本實(shí)用新型涉及水力發(fā)電廠一次調(diào)頻測(cè)試技術(shù)，特別涉及一種水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

隨著電網(wǎng)電能質(zhì)量要求的提高，電網(wǎng)對(duì)水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻功能要求越來(lái)越高，對(duì)水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻的測(cè)試精度有更高要求。水力發(fā)電廠水輪機(jī)調(diào)速器為可編程水輪機(jī)調(diào)速器，當(dāng)前因?yàn)槿鄙偎Πl(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)導(dǎo)則，一次調(diào)頻試驗(yàn)一直未能規(guī)范測(cè)試。為了分析水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，驗(yàn)證機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)的一次調(diào)頻功能完好性、在所設(shè)定調(diào)頻參數(shù)及現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)條件下的一次調(diào)頻能力，由于可編程調(diào)速器不具備頻率信號(hào)的模擬功能，用頻率信號(hào)發(fā)生器模擬電網(wǎng)頻差，因此，針對(duì)水力發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)，需要提出對(duì)水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)的有效方法的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)裝置，通過(guò)使用一個(gè)頻率信號(hào)發(fā)生器模擬電網(wǎng)頻率，以及使用一個(gè)液壓隨動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)對(duì)誰(shuí)輪機(jī)組水動(dòng)驅(qū)動(dòng)開(kāi)度的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是：

一種水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)裝置，包括與水力發(fā)電機(jī)組連接的一次調(diào)頻控制回路，一次調(diào)頻控制回路的信號(hào)輸入連接水力發(fā)電機(jī)組的電力輸出，用于監(jiān)測(cè)水力發(fā)電機(jī)組電力輸出頻率，一次調(diào)頻控制回路的輸出用于控制水力發(fā)電機(jī)組的導(dǎo)葉開(kāi)度進(jìn)而調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī)組的功率輸出，其中，所述一次調(diào)頻控制回路的信號(hào)輸入通過(guò)一個(gè)倒相開(kāi)關(guān)連接一個(gè)頻率信號(hào)發(fā)生器，當(dāng)需要對(duì)水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)時(shí)，將倒相開(kāi)關(guān)斷開(kāi)與水力發(fā)電機(jī)組的電力輸出的連接而連接頻率信號(hào)發(fā)生器，所述一次調(diào)頻控制回路的輸出連接一個(gè)數(shù)據(jù)分析采集儀，所述數(shù)據(jù)分析采集儀用于監(jiān)測(cè)一次調(diào)頻控制回路輸出的導(dǎo)葉開(kāi)度狀態(tài)。

方案進(jìn)一步是：所述一次調(diào)頻控制回路包括PID調(diào)節(jié)控制器和液壓隨動(dòng)控制系統(tǒng)，PID調(diào)節(jié)控制器設(shè)置有一個(gè)50赫茲標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，PID調(diào)節(jié)控制器將50赫茲標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與接收的頻率信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的頻率比較產(chǎn)生的誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)葉開(kāi)度調(diào)節(jié)信號(hào)傳送給液壓隨動(dòng)控制系統(tǒng)，液壓隨動(dòng)控制系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)控制導(dǎo)葉開(kāi)度。

方案進(jìn)一步是：所述切換開(kāi)關(guān)是電控開(kāi)關(guān)，在啟動(dòng)切換開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)頻率變送器輸出閉合的控制回路中設(shè)置有互鎖開(kāi)關(guān)，當(dāng)切換開(kāi)關(guān)與頻率信號(hào)發(fā)生器接通時(shí)，互鎖開(kāi)關(guān)斷開(kāi)防止切換開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)頻率變送器連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型通過(guò)用頻率信號(hào)發(fā)生器模擬電網(wǎng)頻率，對(duì)測(cè)頻通道進(jìn)行檢查，對(duì)測(cè)量通道進(jìn)行精度測(cè)試，同時(shí)可以為試驗(yàn)提供精確的、可連續(xù)改變的頻差信號(hào)。通過(guò)測(cè)量導(dǎo)葉的實(shí)際開(kāi)度來(lái)檢查永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)誤差以及導(dǎo)葉動(dòng)作方向的正確性。使水電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)可以成功的實(shí)現(xiàn)，解決了過(guò)去水電機(jī)組一次調(diào)頻無(wú)法進(jìn)行精確定量測(cè)試的問(wèn)題；解決了水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻缺乏行之有效的試驗(yàn)方法的問(wèn)題。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1 為實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)裝置，如圖1所示，包括與水力發(fā)電機(jī)組1連接的一次調(diào)頻控制回路2，一次調(diào)頻控制回路的信號(hào)輸入連接一個(gè)電網(wǎng)頻率變送器3，電網(wǎng)頻率變送器經(jīng)電力輸出變電站4連接水力發(fā)電機(jī)組1，用于監(jiān)測(cè)水力發(fā)電機(jī)組電力輸出頻率，一次調(diào)頻控制回路的輸出用于控制水力發(fā)電機(jī)組的水輪機(jī)導(dǎo)葉5的開(kāi)度進(jìn)而調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī)組的功率輸出，其中，所述一次調(diào)頻控制回路的信號(hào)輸入通過(guò)一個(gè)切換開(kāi)關(guān)6連接一個(gè)頻率信號(hào)發(fā)生器7，當(dāng)需要對(duì)水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)時(shí)，將切換開(kāi)關(guān)斷開(kāi)與水力發(fā)電機(jī)組的電力輸出的連接而連接頻率信號(hào)發(fā)生器，所述一次調(diào)頻控制回路的輸出連接一個(gè)數(shù)據(jù)分析采集儀8，所述數(shù)據(jù)分析采集儀用于監(jiān)測(cè)一次調(diào)頻控制回路輸出的導(dǎo)葉開(kāi)度狀態(tài)。

