沙坪二级水电站调速器电气部分(20页).doc

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1、-沙坪二级水电站调速器电气部分-第 20 页国电大渡河沙坪水力发电厂培训资料双微机调速器电气部分二一六年三月1 水轮机调节的基本概念1.1 水轮机调节的任务1.1.1 维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调频要求：通过调节机组转速，使发电机频率保持在规定范围内（我国规定 f=500.5Hz，对于 300 万kW 及以上的电力系统频率偏差不得超过 0.2Hz）一次调频:是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力,随频率变化而自动进行频率调整。其特点是频率调整速度快,但调整量随发电机组不同而不同,且调整量有限1.1.2 完成调度下达的功率指令，调节水轮机组有功功率满足电网二次调频要求：二次调

2、频是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时,一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式。一次调频是有差调节,不能维持电网频率不变,只能缓和电网频率的改变程度.所以还需要利用同步器增、减速某些机组的负荷，以恢复电网频率，这一过程称为二次调频。只有经过二次调频后，电网频率才能精确地保持恒定值。二次调频目前有两种方法：由省调总下令各厂调整负荷；机组采用 AGC 方式，实现机组负荷自动调度。1.1.3 完成机组开机、停机、紧急停机等控制任务。1.1.4 执行计算机监控系统的调节及控制指令。1.2 水轮机调节系统的构成水轮机调节系统主要是由水轮机控制设备（系统）和被控制系统组成的闭环系统。水轮机、

3、引水系统和泄水系统、发电机及其并入的电网称为水轮机调节系统中的被控制系统；用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定量的偏差，并将其按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些装置组合，称为水轮机控制设备（系统）。水轮机调速器则是由实现水轮机调节及相应控制的机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称。水轮机调节系统的结构如图1-1：图1-1 沙坪电站水轮机调节系统结构图1.3 水轮机调速器的分类1.3.1 按系统构成分为a) 机械式调速器（机械飞摆式）、电液式调速器及微机调速器；b) 微机调速器的调节器硬件构成有单片机、工控机、可编程控制器三大类 调节器。 c) 调速器机械液压系统随电液转换

4、方式的不同，分为：电液转换器类、比例伺服阀类、数字阀类及电机类。其中电机类还分为步进电机和伺服电机两类1.3.2 按我国水轮机调速器国家型谱以及调速器行业规范，调速器分为：小型调速器中型调速器大型调速器表1-11.3.3 按照调速器的适用机组类型分为：冲击式调速器、单调、双调。冲击式调速器适用于冲击式水轮发电机组；单调适用于无轮叶调节的混流式、轴流定桨式等水轮发电机组；双调适用于有轮叶调节的轴流转桨式、灯泡贯流式水轮发电机组。2调速器结构2.1沙坪调速系统总体结构：图2-1结构图电站名称：国电大渡河沙坪二级水电站工程调速器型号：SWT-2000型调速器。电调型号：SAFR-2000H型32位双

5、PCC水轮机调速器电气柜。液压调节装置型号：ZFL-150/S型水轮机调速器液控装置。柜体布置形式：机电分柜，油压装置悬挂布置。油压装置：YZ-20.0-6.3型油压装置。压力油罐：20005650（mm）；回油箱：470030002000（mm）；自动化元件：压力罐油压检测： 美国进口UE压力开关，德国进口图尔克压力传感器；压力罐油位检测：带4对油位开关、4-20mA模拟量信号的台湾进口FINE磁翻板油位计；压力罐补气装置：德国西德克进口组装电动球阀式自动补气装置；回油箱油位检测：带4对油位开关、4-20mA模拟量信号的台湾进口FINE磁翻板油位计；回油箱油质检测：德国GOLDERMA油混水

6、自动化元件；导叶位移传感器：美国进口MTS位移传感器分段关闭装置：FD-150泄压阀组：SG-1503调速器电气调节控制柜（SAFR-2000H）SAFR-2000H系列水轮机调速器电气调节装置是应用现代控制理论与微电子技术相结合的一种新型调节控制器，它是基于可编程控制计算机PCCX20和实时操作系统支持的水轮机调节器。SAFR-2000H系列水轮机调速器配有大屏幕真彩液晶显示屏支持运行的监视和调速器的操作。所有的PCC模块均为冗余配置，组成的两个调节器之间通过CAN接口进行通信，这可以保证两个调节器之间的信息冗余和相互切换时稳定工作。两个调节器具有独立的供电电源和独立的反馈通道。通过两套PC

