HGS型调速器电气柜使用说明书pgd.docx

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1、HGS型微机调速器软件使用及编制说明书HGS型型微机调调速器电电气柜原原理、使使用说明明书目次1 概述述22 系统统构成、原原理与特特点23 系统统调节原原理24 开机机及停机机特性335 调节节器功能能及特点点46 容错错及故障障保护功功能67 系统统硬件配配置及软软件结构构68 操作作与显示示89 主要要参数9910 维维护与维维修911 注注意事项项10东方电机控制设备有限公司 15HGS型型微机调调速器电电气柜原原理、使使用说明明书1 概述述本电气柜柜为水轮轮机电液液调速器器的两个个重要组组成部分分之一，完完成调速速系统的的主要控控制规律律与操作作保护功功能，同同机械液液压随动动系统配

2、配合，控控制水轮轮发电机机组的频频率及有有功功率率，以实实现机组组的开机机、停机机、并网网、发电电、调相相等功能能，并可可与电站站监控系系统通讯讯，接受受监控系系统的控控制。该该电气柜柜以工业业控制微微机为硬硬件核心心，采用用双微机机通道冗冗余控制制结构，并并配以彩彩色平板板电脑做做为操作作显示接接口，具具有良好好的全中中文图形形人机界界面和在在线帮助助系统，操操作简单单方便。电电气柜为为模块化化的硬件件结构，易易于维护护、维修修，可靠靠性高。2 系统统构成、原原理与特特点该微机调调速器电电气柜是是以工控控机为核核心的双双微机调调节器，它它适用于于单调或或双调的的水轮发发电机组组。主要要由以下

3、下部分组组成：2.1 彩色平平板电脑脑，作为为微机调调节器的的人机接接口与显显示界面面，同时时负责与与电站监监控系统统的通讯讯控制。它它可以实实时显示示调节器器双微机机控制器器各种运运行参数数与曲线线，并可可对各种种控制参参数进行行修改。2.2 两套独独立的工工控机，包包括各种种数据采采集与输输出接口口卡，完完成调速速器的各各种调节节控制与与保护功功能。两两套独立立的工控控机中，一一套为主主机，另另一套为为热备用用机。当当其中一一套微机机系统出出现故障障时，该该系统所所有输出出断开，另另一子系系统上相相应输出出闭合。如如果故障障子系统统原为在在线系统统，则系系统无扰扰动切到到备用子子系统；如果

4、故故障发生生在备用用子系统统，则该该子系统统只需退退出备用用。若两两套系统统同时故故障时，系系统自动动切换到到手动运运行。任任何一套套微机故故障均有有相应指指示。双双机及彩彩色平板板电脑间间通过AARCNNET网网络相连连，完成成数据交交换、显显示与控控制参数数的修改改。2.3 该微机机调节器器与比例例伺服型型全液控控液压随随动系统统相连，采采用高可可靠性的的直线位位移传感感器与比比例阀功功放模块块，确保保了导叶叶接力器器反馈与与电液转转换的可可靠性与与准确性性。2.4 两套大大功率的的工业级级开关电电源，将将厂用2220VVAC与与2200VDCC供电电电源变换换成直流流24VVDC电电源后

5、作作为调速速器供电电电源，提提高了供供电系统统的可靠靠性。3 系统统调节原原理微机调节节器采用用并联PPID调调节规律律。当油油开关闭闭合或油油开关断断开但网网频fw故障时时，频差差为频率率给定ffg与机组组频率ffj之差；当油开开关断开开且网频频fw正常时时，频差差为电网网频率ffw与机组组频率ffj之差再再加上一一固定频频率差，以以使机组组频率略略高于电电网频率率，便于于机组快快速并网网。该调调速器具具有三种种调节模模式：转速（频频率）调调节模式式：频率率死区EEf = 0，PIDD调节；功率调调节模式式(并网且且功率测测量正常常)：频率率死区EEf=00.55Hz，PIDD调节；开度调调

