SDT200水轮机微机调速器说明书编写：李书明陈军审核：史恒批准：郭效军国电南京自动化股份有限公司一九九九年二月目录1 概述 (1)2 硬件配置 (3)3软件结构 (3)4操作说明 (4)5 机械结构形式 (7)6 电柜原理图和端子布置图 (7)一．概述SDT200水轮机调速器是以可编程控制器(PLC)为调节控制核心的新型水轮机微机调速装置,配以现代控制理论为核心的软件,与水轮机的电液执行机构组成水轮机调速系统。
该种型号的调速器适用于各种不同容量的混流式水轮发电机组和轴流转桨式水轮发电机组的调节控制。
与其它类型调速器相比，具有可靠性高，可维护性好，性能价格比高的优点。
1．规格和主要技术指标型号：SDT200系统结构：微机调节+电液随动系统调节规律：变结构、变参数并联PID控制微机型式：PLC（PLC形式可选GE系列、MODICON系列、三菱系列）测频方式：数字测频，2-100 Hz测频分辨率：0.00125 Hz/1LSB比例增益：Kp= 0-10积分增益：Ki= 0-5微分增益：Kd= 0-10永态转差系数：bp=0-10%人工转速死区：0-10%模数与数模转换分辨率：12 位电柜输出：电压±10 V，电流±0.2 A供电电源：交流 220 V 和直流 220 V 并联供电电液转换器：环喷式、双锥式或其他型式电液伺服阀主接力器反馈：线位移传感器电气反馈转速死区：〈=0.03%接力器不动时间: <=0.2 s2．主要功能2．1 自动调节和控制功能1．以最佳过程起动水轮发电机组，启动过程可使机组频率跟踪电网频率；也可以按给定频率启动。
2．保证水轮发电机组稳定运行于下列工况:单机空载运行；与大电网或地区电网并列运行；调相运行；手动运行；3．最佳过程使机组停机，根据需要可实现分段关闭过程。
4．能够根据机组运行工况、水头、导叶开度等因素实现变结构、变参数适应式PID自动调节。
5．可以在线修改调节参数，不会引起机组负荷冲击。
6．对于转桨式水轮机，可以实现轮叶转角与净水头及导叶开度之间的协联关系，提高机组发电效率。
7．装置可实现导叶或功率的成组调节。
8．自动按工况修正调速系统的动态灵敏度，以适应各种工况对灵敏度的不同要求。
9．可接受监控系统操作指令实现远程操作，也可现地由面板操作。
10．具有报警功能。
11．能完成手、自动平滑切换。
2．2 容错功能1．测频断线容错：机频的容错必须在下列运行工况下得到保证（1）空载运行；（2）发电运行；（3）甩负荷；（4）孤网运行。
而在这些工况中甩负荷工况是最恶劣的，在这种情况下如果发生机频断线必须得到及时的诊断和处理；还必须考虑到机频和网频同时断线的情况。
采取变结构技术，达到容错控制的目的，使机组或者保持自动运行，或者关至空载位置，或者维持出力不变。
2．导叶断线和桨叶断线容错.3．功率断线容错：机组进行功率调节时，如果功率出现断线，则功率调节自动切换至增量型算法，维持监控系统对于调速器进行功率控制。
4．水头信号容错：水头信号失效时，调速主环将不采纳出错数据。
5．输出容错：当电液随动装置出现拒动时，则将控制对象切换，由电液控制阀代替电液伺服阀，控制信号由连续式改为脉冲式，仍由微机系统维持自动运行。
6．当微机系统发生下列情况时，调速器由自动运行切换至手动运行方式：（1）PLC故障；（2）电柜掉电；7．PLC调速器由交、直流220V双路电源供电，失去一路时仍保持自动控制不受影响。