實(shí)施例中：所述一次調(diào)頻控制回路包括PID調(diào)節(jié)控制器201和液壓隨動(dòng)控制系統(tǒng)202，PID調(diào)節(jié)控制器設(shè)置有一個(gè)50赫茲標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，PID調(diào)節(jié)控制器將50赫茲標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與接收的頻率信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的頻率比較產(chǎn)生的誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)葉開(kāi)度調(diào)節(jié)信號(hào)傳送給液壓隨動(dòng)控制系統(tǒng)，液壓隨動(dòng)控制系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)控制導(dǎo)葉開(kāi)度。

實(shí)施例中：所述切換開(kāi)關(guān)是電控開(kāi)關(guān)，為了安全操作，在啟動(dòng)切換開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)頻率變送器輸出閉合的控制回路中設(shè)置有互鎖開(kāi)關(guān)，當(dāng)切換開(kāi)關(guān)與頻率信號(hào)發(fā)生器接通時(shí)，互鎖開(kāi)關(guān)斷開(kāi)防止切換開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)頻率變送器連接。

水力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻功能過(guò)去是通過(guò)可編程水輪機(jī)調(diào)速器來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于可編程調(diào)速器不具備頻率信號(hào)的模擬功能，在本實(shí)施例中：用頻率信號(hào)發(fā)生器模擬電網(wǎng)頻率，對(duì)測(cè)頻通道進(jìn)行檢查，可以精確的對(duì)測(cè)量通道進(jìn)行精度測(cè)試，同時(shí)可以為試驗(yàn)提供精確的、可連續(xù)改變的頻差信號(hào)，滿足一次調(diào)頻試驗(yàn)的基本要求。

調(diào)速器（導(dǎo)葉4的調(diào)節(jié)器，是本實(shí)施例的一次調(diào)頻控制回路）的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)是一次調(diào)頻的關(guān)鍵參數(shù)，調(diào)頻性能與其直接相關(guān)。試驗(yàn)中用頻率信號(hào)發(fā)生器模擬電網(wǎng)頻差，對(duì)測(cè)頻通道進(jìn)行檢查，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)并檢查誤差是否滿足規(guī)定要求；調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)測(cè)試，用頻率信號(hào)發(fā)生器模擬電網(wǎng)頻差，從額定參數(shù)（50Hz）分別向增大和減小方向變化，通過(guò)導(dǎo)葉的實(shí)際開(kāi)關(guān)來(lái)檢查永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)誤差以及導(dǎo)葉動(dòng)作方向的正確性。記錄測(cè)試數(shù)據(jù)并檢查誤差是否滿足規(guī)定要求。本實(shí)用新型通過(guò)頻率信號(hào)發(fā)生器（現(xiàn)場(chǎng)綜合過(guò)程校驗(yàn)儀FLUKE744）模擬電網(wǎng)頻差，使用Dimension 4i數(shù)據(jù)采集器來(lái)測(cè)量調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)以及導(dǎo)葉動(dòng)作方向的正確性，使水電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)可以成功的實(shí)現(xiàn)。

實(shí)施例中：通過(guò)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)確認(rèn)機(jī)組調(diào)速器與監(jiān)控系統(tǒng)間“一次調(diào)頻投入”和“一次調(diào)頻動(dòng)作”信號(hào)傳輸準(zhǔn)確，畫面顯示無(wú)誤。