7、C的采样模块采集信号，两套CPU同时各自处理采集的信号，一套处于主控模式，一套处于热备用模式，当其中一套发生故障或需要检修时，通过独立的智能切换继电器使另一套立即自动投入，无扰切换,维持系统工况保持不变。两套系统通过MODBUS总线与监控上位机组成人机界面系统，实现调速器智能化。具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能，配备在线专家系统。具有频率调节模式，功率调节模式及开度调节模式，并依据不同工况自动选用。全中文信息集成显示，模拟、数字显示一体化。具备实时数据库及历史数据库，能够进行事件录波辅助分析，并给出有效提示。保证水轮发电机组稳定运行于空载、发电、调相、停机和手动等工况。保证在空载运行时

8、使机组频率按预先设定的频差自动跟踪系统频率。具有自动水头和人工水头双重输入，可通过网络设定，从而有效克服水头波动及水位变送器失效的影响并保证无扰动切换。保证按水头变化实时实现转桨式水轮发电机组的数字式精确协联。能够实时按水头修正启动开度、空载开度、开度限制及协联曲线。具备人工失灵区()和调差系数(bp)的在线实时修正功能，并保证负荷无扰动。具备联网方式自适应功能，可任意采用各种不同的网络通信接口。具备现地控制和上位机控制双重功能，并保证控制切换负荷无扰动。双机冗余：采用两套完全相同的微机系统(A、B)，互为备用；通过故障自诊断进行双机切换，切换过程负荷无扰动；严重故障时（如伺服阀卡）可自动切换

9、至手动运行。频率容错：实时自动诊断机组频率及系统频率，自动提示故障类别，保证全部调节任务的正常完成且不造成负荷冲击。行程容错：实时自动诊断导叶行程及桨叶行程输入，自动提示故障类别，除发电工况时协联关系失去准确性外，保证水轮发电机组自动稳定运行。水头容错：实时自动诊断水头输入，自动提示故障类别，保证水头失效时不会产生负荷冲击，可输入“人工水头”进行经济协联。液压容错：实时自动诊断分析液压系统工作状态，自动提示伺服阀零漂、卡阻等多种故障，保证调节功能不变且水轮发电机组稳定运行。电源容错：实时监视多路电源，电源消失或过低时自动调整控制方式，保证机组稳定运行。功率容错：实时自动诊断有功功率输入，自动提

10、示故障类别，保证有功功率失效时不产生负荷冲击。智能化调试：调试软面板技术；全中文图形化调试界面；在线帮助系统；计算机辅助分析系统：各项试验专用数据库；故障录波与计算机辅助分析调试专家系统：可自动进行各项试验，计算机辅助选择相应参数；产生试验数据并给出试验结果；对试验过程及结论作出评价；指导现场试验的操作；3.2.1改进型并联PID调节装置的调节参数调整范围：比例增益KP： 0.0120；积分增益KI： 020 1/s；微分增益KD： 020s；3.2.3永态转差率Bp调整范围： 0 10%（运行时，运行值长根据调度命令在面板设置）；3.2.4人工转速死区调整范围：00.75Hz（运行时，运行值

11、长根据调度命令在面板设置）；3.2.5电气开限调整范围：0100%（运行时，运行值长根据调度命令在面板设置）3.2.6发电功率限制调整范围：0120%（运行时，运行值长根据调度命令在面板设置）3.2.7频率给定调整范围：45Hz55Hz（给定速度，在投运时设置）3.2.8功率给定调整范围：0120%（给定速度，在投运时设置）3.2.9调速器双路供电电源装置的技术规格：直流：DC220V15%，2A；交流：AC220V15%，2A；3.2.10电气装置输入信号规格：机组频率fg反馈信号：机端PT电压0.2V180V；测频范围0.5100HZ；系统频率fs反馈信号：母线PT电压80V180V；测频