6、节模式式(并网后后)：频率率死区EEf = 000.5HHz，PIDD调节。KdS / (1+TnS)Ki / SKpbp f jLim液压随动系统机组有功功率yref fg / fw ygPg电网检测及参数调整给定前馈* fg : 频率给定; yg : 开度给定; Pg : 功率给定; f j : 机组频率; f w : 电网频率; yref : 随动系统参考 Ef _ + + + _导叶开度图1 PIDD调节原原理框图图 在空载载工况下下只有频频率调节节模式，而而在负载载工况下下则具有有频率、功功率和开开度三种种调节模模式，可可人为设设定为任任何一种种调节模模式。当当处于功功率调节节模式时

7、时，如果果功率测测量故障障，则自自动切换换到开度度调节模模式；在在功率和和开度调调节模式式时，如如果机组组频率与与额定频频率之差差超过一一定范围围，则自自动切换换到频率率调节模模式。各各种调节节模式间间的切换换由于设设有状态态跟踪，故故均为无无扰切换换。对不不同调节节模式设设有不同同的PIID调节节参数。4 开机机及停机机特性4.1 开机特特性4.1.1 基基本开机机特性接到开机机指令后后，调速速器将导导叶开启启至第一一开机开开度YKK1 (1.66倍空载载开度YYNL)，等待待一定时时间后，开开始检查查机组频频率，如如果机组组频率大大于455Hz，则则将导叶叶关闭至至第二开开机开度度YK22

8、(1.2倍空空载开度度YNLL)，调速速器即由由开机工工况转入入空载工工况，进进行PIID调节节。如果果在开机机过程中中接到停停机指令令，则转转入停机机工况。4.1.2 开开机特性性与水头头关系开机过程程中的第第一开机机开度YYK1和和第二开开机开度度YK22均与水水头有关关，调速速器中保保存有空空载开度度YNLL与水头头的关系系曲线，根根据实测测或运行行人员输输入的水水头值，调调速器自自动计算算出对应应水头的的YK11和YK22值。总总的趋势势为：低低水头值值对应大大的YKK1和YK22，高水水头值对对应小的的YK11和YK22。4.2 停机特特性当接到停停机指令令后，导导叶即由由当前开开度

9、，以以第一停停机速度度将导叶叶关闭；当导叶叶关闭至至一定开开度时，即即以第二二停机速速度将导导叶关闭闭至全关关位置。5 调节节器功能能及特点点5.1 该微机机调节器器以成熟熟的、高高可靠的的工业控控制微机机为其硬硬件核心心，再配配以专业业制造厂厂生产的的工业级级大功率率开关电电源；高高可靠性性的继电电器、按按钮、直直线位移移传感器器、比例例阀功放放模块以以及专用用智能测测频模块块等器件件。整个个结构采采用模块块化设计计，极大大提高了了其运行行可靠性性，且易易于维护护、维修修。5.2 采用彩彩色平板板电脑做做人机显显示接口口，配以以简洁清清晰的全全中文图图形界面面，可实实时显示示机组当当前状态态

10、、运行行参数及及各种故故障信息息；并可可通过菜菜单修改改空载、负负载运行行参数、人人工水头头、人工工失灵区区和负载载工况的的调节模模式等。具具有人机机界面友友好、操操作简单单方便等等特点，并并具有在在线帮助助功能，易易于使用用。5.3 具有三三种调节节模式：转速调调节、开开度调节节、功率率调节，可可适应于于水电站站不同运运行方式式的要求求。5.4 可人工工输入水水头信号号，当水水位传感感器故障障或无水水位传感感器时，作作为调速速器的水水头信号号，以适适应不同同电站对对水位信信号的要要求。5.5 具有适适应水头头变化的的调节参参数、开开机特性性和最大大出力限限制特性性，从而而可优化化机组运运行。

11、5.6 实时检检测并显显示调速速器各种种硬件故故障信息息，提高高了调速速器对机机组控制制的可靠靠性。通通过故障障自诊断断及自定定位，缩缩短了调调速器维维护维修修时间。5.7 具有RSS2322/RSS4222/RSS4855通讯接接口，可可方便地地与电站站监控系系统相联联，接受受监控系系统的控控制。5.8 在开机机过程中中设置了了两段开开机规律律，且各各开度值值随水头头变化而而变化，故故机组在在开机过过程中能能快速、稳稳定地进进入空载载状态。5.9 为使机机组安全全、快速速停机，设设置了电电气两段段关闭过过程，其其拐点和和斜率均均可设定定。5.100 机组组和电网网频率测测量采用用了专用用智能

