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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
➢ 调速器前向通道放大倍数的整定
图1-10 随动系统对单位阶跃输入的响应特性
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
曲线1的相对阻尼系数，无超调，但过程缓慢；曲线3的相对阻尼 系数，初始段反应快，但有过大的超调；曲线2的相对阻尼系数， 有较理想的响应特性，其超调量约为3%。所以，应选择、调整开 环放大系数Kop（也就调整了Ty），使随动系统对阶跃输入的响应 特性具有3%～5%的超调量。
t1.0 t1.0
x 0.1
x 0.0 1
10 KI
10btTd
100 KI
100bt
Td
10Tx 100Tx
t 0.5
x 0.1
5btTd
5Tx
5 KI
t 0.1
x 0.1
btTd
Tx
1 KI
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
➢ 接力器响应时间常数Ty
图1-9 接力器响应时间常数Ty
图1-3 微机调速器结构图
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
技术标准GB/T9652.1 1997 GB/T9652.2 1997 静态特性
➢ 静态特性：bp (bs )
水轮机调节系统静态特性
水轮机调节系统静态特性
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
➢ 永态差值系数： bp (bs )
➢ 静速死区： ix
➢
调速器PID特性：yPFID((ss))
[kP
kI
1 s
kDs]
➢ 阶跃输入响应特性：
yPID (s) F (s)
[kP
kI
1 s
kDs ] 1 T1vs
图1-8 PID调节器的阶跃输入响应特性
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
➢ 速动时间常数Tx=bt×Td
➢ 速动时间常数Tx的物理含义是：在bp=0的条件下，若取频 率变化相对值为x=1.0，则接力器走全行程的时间就是 速动时间常数Tx，它在数值上等于积分增益KI的倒数，也 等于暂态差值系数bt与缓冲装置时间常数Td的乘积。
IEC 61362标准推荐：导叶接力器Ty=0.1～0.25s；桨叶接力器 Ty=0.2～0.8s；冲击式折向器Ty=0.1～0.15s。在我国一般推荐： 导叶接力器Ty=0.1～0.2s；桨叶接力器的Ty取为导叶接力器Ty的 2～3倍。
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
调速器应保证机组在各种工况和运行方式下的稳定性指标 ① 手动空载工况（发电机励磁在自动方式下工作）运行时，
小型 电调 机调
特小型
转速死区/% ix
≤0.04 （0.02）
≤0.10
≤0.08 （0.06）
≤0.15
≤0.10
≤0.18
≤0.20
轮叶随动系统
不准确度
≤1.5
／
/ia%
bp整定范围
bp=0~bPM，最小值不大于0.1%，最大值bPM不小于8%
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
动态特性
4
2.水轮机调节系统
系统结构：
图1-1 水轮机调节系统的结构图
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系统特点：
➢ 操作力大——需要经液压放大操作接力器
➢ 水流惯性：
Tw lv
➢ 机械惯性：
gh Ta GD2 • nr2
➢ 系统复杂、非线性特性
3580 pr
手动水轮机调节
➢ 比例操作—输出与输入成比例，及时反映偏差，与时 间无关；
➢ 超前操作—输出与输入的变化速度成比例，反映偏差 的变化率，与时间有关；
➢ 积分操作—输出等于输入的累加，与时间有关；只有 输入为零，输出才保持常数；
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3.水轮机数字式（微机）调速器
➢ 机械液压/电气液压/数字式（微机）电液调速器 缓冲式PID结构
➢
图1-2 电气液压调速器(PID)结构图
7
➢ PID结构 ：
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
机组甩负荷后应保证的动态品质 ① 甩100%额定负荷后： 在转速变化过程中，超过3%额定转速以上的波峰不超过
两个； GB/T 9652.1—1997规定：从接力器第一次向开启方向
移动到机组转速摆动值不超过0.5%为止所经历的时间应不大 于40s。IEC 61362《水轮机控制系统技术规范导则》规定： 在甩负荷中，若记从甩负荷开始至出现最大转速上升值为止的 时止击间 的 式为时机t间组M为），和t记E，1从5则甩（t负对E/荷于tM开高的始水推到头荐机混值组流为转式2.速机5～摆组4动）.0值。（不8超.0过）（1对.0于%冲为 ② 转速或指令信号按规定形式变化，接力器不动时间： 对于电气液压调速器，不大于0.2s； 对于机械液压调速器，不大于0.3s。
2
一. 水轮机调节的基本概念
1. 水轮机调节的任务 2. 水轮机调节系统 3. 水轮机调节系统的动态和静态特性
3
1.水轮机调节的任务
✓ 维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调频 要求；
✓ 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(AGC)要求；
✓ 完成机组开机、停机、紧急停机等控制任务； ✓ 执行计算机监控系统的调节及控制指令。
水轮发电机组转速摆动相对值对大型调速器来说不得超过 0.2%；对中、小型和特小型调速器来说均不得超过0.3%。 当调速器控制水轮发电机组在空载工况自动运行时，在选择调 速器运行参数时，待稳定后所记录3min内的转速摆动值应满足 下列要求： 对于大型电气液压调速器，不超过0.15%；调速器，不超过0.3%。 ② 如果机组手动空载时的转速摆动相对值大于规定值（见 上），那么其自动空载转速摆动相对值不得大于相应手动空载 转速摆动相对值。
水轮机调节的基本概念 和
数字式（微机）电液调速器
水轮机调节的基本概念 和数字式（微机）电液调速器
一. 水轮机调节的基本概念 二. 水轮机数字式（微机）电液调速器 三. 微机调节器 四. 机械液压系统 五. 微机调速器故障分析及对策 六. 我国数字式（微机）调速器的现状及发
展趋势 七. 思考题
图1-6 转速死区ix
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
➢ 随动系统不准确度 ： y1(输入)
ia
·
·
ia
0
1.0 y2(输出)
图1-7 随动系统不准确度ia
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◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
GB/T 9652.1—1997主要静态特性指标
调速器类型 项目
大型 电调 机调
中型 电调 机调