12、范围0.5100HZ；接力器行程反馈信号：WSB-1数字式位移变送器；水头、水压、功率等反馈信号：直流05V或420mA，分辨率小于0.05%。3.2.11开关量输入信号： 继电器常开空接点。3.2.12通信总线物理层规约：RS485：MODBUS（RTU模式）（主从式半双工通讯，主机呼叫从机地址，从机应答方式通讯）IEC61850电源模块：24VDC直流用于内部I/O供电模拟量输入模块：输入10V或是0-20mA的模拟量（需要使用不同的端子），输入通道共四路，分别是导叶变送器，桨叶变送器，功率变送器，水头变送器模拟量输出模块：输出10V或是0-20mA的模拟量（需要使用不同的端子），输出通道

13、共四路，导叶和桨叶输出各占一路，其余两路备用。开关量输入：共24路，其中开机令、停机令、增加、减少、调相、断路器、导叶手动、桨叶手动、备用、功率调节方式、一次调频方式、综合模块故障、主从机状态占13路，备用11路。开关量输出：共24路，其中一般故障、较重故障、手动状态、一次调频动作、容错投入、容错退出、容错增加、容错减少、容错显示、PCC运行、PCC调试状态占11路，备用13路。测频模块：高速计算模块通道共4路。机组频率、系统频率、齿盘1、齿盘2各一路。功率变送器：将有功功率变换为标准的直流输出信号。NARI-PID2控制算法SAFR-2000H系列水轮机调速器电气调节装置采用南瑞集团公司开发

14、的NARI-PID控制算法它的主要特征和优点是： 有效地提高传统PID控制算法在离散化和数字量化后所发生微死区增大和有效带宽变窄的问题为水轮机水力系统产生水力振荡提供有效的抑制能力，改善调节品质，兼顾高频和低频动态要求。提高水轮机调速器对于电力系统低频振荡的抑制能力。PID控制主要适用于低阶、不太复杂的线性系统，它物理概念清晰、易于实现，目前也是水轮机调速器中应用最广泛、技术最成熟的一种控制规律，由于微处理器在水轮机调速器上的大量使用，PID控制目前大多数由软件来实现，以下图4-1所示结构比较常用，称为经典PID控制，图4-2所示结构为改进PID控制。图4-1：经典PID结构图 图4-2：改进

15、PID结构图上面两式中，输入的是转速偏差，输出的是与偏差成比例的控制量。两者区别主要在永态转差率bp的不同反馈取法，一个取自PID综合输出，一个单取自积分I输出。 经典PID控制传递函数为： 式（1） NARI-PID2控制传递函数为： 式（2）比较式上面两式，发现两者分子相同，但式（1）的分母比式（2）少一阶，也即改进型PID控制比经典PID在传递函数上少一个极点，式（1）结构具有更好的动态调节性能，稳定域较宽。目前已投入现场运行的SAFR-2000装置采用的都是改进型PID控制，经过多年的运行检验，证明该方法动态调节过程较短，且易于稳定。NARI-PID控制算法的原理框图为下图所示：图4-

16、3 NARI-PID算法框4.1变结构、变参数的自适应控制策略装置在实时操作系统的任务调度下完成变结构、变参数的自适应控制策略。它的自适应目标是根据工况和装置的工作状态调整算法结构去适应变化，实现安全发电和调节性能的最优化。在装置及其过程量的输入都是正确的时候，自适应策略的目标是优化调速器系统的动态性能，一旦装置及其过程量出现局部失效时，自适应策略的目标是保证水轮机组的安全运行，在系统结构和局部失效类型容许的条件下，执行容错控制策略在保证水轮机组安全的前提降低动态性能品质来维持机组的运行，以减少调速器系统局部故障对发电经济效益的影响。装置的容错控制策略通过故障诊断和分析和电站为满足运行要求的设