實(shí)施例中：通過(guò)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)確認(rèn)機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)送至省調(diào)的“一次調(diào)頻投入” 信號(hào)傳輸準(zhǔn)確。

實(shí)施例中：在調(diào)速器人機(jī)界面上應(yīng)具備以下功能：

（1） 調(diào)速器根據(jù)設(shè)定的一次調(diào)頻死區(qū)，可辨識(shí)一次調(diào)頻啟動(dòng)范圍（50Hz±△f），自動(dòng)由“負(fù)載功率調(diào)節(jié)”或“負(fù)載開(kāi)度調(diào)節(jié)”切換至“負(fù)載一次調(diào)頻調(diào)節(jié)”；

（2）“一次調(diào)頻投入”功能投退操作正常；

（3） 一次調(diào)頻的永態(tài)轉(zhuǎn)差率精度bp、比例系數(shù)bt、積分時(shí)間Td、微分時(shí)間Tn可正常設(shè)定；

（4） 一次調(diào)頻的調(diào)整幅度限制定值（導(dǎo)葉開(kāi)度限制）可正常設(shè)定；

（5）“一次調(diào)頻動(dòng)作”信號(hào)采集、記錄正確。

實(shí)施例中：依據(jù)有關(guān)規(guī)范，將機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)設(shè)置為±0.05Hz；機(jī)組永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp設(shè)置為4%。除了調(diào)速系統(tǒng)軟件內(nèi)部設(shè)置的人工死區(qū)外，調(diào)速系統(tǒng)的電液轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)均會(huì)存在一定的不靈敏區(qū)（轉(zhuǎn)速死區(qū)），通過(guò)此試驗(yàn)測(cè)試機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)遲緩率。

一次調(diào)頻靜態(tài)模擬試驗(yàn)?zāi)康氖牵海?）測(cè)試機(jī)組頻率精度；（2）測(cè)試機(jī)組永態(tài)轉(zhuǎn)差率精度；（3）檢查頻差出現(xiàn)后導(dǎo)葉的動(dòng)作方向是否正確。

調(diào)速系統(tǒng)靈敏度試驗(yàn)?zāi)康氖牵撼苏{(diào)速系統(tǒng)軟件內(nèi)部設(shè)置的人工死區(qū)外，調(diào)速系統(tǒng)的電液轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)均會(huì)存在一定的不靈敏區(qū)（轉(zhuǎn)速死區(qū)），通過(guò)此試驗(yàn)測(cè)試機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)遲緩率。

不投功率閉環(huán)和AGC控制時(shí)的頻差擾動(dòng)試驗(yàn)?zāi)康氖牵涸诒O(jiān)控系統(tǒng)退出功率閉環(huán)控制且監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)沒(méi)有手動(dòng)負(fù)荷調(diào)整時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)不進(jìn)行干預(yù)調(diào)整，此時(shí)如果電網(wǎng)頻率出現(xiàn)偏差需要調(diào)頻時(shí)，調(diào)頻功能由調(diào)速器獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。此試驗(yàn)主要檢查調(diào)速器調(diào)頻的響應(yīng)速度、響應(yīng)幅度、穩(wěn)定時(shí)間和穩(wěn)態(tài)值是否滿足要求，同時(shí)檢查調(diào)速器和監(jiān)控系統(tǒng)的控制作用是否協(xié)調(diào)。

投功率閉環(huán)時(shí)的頻差擾動(dòng)試驗(yàn)?zāi)康氖牵喝绻麢C(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作，監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)頻需求量應(yīng)該正確疊加以改變機(jī)組出力，不能因?yàn)楣β首詣?dòng)回路的投入，又將機(jī)組實(shí)發(fā)功率回調(diào)至機(jī)組設(shè)定功率（調(diào)頻作用被抵消）。此試驗(yàn)主要考察調(diào)速系統(tǒng)調(diào)頻功能與監(jiān)控系統(tǒng)中的功率調(diào)節(jié)功能是否協(xié)調(diào)，同時(shí)也考察此方式下機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況是否滿足要求。

投功率閉環(huán)和AGC控制時(shí)的頻差擾動(dòng)試驗(yàn)?zāi)康氖牵簷C(jī)組投入AGC控制，機(jī)組應(yīng)該正確響應(yīng)電網(wǎng)頻率變化進(jìn)行一次調(diào)頻，正確改變機(jī)組出力，不能因?yàn)锳GC回路的投入將機(jī)組功率回調(diào)到AGC給定功率。此試驗(yàn)主要考察試驗(yàn)機(jī)組投入AGC控制時(shí)調(diào)速系統(tǒng)的一次調(diào)頻功能和監(jiān)控系統(tǒng)中的AGC功能是否協(xié)調(diào)。