12、测测频模块块，具有有测量精精度高，动动态响应应快，抗抗干扰能能力强等等特点。5.111 功率率和开度度调节采采用了前前馈控制制方式，能能迅速、准准确地改改变机组组的功率率和开度度。5.122 内嵌嵌式调速速器性能能测试系系统，可可用于调调速系统统静、动动态性能能指标的的自动测测试。如如测试调调速器的的转速死死区、非非线性度度等静态态指标及及空载摆摆动、甩甩负荷的的超调量量及调节节时间等等动态指指标；能能以表格格和曲线线的形式式自动显显示和记记录试验验结果，并并自动计计算评价价动态过过程的数数据，使使调速器器的调试试更加方方便。5.133 软件件编制采采用C及C+语言和和模块化化结构，确确保了软

13、软件运行行的可靠靠性与稳稳定性，易易于软件件维护、修修改和功功能扩充充。6 容错错及故障障保护功功能6.1 调速器器采用两两套完全全相同的的微机子子系统构构成(AA、B)，互互为热备备用并同同步运行行，当其其中一套套子系统统出现故故障时，该该系统所所有输出出断开，另另一子系系统上相相应输出出闭合。如如果故障障子系统统原为在在线系统统，则系系统无扰扰动切到到备用子子系统；如果故故障发生生在备用用子系统统，则该该子系统统只需退退出备用用。若两两套子系系统同时时故障时时，系统统自动切切换到手手动运行行。6.2 机组频频率测量量采用双双路信号号源，双双路测频频通道，互互为备用用。当某某一路信信号存在在

14、故障时时，由相相应的软软件处理理模块自自动切换换至另一一正常支支路。若若双路频频率信号号同时故故障，则则调速器器维持当当前开度度不变，并并切至手手动状态态。6.3 采用高高性能、高高可靠性性的直线线位移传传感器作作为导叶叶反馈信信号。当当导叶反反馈故障障时，调调速器将将切至手手动运行行状态，并并维持当当前开度度不变。6.4 微机调调节器输输出功率率放大采采用与比比例阀配配套的功功率放大大板。自自动判断断比例伺伺服阀及及控制输输出伺服服环是否否故障。若若发生故故障时，调调速器切切至手动动运行状状态，并并维持当当前开度度不变。6.5 可实时时诊断机机组频率率、电网网频率、开开关量输输入输出出、A/

15、D通道道、D/A通道道、通讯讯等多种种调速器器硬件故故障，并并能随时时通过菜菜单操作作查询其其故障信信息。7 系统统硬件配配置及软软件结构构7.1 机箱：选用壁壁挂式机机箱，配配以工业业级直流流24VVDC输输入供电电电源。机机箱为全全钢结构构，密封封、防尘尘、抗震震，并通通过ULL/CSSA安全全认证。7.2 主板(CCPU板板)：选用用半长CCPU卡卡，配以以Inttel 804486DDX4或或以上的的CPUU、8M内存存、2MM固态电电子盘。另另包括一一个RSS2322串行口口、一个个RS2232/RS4422/RS4485串串行口、一一个增强强型双向向并行口口及键盘盘接口等等。CPP

16、U板功功耗低，可可靠性高高，其平平均无故故障时间间(MTTBF)600000小小时。另另外，它它还带有有监视CCPU运运行异常常和应用用程序“跑飞”的系统统级看门门狗(WWatcchDoog)，保保证系统统连续、可可靠地工工作于恶恶劣的工工业环境境。7.3 程序存存储器：采用FFlasshMeemorry(也也叫闪烁烁存储器器)固态电电子盘，用用来存储储操作系系统、应应用程序序和数据据。7.4 模拟量量数据采采集板：采用高高性能的的隔离数数据采集集卡，可可对322路单端端输入或或16路双双端输入入模拟信信号进行行模/数转换换，其分分辨率为为12位，信信号输入入范围可可通过软软件设定定，双极极性