17、置来进行容错控制。容错控制策略分为以下几个部分实现：4.2.1发电机转速反馈失效：发电机转速信号在水轮机调速器的控制中是十分主要的反馈信号，在装置中设置了三个测量原理不同的转速测量信号来实现高可靠性。装置所选择转速反馈信号的优先级顺序是：残压齿盘齿盘转速信号经过处理后就变成方波，所以处理方法和开度测量相同，主要检测信号的上升下降沿， 除了对信号波形监视外，还对采样数据的变化率、范围进行检测，根据不同的故障情况，进行区别报警。正常情况下，调速器频率测量以发电机残压为主用（残压较低用测速探头信号），残压信号不正常时，装置自动切换到齿盘测速通道，齿盘测速有两路信号，其中有一路备用。倘若所有测频信号都

18、故障，机组空载运行时切除频率闭环，按照导叶开度模式调节，负载运行时，则以电网频率取代当前机组频率，若电网频率也故障，则切除频率闭环，按开度模式调节。4.2.2导叶行程反馈失效：导叶行程传感器其输出信号经过处理后就变成方波，所以我们主要检测反馈信号的上升下降沿，另外我们对传感器的电源（交流120Hz）也返回进行检测，这样如果传感器出现故障，SAFR-2000装置很快就能检测到，进行故障保护和处理。除了对信号波形监视外，我们还对采样数据的变化率、范围进行检测，根据不同的故障情况，进行区别报警，便于用户处理。对于导叶行程测量采用了双冗余传感器，当主通道传感器出故障时，装置自动切换到备用控制通道，若自

19、动通道的两个传感器都出现故障时，则切换到手动通道控制。若两个传感器都发生故障，可以保证主配自动回中，接力器保持不动。4.2.3水头信号失效：装置对上下游水位都有检测，一般采用4-20毫安电流输出的变送器，对采样数据具有跳变、越限及死值检测，当检测出某个变送器有故障时，装置切除自动水头运行模式，转换到人工水头设定方式运行，可在现地或中控室进行设置。在水头信号失效之后，装置将按照最安全的控制策略进行过程控制，同时把按水头信号进行优化的功能提交给运行人员来完成。4.2.4功率反馈失效：功率反馈信号在调速器的运行不是关键的反馈量，在它失效之后，仅仅导致发电中的按功率调差控制被切除。功率反馈通过对三相电

20、压、两相电流进行交流采样（也可选用功率变送模件）来采集，同样具有信号的上升下降沿检测、采样数据跳变及越限检测，另外还具有和导叶开度的对比检查，因此可以准确的检查出采样故障，对于故障类型有不同的报警提示，若功率闭环控制时该反馈故障，装置自动切除功率闭环，转移到导叶开度闭环调节。控制结构由位置型算法改为增量型算法，上位计算机可对调速器进行脉冲增减调节。4.2.5液压系统故障：在公用输出的装置中，液压系统故障就必须停机，在具有独立输出的产品中，可以利用另一个电液伺服比例阀来完成调速器液压柜的控制。调速器的发卡，失灵将引起整个水轮发电机组的失控和调节不正常，严重时还可能引起过速、过负荷、溜负荷重大事故

21、。调速器发卡故障是一个动态特征，它表现为调节过程的振荡，漂移和拒动等形态，从这个思想出发研究一种机理预先诊断发卡故障的先兆，可为故障判断提供依据。电液转换器是水轮机调速器液压系统最为脆弱的部件，统计数字表明：电液转换器的故障已占整个调速器故障的三分之一左右。SAFR-2000H装置针对这种情况设计有电液转换器故障的专家诊断系统。由于电转是对油质最敏感的部件，可以应用它对调节过程的影响去监测发卡故障的先兆，为运行和维护人员提供维修的预报信号。SAFR-2000H水轮机调速器中使用的诊断策略是：首先对电液伺服阀在正常工作时的动静态特性进行测试（直接应用微机的学习功能测试和学习记忆）。设置检测阀值。

