水口水电厂机组调速器控制系统改造

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1、第28卷第2期ISSN1006-01702008年6月FUJIANDIANLIYUDIANGONGCN35-1174/TM水口水电厂机组调速器控制系统改造张秀霞（福建水口发电有限公司，福建闽清350800）摘要：简述了水口水电厂机组调速器控制系统改造的必要性；介绍了TC1703调速器的组成及原理；分析了系统现场调试情况；提出了改进建议。关键词：调速器；控制系统中图分类号：TK730.4+1文献标识码：B文章编号：1006-0170（2008）02-0064-04的TC1703数字式调节器，对电厂#3机组调速器电1前言气部分进行改造。水口水电厂7×20

2、0MW轴流转桨式水轮发电机2TC1703数字式调节器的组成组，采用瑞典ABB公司HPC600系列微机调速器（包括HPC611导叶调节器和HPC621桨叶调节器）2.1硬件及瑞典KMW的E-40M电液执行机构。由于设备使控制系统如图1所示，主要由VATECH用年限的增加，需要更换部分已经老化的电子元件，TC1703数字式主控制器、总线接口模块、外围模块、却面临备品备件价格昂贵且供货周期长的问题。随开关电源、液晶触摸屏、中间继电器、外围表计及按着可编程控制器在工业控制中的广泛应用，调速器纽等组成。2组外围模块上共装有2个IO电源模系统的控制功能日趋成熟和

3、完善，原有的调速器控块、2个IO控制器、2个DI模块、2个DO模块、2个制系统暴露了其功能不够完善、人机界面差等缺点，AI模块、2个AO模块及1个测频模块。电气柜上的系统迫切需要升级。因此，决定采用VATECH公司液晶触摸屏作为人机接口，实现调速器参数的查看图1系统硬件配置图-64-和修改、运行工况和模式的切换、故障信息记录以及试验等功能。2.2软件TC1703主控制器内未设通用软件平台，以保证软件运行的可靠性和运算的快速性。SAT-TOOLⅡ软件为编程平台，其功能强大，可实现功能块编程、在线编程、离线编程、在线模拟、离线模拟，可自动生成文件存档，可

4、对调速器进行历史查询，可进行故障诊断等。3系统工作原理TC1703微机调速器由两路互为冗余的直流图2频率测量原理图220V电源供电，且具有电源消失报警功能。电源回路具有浪涌保护和过电压、过电流保护，任何电压瞬节如图3所示。导叶计算值与导叶中间接力器位置变及外部电磁场的干扰均不会引起调速器误动作。反馈值进行比较，其偏差经比例阀、中间接力器等放直流220V电源经开关电源，转换为直流24V电大后，作为调节信号输出至主配压阀、主接力器。定源。其中，直流24VI段电源主要供给主控制器、触位回路总处在连续不断的检查中，一旦发生故障，就摸屏、电源模块、IO模块及调

5、速器外围相关设备，直会送出“定位故障”信号，导叶切至手动控制。流24VII段电源为导叶、桨叶比例阀的专用操作电源。调速器外部信号的采集、处理及控制，由TC1703主控制器和IO控制器共同完成。IO控制器通过AX1703总线与主控制器通信，通过TM总线图3导叶定位环节图与各IO模块通信并对其进行控制。TC1703调节器具有变参数PID控制规律，能满足包括孤网方式等3.2.2桨叶接力器定位各种运行方式的需要，能实现转速调节、开度调节、桨叶接力器的定位原理如图4所示。桨叶计算功率调节、电力系统频率自动跟踪、自诊断和容错、值与桨叶接力器位置反馈值进行比较，若

6、偏差较小，远程通信、故障自动切换等功能；能完成远方和现地则其偏差经PARK板、比例阀等放大处理后，作为机组的自动、手动开停机和事故紧急停机及各种工调节信号输出至桨叶主接力器；若偏差较大，则其偏况下远方自动和手动控制。差还通过开关阀控制回路直接送往调节桨叶主接力3.1频率测量器。TC1703微机调速器频率测量原理如图2所示。信号隔离器SI1010L将来自机端电压互感器的正弦波信号转换成同频率的方波信号后，送至频率测量模块。频率测量模块检测输入的机组PT信号、齿盘测速信号的周期，并将周期内的脉冲个数通过TM总线送至CPU，由CPU通过程序运算，得出机组频

7、率值。程序比较残压及齿盘测速两路信号源，若二者图4桨叶定位环节图间的差值小于0.3Hz，则取从机组TV信号测得的频率值为实际频率；若二者间的差值大于0.3Hz，则桨叶的角度决定于当前的实际导叶开度及水认为齿盘测速信号更可靠，取齿盘测速信号获得的头，二者之间的三维关系曲线在程序中用50个可自频率值为实际频率。由修改的协联点描述，这些协联点由机组模型试验3.2接力器定位和现场试验确定。对应不同的水头、不同的导叶开3.2.1导叶接力器定位度，由线性插值得到最佳浆叶角度，使机组运行于最导叶接力器的定位采用PD型调节，其定位环优工况。-65-3.3转速调节接力

8、器的位置给定值。功率调节的传递函数为转速调节给定可在90%～110%范围内调整。在1G（s）=K（P1+）机