部分组成。
系统控制插箱简介
A、B两套系统均为标 准8U插箱
A系统右侧比B系统多 一块双机切换模件
除此之外两套系统完 全一样，以A套系统插 箱为例，其插箱面板 如图所示
双重供电
调 试 窗
组合电源
主机模件
采样 控制 数字 模拟 空 双机 模件 模件 模件 模件 面板 切换
2.4 各插件面板说明如下：
2.41双重供电模件：
水轮机调节的基本任务
调速系统的主要任务就是:把系统频率对于其额定 值的偏移限制在一个相当小的范围内（如2%）。 即根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的功率 输出，并维持机组转速在规定的范围内。
水轮机调节的基本任务是：当电力系统负荷发生 变化、机组转速出现偏差时，通过调速器相应的 改变流入水轮机流量，以使水轮机转矩与发电机 负荷转矩达到新的平衡，以维持频率在规定的范 围之内。
液晶显示工控机（人机界 面）1套
采用两套完全相同的微机控制 系统(A、B)，互为备用；通过 故障自诊断进行双机切换，严
重故障时（如伺服阀卡）可自 动切换至手动运行。
SAFR-2000
水轮机调速器
平板机
双
组
重
合
供
电
电
源
主 机 模 件
采 样 模 件
控 制 模 件
数 字 模 件
模 拟 模 件
空 面 板
双双 机机 切切 换换
1、调速柜 控制水轮机的主要设备，能感受指令
并加以放大，操作执行机构使转速保持在 额定范围内。 调速柜还可进行水轮机开机、 停机操作，并进行调速器参数的整定。
2、接力器
调速器的执行机构，接力器控制水轮机 调速环（控制环）调节导叶开度，以改变 进入水轮机的流量。
3、油压装置：
提供调速系统动力，由压力油罐，回油 箱，油泵，漏油箱四部分组成。
第二部分 SAFR-2000功能特点及技 术参数
2.1 SAFR-2000微机水轮机调速器简介 2.2 装置硬件基本配置 2.3 SAFR2000微机调速器硬件系统 2.4 各插件面板说明 2.5 SAFR-2000型调速器的运行界面 2.6 微机测速装置
2.1 SAFR-2000微机水轮机调速器简 介
调速系统主要作用
1、维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调 频要求；
电力系统的频率稳定主要取决于系统内有功功率的平衡， 当系统缺有功时，系统频率就下降，当系统有功功率多时， 系统频率就上升。水轮机调速器的主要任务就是发电机在 空载时维护机组转速在额定值左右，而在并网发电后调速 器的主要作用是实现功率调节同时以50HZ作为频率调节的 给定值，并维持机组频率在50±人工死区范围内。一个性 能良好的水轮机调速器可以保证发电机组和电力系统的安 全可靠，并且可以提高发电机组和电力系统的技术经济指 标．
水头水压 模拟量输出 工况命令 报警及状态
A/D
D/A
D/I
D/O
水头水压 模拟量输出 工况命令 报警及状态
A/D
D/A
D/I
D/O
CANBUS 或
PROFIBUS
QSPI M C MC68332 U
TPU
切换信息
切换信息
QSPI M
MC68332 C
U TPU
CANBUS 或
PROFIBUS
信号调理
抽屉式键盘
双
组
重
合
供电Βιβλιοθήκη 电源主 机 模 件
采 样 模 件
控 制 模 件
数 字 模 件
模 拟 模 件
空 面 板
空 面 板
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2Z J
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2.3 SAFR2000微机调速器硬件系统
第一部分 水轮机调速器概述
调速器的工作原理
现代水轮机分为冲击式水轮机和反击式水轮机两 大类。
反击式水轮机有混流式、轴流式、贯流式等 冲击式水轮机有水斗式、斜击式和双击式等
调速器与机组构成水轮机调节系统，调速器是调 节设备，机组是被调节设备，调速器是作用于水 轮机的，为水轮机服务。
调速器的工作原理
等器件接口，可处理有功功率、水头、水压等信号采集，导叶及桨叶 模拟量输出，增减令、开机令、停机令等开入信号采集，故障开出信 号处理等。 TPU模块可处理导叶及桨叶行程采样，频率测量和控制输出等 MCU模块则可处理PID调节计算等
该CPU集成度高，功能完善，可以充分提高系统的调节性能。
SAFR-2000系统结构图
国电自动化研究院于2000年初推出了SAFR-2000电气控制柜 采用了摩托罗拉公司的32位CPU MC68332作为控制核心，高级C语言
编程 其系统结构见图，其CPU内部集成了QSPI同步串行总线模块和TPU定
时处理模块以及MCU计算处理模块等。 QSPI同步串行总线可以和许多串行芯片，如A/D，D/A，D/I，D/O
调节机构 (导水机)
水能
调节对象 (机组)
电能
执行元件 放大元件 综合环节 敏感元件 稳定元件
电能质量指标
电压：励磁调节器进行调整 频率：大型电力系统要求频率波动±0.2HZ，
中小型电力系统要求频率波动±0.5HZ，频 率的调节可以分为一次调频，二次调频， 甚至三次调频多个过程来实现，参于频率 调节的环节也很多，最终的执行机构是调 速器。