22、阀值设定的原则是：对具有自修复机能的液压系统可设比较灵敏值，反之应设置较大的阀值。液压诊断机能的功能框图如下图所示，由于在SWT-2000水轮机调速器的电液伺服部件采用伺服比例阀设有比例阀阀芯位移反馈，阀的输出流量在工作范围内与阀芯行程成正比例，因此，在这个调速器产品系列中的诊断机能的实现方法是测量阀芯行程来完成的。下图展示了检测方法为两个算法：一个是检测在调速器在稳定状态下（主接力器不动时，即电液伺服比例阀输出流量等于零或它的阀芯位移为零时）电液伺服比例阀的输入电流的绝对值，如果它大于设定的阀值则判断为液压系统卡涩。第二个方法适用在调速器处于大幅度的调节过程，电液伺服比例阀的输入电流比较大，

23、超过了阀的滞环宽度，这时检测输入电流与阀芯位移之间的差值的绝对值是否超过设定的阀值。这方法的两个判据在具体的实现细节这有所区别，如图示。图4-4液压系统故障检测原理图针对调速器主配压阀阀卡的故障检测和伺服阀检测原理相同，主要在主配处于大幅度的调节过程中进行诊断，其诊断原理图如下图4-5主配卡阻故障检测原理图通过上述检测方法诊断出电液伺服阀故障后，调速器首先输出报警信号到监控系统，有通讯和开关量两种方式，同时诊断系统自动在人机界面上弹出故障窗口，给出故障信息和维护策略。同时切除主通道伺服比例阀，自动切换到备用通道伺服比例阀，仍然可以维持装置自动运行，也可以根据用户需求和设置，切换到手动控制通道，

24、保持当前导叶开度不变，防止事故扩大。机组的启动策略首先是保证机组的安全。机组能够自动开机的条件是：，停机令和事故停机令已经复归。，导叶反馈是正常的。，自动开机令闭合。程序把导叶开到安全开度，这个导叶开度保证机组不会发生过速，防止在启动过程中，特别是没有设置齿盘测速的装置在残压比较低或者残压测频故障的机组，发生过速。在导叶开到安全开度后，等待一段时间，这个时间与机组的惯性时间常数有密切关系，也和安全开度的选择有关。在这段时间之后，检测机组的转速是否正常，如果是正常的，保持自动调节，如果不正常，就报警并切换到人工调整导叶开度，来完成机组的启动。在机组转速反馈正常的条件下，程序检测水头信号的工作情况

25、，如果水头信号工作正常，导叶开度就开度当前水头下的空载开度，并且在转速大于80%额定转速时，就进入空载运行工况。反之在水头信号失效之后，导叶的空载开度取按最高水头设置的空载开度，而开度限制则取最低水头设置的导叶开度限制。 图4-6机组启动在机组转速失效的情况下，装置容许运行人员通过远方脉冲增减开关来调整导叶的开度来实现机组转速的人工调节，但机组转速在人工控制下增到电站同期装置容许的控制范围后，投入准同期装置实现机组的并网。机组在下列的条件下将进入空载工况：，机组启动后，转速大于80%额定转速；，机组发电工况，减负荷到，跳开机组断路器且无停机令和事故停机令，转速反馈正常且小于110%。当机组转速

26、正常时，频率调节算法PID被调用。在系统频率反馈正常和运行设置为系统频率跟踪许可时，程序将把系统频率与同期频差（投运时设置）的和作为频率PID调节的频率给定值。在这种控制模式下，程序将忽略远方增减信号和准同期装置的控制信号。当系统频率反馈失效或运行设置为不跟踪系统频率时，程序在额定频率50Hz的基础上叠加远方频率增减信号的和作为频率的调节给定值。 图4-7机组空载控制如图所示，机组过速保护中，调速器自身的过速保护是重要的第一级保护，它不仅仅是把机组从过速的状态下迅速地控制到额定转速，而且能提供其他保护无法实现的特殊功能。如减小卡普兰式机组在紧急停机产生的转子的抬机问题，减小水轮机组的下有水位波