17、为22.5VV、5V、10VV等，单单极性可可为02.55V、05V、010VV等，采采样频率率达1000KHHz以上上。自动动通道扫扫描电路路和板上上自带的的1K字节节的先入入先出(FIFFO)数数据缓存存器，可可以保证证自动高高速的多多通道循循环数据据采集的的实现。7.5 模拟量量输出板板：采用用隔离型型八通道道数模转转换卡，分分辨率为为12位。输输出信号号可为005V、010VV、5V、10VV或420mmA电流流信号。7.6 开关量量输入输输出板：具有88路继电电器输出出通道和和8路光电电隔离开开关量输输入通道道。7.7 通讯模模块：调调节器微微机A、微机机B及平板板电脑构构成一局局域

18、网，相相互之间间数据交交换采用用ARCCNETT网络通通讯，通通讯波特特率为22.5MMB，可可靠性高高。7.8 信号调调理模块块：采用用标准隔隔离型模模拟信号号输入/输出调调理模块块，适用用于工业业运行环环境，以以工业标标准DIIN-RRaill方式安安装。可可接受110mVV、50mmV、0.55V、2.55V、5v的双双极性电电压输入入或020mmV、01000mV、01V、05V、010VV的单极极性电压压输入或或20mmA的双双极性电电流输入入及020mmA的单单极性电电流输入入信号；可选择择5V的双双极性电电压输出出，或00-100V的单单极性电电压输出出；并可可利用选选择开关关在

19、现场场进行设设定，使使得在系系统规划划上保留留最大的的弹性。该该模块可可提供110000VDCC的隔离离功能。其其光隔离离技术比比传统的的变压器器拥有更更高的抗抗电磁干干扰能力力，且功功率消耗耗较低。7.9 智能测测频模块块：两路路机组电电压互感感器（TTV）信信号和一一路电网网TV信号号直接输输入测频频模块，经经信号隔隔离变压压器后送送入整形形电路，由由单片微微处理器器测出机机组频率率和电网网频率后后经RSS2322通讯接接口输入入工控机机。TVV信号幅幅值范围围为0.3V1800V，线线性频率率范围为为1090HHz，测测频分辨辨率小于于0.0001HHz。测测频模块块采用高高质量、低低功

20、耗的的大规模模集成电电路构成成，并采采用通道道冗余结结构确保保了测频频模块的的高可靠靠性。7.100 导叶叶位移传传感器：采用高高性能、高高可靠的的直线位位移传感感器。其其供电电电源为224VDDC，输输出为44200mA电电流信号号，分辨辨率为225mm，非线线性0.002%FF.S.(全行行程)，重复复误差0.0001%F.SS.。7.111 比例例阀功放放板：采采用BOOSCHH公司与与其比例例阀配套套的功率率放大板板，供电电电源为为24VVDC，输输入信号号为10VV。7.122 应用用软件：应用软软件的开开发采用用具有良良好模块块化结构构的C及C+程序设设计语言言，在BBorllan

21、ddC+3.11集成开开发平台台上编制制而成。应应用软件件按程序序任务可可分为以以下几个个相对独独立的模模块：人机界界面及管管理软件件；调节控控制及故故障处理理软件；通讯软软件；调速器器性能测测试软件件；性能测测试结果果打印输输出软件件。8 操作作与显示示该微机调调速器电电气柜各各种操作作控制通通过一220键工工业小键键盘实现现，操作作结果由由彩色平平板电脑脑显示，20键小键盘布局如图所示。各键功能能定义见见下表。键名功能定义义F1系统帮助助菜单功功能热键键，处于于菜单操操作时有有效F2FF7菜单功能能热键，其其定义参参见软件件帮助说说明取消操作放弃弃键确认操作确认认键、菜单选项项左、右右移动

22、键键、菜单选项项上、下下移动键键及参数数修改时时的数据据增、减减键主机切换换微机A与与微机BB间工作作主机切切换键给定增加加当前给定定增加操操作键给定减少少当前给定定减少操操作键死区投入入人工频率率死区投投入键死区切除除人工频率率死区切切除键所有操作作结果显显示均通通过一彩彩色平板板电脑实实现。彩彩色平板板显示器器上长期期固定显显示的参参数有：机组当当前运行行工况，如如停机、空空载、发发电；死区投投入/切除及及手动/自动运运行状态态指示；当前调调节模式式，如频频率调节节、开度度调节、功功率调节节；频率/开度/功率给给定指示示 (随随调节模模式而变变)；机组频频率、开开度、功功率值的的模拟指指针

