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水电站电液调速器运行参数整定值的试验选取

北极星电力网技术频道    作者:电力论文3   2007/12/24 18:39:11   

  所属频道:  水力发电    关键词:  水电站 调速器 运行

尽管微机调速器采用了自适应控制技术,是水轮机调速器的发展方向,但由于电站技术水平和价格承受能力等因素,现在中小型水电站仍在广泛使用电液调速器。合理的调速器校正装置参数对水轮机调节系统的稳定性和动态品质能否满足要求很关键,一般通过计算或试验可寻求到校正装置参数的合理整定值。对采用PI调节规律的调速器的整定参数可直接用极点配置法或开环对数频率特性法手工计算;对采用PID调节规律的调速器的整定参数通常是用试验的方法选取,即根据经验事先选取若干组参数进行试验,在稳定性满足要求的基础上,取动态品质最优的一组作运行参数整定。现行的电液调速器多采用PID调节规律,下面介绍用试验法选取电液调速PID三环节的整定参数。

1 空载扰动试验

1.1试验目的

选取一组能使调节系统运行稳定并满足标准规定的动态指标的参数,以利于机组并网、带负荷。

1.2试验方法

(1)根据电站的具体条件,事先选择参数组。由于电液转换器行程放大比K,一般有1:1、1:1.4、1:2、1:3这几个位置,因而做试验时可先选择其中一个,如1:1.4。

(2)选择PID三环节的参数:

①直接选取各参数,目前尚无规律可循,现在主要是利用水流惯性时间常数Tw和机组和机组惯性时间常数Ta,根据斯坦因或克里夫琴科的建议公式进行换算。其建议公式:暂态转差系数Bt=(1~2.5)Tw/Ta、缓冲时间常数Td=(1~1.5)Tw、微分时间常数Tn=Tw,换算成电调PID三环节参数的公式为:

比例增益Kp=(1 Tn/Td)dt;积分时间TI=btTd;微分时间TD=Tn/bt。

②做试验时,设定某一K值,取bt和Tn的最小值和最大值可计算得Kp、TI、TD大小各两组数值,然后分别取各大小值的中间值连同原来的两组共有三组数值,再加上永态转差系数bt取4、6、8三个值,一共4个因素列成表(见表1、考虑动态品质因素,对TI和TD的大、中、小值轮换取值),根据这些数值分别做空载扰动试验,一般可从这9组数值中选出一组较为合理的参数作为整定参数。

(3)试验方法:

①将上述表中的每组数值分别作空扰试验,每进行一次,都要将该组数值整定到调速器上相应的刻度。

②使机组频率稳定于48Hz左右,利用频率给定旋钮迅速将频率调至52Hz,待调节稳定后,再由52Hz返回48Hz。目测转速表(或用PP1频率计)或用仪器自动记录升和降两次,观察其转速变化的过渡过程,通过对过渡过程的分析寻找出最优整定参数组。

③若用以上数组数值做空扰均达不到要求,就应作定性分析,如更换K值后,重新试验。

④对找到的最优参数组还应再做一次试验进行检验,最后核实一下试验结果是否最优,同时也检验了试验的重复性,在认为完全满意后就以这组参数值做整定值。

2 负载扰动试验

(1)试验目的:选择负载工况下最优调节参数。

(2)试验方法:

①根据经验选取一些负载情况的参数组,因并网后对调速器的要求是速动性,一般负载TD应比空载TD稍大,负载情况下的Kp与TI整值与机组负荷状态有关。当单机带负荷或在小电网中担任主力时,Kp、TI负载值与其空载值相近;当机组并入大电网时,则可取Kp负载值稍大而TI负载值为零或接近于零。

②在选出的空载最佳整定参数下并网,利用功率给定旋钮增减10~20左右的额定负荷,同空载扰动试验程序一样(电液转换器行程放大比K不变),可找到最优调节过程,从而确定负载最优整定参数。当然,这种最优参数是在某种运行方式下取得的,试验时应针对电站可能的运行方式多做几组试验,以取得不同运行方式下的最优整定参数(备用)。

3 甩负荷试验

(1)试验目的:

检验调节性能,以保证计算的合理性,验证空载扰动试验和负载扰动试验所选取的整定参数。

(2)试验方法:

①在无水的情况下,利用紧急停机电磁阀,摸拟一次甩负荷试验,调整好导叶开关时间。

②对空载扰动试验和负载扰动试验所选取的整定参数下开机并网,带上负荷后,跳开发电机出口断路器,观察调节系统的过渡过程,在取得满意效果后即可确认所选定的整定参数是最优的。当然,甩负荷试验应该从25、50、75、100负荷逐级进行。

4 要求

(1)试验要求:

①试验应在专门试验小组统一领导下进行,并要事先拟好试验大纲,参试人员也应熟悉试验大纲,以确保安全及试验顺利进行。

②对试验前准备工作应给予足够重视,如测试仪器是否完好,水轮发电机组要有监护和操作要正确等,如果有一项出了问题都会直接影响试验结果甚至使试验失败。

(2)运行要求:

①通过空载扰动试验获得的空载最优整定参数,能保证调节系统的稳定,在以后的运行过程中不能再变动。

②通过负载扰动试验所获得的负载最优整定参数,在运行时可根据机组单机带负荷、并大电网或并小电网予以改变,以获得最优调节过程。因为电液调整器空载参数和负载参数的切换是通过发电机出口断路器的辅助触点控制的,即调速器不能识别是单机带负荷还是并网。若原来是并大电网运行,后改为单机带负荷运行,若不调整参数将不能保证调节系统的稳定性;若原来单机带负荷后并入小电网中担任主力机组,若不及时调整参数(满足不了速动性),也可能使小电网瓦解。

来源:中国电能质量
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