27、动和上游水位的涌浪。对于法兰西式的水轮机来说，调速器的过速保护是比较简单的，下图主要描述了卡普兰式机组和机组在过速保护中的特殊问题的处理策略。本装置的控制策略中所定义的机组过速就是转速超过额定转速的110%,而不管它在什么工况下发生的，在控制策略的优先级上，只有事故停机控制策略的优先级高于过速控制策略。过速控制策略在机组转速小于105额定转速时。在过速保护策略中，主要包括了机组转速变化趋势的识别和趋势控制，在不同的转速段实施不同的控制策略。在机组转速上升阶段，尽快地关闭导叶和把桨叶控制在适当的位置以减小转速的最大值，同时保证机组的流量变化率不能太大。在机组转速的下降段，防止转速过低，对机组转速

28、的动态特性进行必要的识别和控制。由于机组特性比较复杂，不同类型机组的特性相差比较大，不同机组的具体控制策略将有较大的差异。下图仅仅是一个概略的说明。 图4-8机组过速保护为机组发电和功率调节策略功率图，水轮机组的发电工况是水轮发电机组的重要而且运行时间最长的工况，装置所控制的发电工况有以下的运行模式：按功率的一次调频；按导叶开度的一次调频；按功率的二次调频；按导叶开度的二次调频；按功率的一次调频是本装置控制的缺省模式，当运行设置改变后或者机组的功率反馈失效之后，装置控制机组从原来的运行模式平稳地过渡到新模式。当机组运行于一次调频模式时，将屏蔽电站上位机的数字式或者脉冲式的调节，防止一次调频与电

29、站的二次调频的相互干扰。当电站需要进行电站整体的负荷分配时，应该将发电模式设置为二次调频模式。如图所示为装置的发电控制策略功能图，装置能够实现一次性操作完成机组从发电平稳地向正常停机和调相工况转换。在图中，没有描述双调节型机组的协联控制，双调机组运行中的协联关系按照水头或蜗壳压差来控制，一旦相关信号失效则需要运行人员通过手动方式来保证机组的经济协联关系。机组在发电工况下的二次调频是电站的监控系统通过成组调节电站机组的功率分配来实现系统的调频任务，水轮机调速器则不单独按频率调节负荷。在电站进行二次调频时，调速器则通过增大人工失灵区来避免相互干扰。二次调频的响应速度相对于一次调频慢一些，只能在需要

30、大负荷调整和频率与额定频率偏差较大时，短时间投入。大部分运行时间应该投入调速器的一次调频。图4-9机组发电和功率调节在电站实施二次调频改变机组功率分配的时候，为了加速功率调节的速度，装置的功率调节使用具有前馈的功率调节算法。其功率调节算法的功率框图为图4所示。图4-10发电功率调节功能图双机系统在电源、测量、控制、输出、输入等部分都互相独立，两个通道互为备用，属于双机热冗余方式。因此，在提高传感器、输出切换继电器等外围器件可靠性的基础上，双机系统热冗余方式与单机系统相比，具备更高的可靠性。SAFR-2000H型PCC微机水轮机调速器采用两套完全相同的微机控制系统，其电源模件、采样模件、开入开出

31、模件、模入模出模件都相互独立，两套系统互为热备用，通过故障自诊断进行双机切换，切换采用可编程逻辑器件PLD来实现，不易受干扰，且有周密设计的逻辑切换规律，确保主机故障时可靠地切换至从机，决不会发生两套均不控制的情况，切换过程导叶开度变化0.3%全开度，基本无扰动。有些调速器双机之间靠通讯来发送和接收切换命令，有时会发生主机发出切换命令而从机收不到，导致两台机均不控制的情况，给机组的安全运行带来影响。SAFR-2000H型调速器双PCC冗余系统可有效克服这一情况，A、B两个通道都在进行实时控制，相互检测“心跳”，相互通过硬件及通信交换信息。同时，该装置采用专门设计的切换模件（日本OMRON ZE

32、N系列PLC），分别采集A、B两套的主从机、各类故障等信息，并通过可编程逻辑器件PLD（内置周密设计的切换逻辑）来实现可靠切换，主从机之间是“非”的关系，确保有一套参与控制。切换模件（日本OMRON ZEN系列PLC）器件少，集成度高，而试验证明，可编程逻辑器件PLD的平均无故障运行时间达百万小时。该切换逻辑已在国内100多台调速器应用，近10年的运行检验证明：其逻辑正确，可靠性高。另外，由于两套系统的控制输出最终均由一个出口继电器的常闭常开结点控制，有效地保证了必定有一个系统进行控制，决不会出现两套系统失控的局面。装置操作装置的上电顺序：一般是先上交流观察两个电源及信号转换模块指示红灯亮以及