23、式指指示与数数字显示示；当前运运行主机机；微机AA与微机机B故障指指示，表表示当前前微机AA与微机机B是否有有故障发发生，但但其所指指示的某某些故障障并不影影响微机机的正常常运行；水头、空空载开度度、电气气开限显显示。多数操作作结果通通过一弹弹出窗口口进行显显示，如如各种参参数的修修改、系系统详细细的故障障查询、模模拟量及及开关量量输入结结果显示示、调节节器控制制输出显显示等。9 主要要参数9.1 频率率信号源源幅值范范围：0.33VACC1800VACC9.2 测频频范围：1090HHz9.3 频率率给定范范围：45HHZ55HHz9.4 开度度及功率率给定范范围：01000% (1200%

24、)9.5 永态态转差系系数范围围：010%9.6 频率率死区整整定范围围：00.55HZ9.7 PIID参数数整定范范围：比例增益益 KKp：0.5520积分增益益 KKi：0.00510 1/ss微分增益益 KKd：05 ss9.8 调速速器静特特性近似似为直线线9.9测测至主接接力器的的转速死死区： 0.004%9.100 接力力器不动动时间： 0.2 ss9.111 供电电电源交流电源源：2220VAAC 20%、50HHz单相相直流电源源：2220VDDC ( 1880 3000V)9.122 柜体体尺寸：长宽高=80008000220009.133 整机机重量：约4000Kgg10

25、维维护与维维修10.11 一般般性检查查为了保证证调速器器安全运运行，运运行操作作人员应应经常对对调速器器进行以以下几方方面的监监视与检检查。柜体前前门上微微机A、微机机B正常工工作指示示灯是否否正常（正正常时点点亮）；测频模模块上绿绿色发光光二极管管“TXDD”是否闪闪烁（正正常时闪闪烁）；平板显显示器上上微机AA、微机机B是否有有故障指指示。若若有故障障指示，则则可通过过“状态查查询”菜单下下的“故障信信息”子菜单单，查找找详细的的故障原原因，进进而排除除故障。10.22 常见见故障类类型及故故障排除除类型可能原因因纠正方法法测频故障障通讯线线或信号号线断开开模块绿绿色发光光二极管管不闪烁

26、烁模块信信号输入入通道损损坏正确接接线模块CCPU损损坏，更更换模块块更换测测频模块块导叶反馈馈故障导叶位位置反馈馈信号线线断开导叶位位置传感感器电源源消失导叶位位置反馈馈信号调调理模块块损坏检查反反馈信号号线更换相相应电源源保险管管更换相相应信号号调理模模块主阀反馈馈故障主阀位位置反馈馈信号线线断开主阀位位置传感感器电源源故障主阀位位置反馈馈信号调调理模块块损坏检查反反馈信号号线更换电电源模块块更换相相应信号号调理模模块切自动主主阀振荡荡主阀反反馈信号号极性接接反主阀反反馈信号号故障交换主主阀反馈馈调理模模块输入入按主阀阀反馈故故障处理理功率反馈馈故障功率反反馈信号号线断线线功率传传感器故故

27、障正确接接线更换功功率传感感器网络通讯讯故障网络通通讯线断断开网络通通讯板故故障正确接接线更换相相应网络络通讯板板卡备注：在在表中只只列出了了几种故故障类型型的可能能故障原原因和排排除故障障的一般般方法，有有的故障障得结合合实际情情况综合合考虑。11 注注意事项项11.11 保存存条件本装置在在安装前前应置于于-5+400的温度度范围内内保存，相相对湿度度不大于于90%，室内内无酸、碱碱、盐及及腐蚀性性、爆炸炸性气体体，不受受灰尘，雪雪雨等侵侵害。11.22 在安安装使用用前，应应先仔细细阅读本本说明书书及有关关图纸及及技术资资料，并并参考相相关操作作规程。11.33 电气气柜安装装调试应应按制造造厂提供供的安装装调试说说明书进进行操作作，如无无特殊情情况，不不宜变动动柜体内内部的接接线及部部件。11.44 除正正常检修修外，应应关闭好好电气柜柜柜门，避避免灰尘尘等有害害物质侵侵入柜体体，影响响电气回回路正常常工作。11.55 电气气柜应定定期进行行清理及及维护，以以保证设设备处于于良好的的工作状状态。