微机调速器技术说明书

SDT200水轮机微机调速器

说明书

编写：李书明陈军

审核：史恒

批准：郭效军

国电南京自动化股份有限公司

一九九九年二月

目录

1 概述 (1)

2 硬件配置 (3)

3软件结构 (3)

4操作说明 (4)

5 机械结构形式 (7)

6 电柜原理图和端子布置图 (7)

一．概述

SDT200水轮机调速器是以可编程控制器(PLC)为调节控制核心的新型水轮机微机调速装置,配以现代控制理论为核心的软件,与水轮机的电液执行机构组成水轮机调速系统。该种型号的调速器适用于各种不同容量的混流式水轮发电机组和轴流转桨式水轮发电机组的调节控制。与其它类型调速器相比，具有可靠性高，可维护性好，性能价格比高的优点。

1．规格和主要技术指标

型号：SDT200

系统结构：微机调节+电液随动系统

调节规律：变结构、变参数并联PID控制

微机型式：PLC（PLC形式可选GE系列、MODICON系列、三菱系列）

测频方式：数字测频，2-100 Hz

测频分辨率：0.00125 Hz/1LSB

比例增益：Kp= 0-10

积分增益：Ki= 0-5

微分增益：Kd= 0-10

永态转差系数：bp=0-10%

人工转速死区：0-10%

模数与数模转换分辨率：12 位

电柜输出：电压±10 V，电流±0.2 A

供电电源：交流 220 V 和直流 220 V 并联供电

电液转换器：环喷式、双锥式或其他型式电液伺服阀

主接力器反馈：线位移传感器电气反馈

转速死区：〈=0.03%

接力器不动时间: <=0.2 s

2．主要功能

2．1 自动调节和控制功能

1．以最佳过程起动水轮发电机组，启动过程可使机组频率跟踪电网频率；也可以按给定频率启动。

2．保证水轮发电机组稳定运行于下列工况:

单机空载运行；

与大电网或地区电网并列运行；

调相运行；

手动运行；

3．最佳过程使机组停机，根据需要可实现分段关闭过程。

4．能够根据机组运行工况、水头、导叶开度等因素实现变结构、变参数适应式PID自动调节。

5．可以在线修改调节参数，不会引起机组负荷冲击。

6．对于转桨式水轮机，可以实现轮叶转角与净水头及导叶开度之间的协联关系，提高机组发电效率。

7．装置可实现导叶或功率的成组调节。

8．自动按工况修正调速系统的动态灵敏度，以适应各种工况对灵敏度的不同要求。

9．可接受监控系统操作指令实现远程操作，也可现地由面板操作。

10．具有报警功能。

11．能完成手、自动平滑切换。

2．2 容错功能

1．测频断线容错：机频的容错必须在下列运行工况下得到保证（1）空载运行；（2）

发电运行；（3）甩负荷；（4）孤网运行。而在这些工况中甩负荷工况是最恶劣的，在这种情况下如果发生机频断线必须得到及时的诊断和处理；还必须考虑到机频和网频同时断线的情况。采取变结构技术，达到容错控制的目的，使机组或者保持自动运行，或者关至空载位置，或者维持出力不变。

2．导叶断线和桨叶断线容错.

3．功率断线容错：机组进行功率调节时，如果功率出现断线，则功率调节自动切换至增量型算法，维持监控系统对于调速器进行功率控制。

4．水头信号容错：水头信号失效时，调速主环将不采纳出错数据。

5．输出容错：当电液随动装置出现拒动时，则将控制对象切换，由电液控制阀代替电液伺服阀，控制信号由连续式改为脉冲式，仍由微机系统维持自动运行。

6．当微机系统发生下列情况时，调速器由自动运行切换至手动运行方式：

（1）PLC故障；（2）电柜掉电；

7．PLC调速器由交、直流220V双路电源供电，失去一路时仍保持自动控制不受影响。

2．3 故障诊断和监控功能

1．电源监测

2．机频和网频信号的监视与诊断

3．导叶和桨叶行程反馈信号的监视与诊断

4．机组出力信号的监视与诊断

5．有效水头信号的监视与诊断

6．电液转换器及液压系统的监视与诊断

7．PLC运行状态的监视与诊断

2．4 信息显示、智能调试和整定功能

调速器的显示包括参数显示、状态显示和故障显示；其中要显示的参数包括：机组频率(HZ)

系统频率(HZ)

导叶（桨叶）开度(%)

导叶（桨叶）开度给定(%)

开度限制(%)

当前功率(KW)

功率给定(KW)

水头值(M)

要显示的状态包括：手动/自动；断路器合/分

要显示的故障信息包括：

通讯故障

浆叶电液故障

导叶电液故障

浆叶断线

导叶断线

系统频率断线

机组频率断线

功率断线

要进行的输入操作包括：

开限减

开限增

功减

功增

停机

开机

SDT200调速器的显示界面有触摸屏和数码管显示两种，用户可以根据需要进行选择；

触摸屏是通过软界面来进行显示、操作和参数整定的。触摸屏显示是通过对可触摸屏进行编程来实现信息的显示和输入操作，能以汉字字幕显示内容、显示数据和曲线，这样在现场调试极其方便。

数码管显示界面见图一，采用按钮及拔码开关进行操作及运行方式的选择，显示内容可手动切换。

2．5 事故记录功能

微机调速器在运行中不断记录和刷新水轮机调速系统的运行数据，当机组因事故甩负荷时，微机调速器可以记录事故前后一段时间内的有关数据及曲线，供事故分析。

2．6 通讯功能

微机调速器能与监控系统进行通讯，接受监控系统下发的控制命令和参数调整，并能上传调速系统的运行参数及数据。

二．硬件配置

采用PLC和单片机来实现信号的采集和处理，并控制电液随动系统，系统可靠性高，处理速度快。具体配置如下：

1.1 PLC模块:

一般包括下列模块：

（1）电源模块

（2）CPU模块

（3）通讯模块

（4）模数转换模块

（5）数模转换模块

（6）开关量输入模块

（7）开关量输出模块

（8）高速计数器模块

1.2 外部接口模块:

（1）单片机频率测量与显示模块

（2）功率放大模块

（3）输出继电器模块

1.3 电源与变送器

（1）开关电源

（2）测频变压器板

（3）功率变送器

（4）接力器线位移传感器

三．软件结构

本微机调速器软件以PLC内部监控软件为核心，所有应用软件都处在监控软件的管理下，且应用软件按任务模块化编制，由监控软件自动地按串行工作方式，实时地执行各项任务。由于应用软件功能模块化，程序段相对独立且连贯性好，因此程序结构清晰，具有良好的可读性和可维护性，大大提高了软件的可靠性。

1.1 软件内容

应用软件分为五个部分：

（1）初始化软件：包括初始化模块。

（2）实时控制软件：包括开机模块、停机模块、主控模块（包括空载模块、并网模块和波动模块）、甩负荷模块、静止模块以及开关量和模拟量检测模块。

（3）实时诊断软件：包括上电自检模块、故障检测、处理及报警模块。

（4）人机交互软件：包括实时显示模块。

（5）试验软件：包括试验运行模块，用于静特性试验。