33、电源监视继电器红灯亮。然后再上直流注意观察电源继电器的黄灯亮。然后再依次点亮其余模块。主从切换把手：用来选则A或B套系统主用，切换逻辑如下：两套系统状态相同，可以手动选择切换；一套系统故障、一套正常，装置自动选择正常一套（手动选择无效）；两套系统均故障，装置自动按（一般、严重故障）选择故障较轻的一套（手选无效）；一套系统运行，一套在调试态，装置自动选择运行的一套输出；一套系统有电，一套系统失电，装置自动选择有电的一套输出。A、B系统主从机显示可以在界面上观察。控制方式选择把手：用来选择是在远方控制还是在就地控制的把手。5.1人机界面简介MCGS_HMI水轮机调速器监控系统（以下简称MCGS_H

34、MI）是由国网南京自动化研究院电气控制研究所/南京南瑞集团公司电气控制分公司为SAFR2000H水轮机调速器配套开发的实时监控软件系统。SAFR2000H水轮机调速器上位机选用nTouch公司12英寸的液晶触摸屏，内置Windows CE 嵌入式操作系统。MCGS_HMI是基于专门应用于嵌入式操作系统的组态软件“MCGS嵌入版”开发而成的，MCGS_HMI和下位机PCC采用Modbus协议进行通讯，系统通讯效率高，占用CPU资源小。 MCGS_HMI采用全中文图形化界面，使调试过程明确而简单。在整个调试过程中，实时显示调试数据。这样，一方面可以迅速判断结果是否满意，对不满意的结果立即试验改进，

35、从而充分利用非常宝贵的现场调试时间。另一方面大大简化了试验结果的整理工作，减轻了工作负担。A套系统运行状态监视；B套系统运行状态监视；A、B系统参数及信息监视；A、B系统开入开出监视；A、B系统模入模出及测频监视；A、B系统报警监视；图5-1调速器运行监视窗口如图该界面主要供运行及维护人员观察信息、设置水头参数等使用。图5-2信息窗信息窗用来显示系统的主要控制量及内部参数的当前值。窗口左右对称，分别显示A、B两套系统较为详细的状态信息。如图包含了频率给定功率反馈等信息。图5-3开关量显示开关量窗口用来显示外部输入开关量及装置输出开关量。窗口左右对称，分别显示A、B两套系统的信息。图5-4调速器

36、状态报警监控窗口调速器状态报警窗的界面如图5-4所示报警窗用来显示故障报警和故障诊断处理信息，故障一旦被检测到，即使立刻消失，在窗口显示中仍将一直保持报警，直到点击窗口下方的“故障复归”按键后，当前所有的故障显示才被清除。这样，即可实现对偶发故障的记录。故障报警信息分为A、B两套系统，包括：PT测频故障、电网频率、齿盘测频、导叶反馈1、导叶反馈2、导叶液压、综合模块1及综合模块2（机械柜上）、水头采样、有功功率。6调速器的巡检a) 各表计信号灯指示正常，开关位置正确，各模拟量反馈正常，各电气元器件无过热、异味、断线等异常现象。b) PID 参数是否发生变化。c) 若为人工水头，应核对水头设定值

37、是否与当前水头相符。d) 电柜散热风机工作是否正常，出风口是否堵塞，柜内温度是否过高，PLC 和工控机是否死机。e) 调速器运行稳定，无异常抽动和振动现象。f) 调速器各阀门、管路无渗漏，阀门位置正确。g) 调速器各杆件、传动机构工作正常，钢丝绳无脱落、发卡、断股现象，销子及紧固件无松动或脱落。h) 滤油器压差应在规定的范围内，否则应进行滤油器切换并对滤网进行清扫。7常见的故障处理a) 在调速器及油压装置发生故障时，当班值(班)长应发出必要指令，协调安排值班人员进行处理，采取有效措施遏制故障的发展，消除对人身和设备造成的危害，恢复设备的安全稳定运行，并及时将故障处理情况向领导或相关部门汇报。b

38、) 在故障处理过程中，值班人员应坚守岗位，迅速正确地执行值(班)长的命令。对重大突发事件，值班员可依照有关规定先行处理，然后及时汇报。c) 如果事故发生在交接班过程中，应停止交接班，所有人员在交班值长指挥下进行事故处理。事故处理告一段落，由交接双方值长商定是否进行交接班。d) 事故处理完毕后，当班值(班)长应如实记录事故发生的经过、现象和处理情况。事故处理中要注意保护事故现场，未经主管部门或领导同意不得复归事故信号或任意改动现场设备状况，紧急情况除外(如危及人身安全时)。现象：机组未能按指令完成开停机全部流程原因：a) 在排除监控回路故障后，应检查电调相应开机回路是否动作b) 紧急停机阀是否处

39、于投入状态c) 锁定是否处于投入状态d) 检查压力油源阀门是否开启e) 主配压阀活塞被卡f) 接力器活塞被卡g) 电气开限拒动h) 比例伺服阀故障，包括机械发卡，综合放大板故障i) 自动开停机不成功的处理：检查开停机流程执行情况，若系自动化元器件拒动，可以手动帮助；若系调速器故障，应设法排除，必要时将调速器切手动运行，用手动方式完成开停机操作，并通知检修人员处理。在停机中如果导叶已关闭，但由于剪断销剪断或导叶漏水量过大造成机组转速降不到预定值时应关闭进水工作门停机现象：所谓溜负荷是指在系统频率稳定，也没有进行增减负荷操作的情况下，机组负荷自行减少或增加。其原因可能有下列几种：a) 比例伺服阀卡

40、在偏关或开侧，而接力器却一直向关或开机方向运动b) 综合放大板开启方向功率放大管损坏c) 导叶位移传感器因定位螺钉松动，导致传感器传动部分移位，致使传感器输出的反馈值大于或小于实际导叶开度d) 因干扰或其他原因导致机频出错调速器溜负荷的处理：首先观察平衡表指示，如果平衡表指示与溜负荷的方向不一致，例如机组负荷向减少但平衡表指示偏向开启侧，或者机组负荷向增加，平衡表指示偏向关闭侧，说明问题出在机械部分，大多是由于电液转换器或主配压阀发卡以及机械零点偏移所致，应通知检修人员处理。反之，若平衡表指示与溜负荷的方向一致，说明问题出在调速器的电气部分，可把调速器切手动运行，再进行处理。 现象：机组负载运

41、行时，功率及导叶开度均出现波动原因：1) 由于油路堵塞导致活动塞动作发卡造成抽动2) 比例伺服阀或主配发卡3) 水头变化过大4) 机频信号干扰5) 导叶反馈信号干扰6) PID 参数发生变化7) 调速器抽动的处理：将调速器切手动运行或停机；优化水头与开度、有功对应曲线；检查相关电缆或元件接地，排除干扰 现象：正常运行中远方增加机组有功失败原因：1) 监控系统有功调节为禁止，检查监控设置及其相应回路2) 调速器未接收到导叶增加信号：检查导叶远方增加开入回路3) 调速器处于手动运行：远方调整负荷时，调速器应处于自动运行4) 电气开限未放开或设置不正确： 检查工控机内开机/开限负载开限值设置是否正确，若正确应与电气开限的显示值一致5) 水头设置不正确：由运行人员根据实际重新设置水头值6) 机组进水口拦污栅堵塞：检查进水口压差 现象：1. 正常运行时导叶开度反馈为零。2. 调节导叶开度时开度反馈不跟随。3.三套导叶开度反馈间差值过大。4.导叶全关时开度反馈仍有指示。原因及处理办法：1) 一般为传感器工作电源或输出回路断线，传感器故障无输出，可用毫安表测量其输出进行排除2) 传感器随动部件与接力器连接脱落3) 传感器安装位置误差过大，传感器型号不一致或品质不好造成的线性度误差4) 传感器零点漂移，可对传感器重新定位