2．3 故障诊断和监控功能1．电源监测2．机频和网频信号的监视与诊断3．导叶和桨叶行程反馈信号的监视与诊断4．机组出力信号的监视与诊断5．有效水头信号的监视与诊断6．电液转换器及液压系统的监视与诊断7．PLC运行状态的监视与诊断2．4 信息显示、智能调试和整定功能调速器的显示包括参数显示、状态显示和故障显示；其中要显示的参数包括：机组频率(HZ)系统频率(HZ)导叶（桨叶）开度(%)导叶（桨叶）开度给定(%)开度限制(%)当前功率(KW)功率给定(KW)水头值(M)要显示的状态包括：手动/自动；断路器合/分要显示的故障信息包括：通讯故障浆叶电液故障导叶电液故障浆叶断线导叶断线系统频率断线机组频率断线功率断线要进行的输入操作包括：开限减开限增功减功增停机开机SDT200调速器的显示界面有触摸屏和数码管显示两种，用户可以根据需要进行选择；触摸屏是通过软界面来进行显示、操作和参数整定的。
触摸屏显示是通过对可触摸屏进行编程来实现信息的显示和输入操作，能以汉字字幕显示内容、显示数据和曲线，这样在现场调试极其方便。
数码管显示界面见图一，采用按钮及拔码开关进行操作及运行方式的选择，显示内容可手动切换。
2．5 事故记录功能微机调速器在运行中不断记录和刷新水轮机调速系统的运行数据，当机组因事故甩负荷时，微机调速器可以记录事故前后一段时间内的有关数据及曲线，供事故分析。
2．6 通讯功能微机调速器能与监控系统进行通讯，接受监控系统下发的控制命令和参数调整，并能上传调速系统的运行参数及数据。
二．硬件配置采用PLC和单片机来实现信号的采集和处理，并控制电液随动系统，系统可靠性高，处理速度快。
具体配置如下：1.1 PLC模块:一般包括下列模块：（1）电源模块（2）CPU模块（3）通讯模块（4）模数转换模块（5）数模转换模块（6）开关量输入模块（7）开关量输出模块（8）高速计数器模块1.2 外部接口模块:（1）单片机频率测量与显示模块（2）功率放大模块（3）输出继电器模块1.3 电源与变送器（1）开关电源（2）测频变压器板（3）功率变送器（4）接力器线位移传感器三．软件结构本微机调速器软件以PLC内部监控软件为核心，所有应用软件都处在监控软件的管理下，且应用软件按任务模块化编制，由监控软件自动地按串行工作方式，实时地执行各项任务。
由于应用软件功能模块化，程序段相对独立且连贯性好，因此程序结构清晰，具有良好的可读性和可维护性，大大提高了软件的可靠性。
1.1 软件内容应用软件分为五个部分：（1）初始化软件：包括初始化模块。
（2）实时控制软件：包括开机模块、停机模块、主控模块（包括空载模块、并网模块和波动模块）、甩负荷模块、静止模块以及开关量和模拟量检测模块。
（3）实时诊断软件：包括上电自检模块、故障检测、处理及报警模块。
（4）人机交互软件：包括实时显示模块。
（5）试验软件：包括试验运行模块，用于静特性试验。
1.2 各主要程序流程PLC调速器软件采用模块化结构设计，既把整个软件按功能不同分为多个子模块，然后用一个主程序将各个子模块串接起来。
这种设计方法便于功能扩展和调试、检查、维护。
以下就主要模块做一简单介绍。
1．主程序流图主程序流程图如图三所示。
2．初始化模块见图四。
在任何时候给微机调速器上电或复位，微机调速器通过机组状态辨识，均能正确、无冲击控制机组。
3．开机子模块当开机标志置位时，程序转入开机子模块。
开机子程序流程图如图五所示。
4．停机子模块当停机标志置位时，程序转入停机子模块。
停机子程序流程图如图六所示。
5．主控任务主控任务由空载子模块、带地区负荷子模块和与大电网并列运行子模块构成，如图七所示。
四．操作说明1.1 数码管显示界面操作说明SDT200 PLC微机调速器操作面板布置如图一所示。
操作包括三个部分：（1）按键操作（2）拨码开关操作（3）参数修改。
各部分操作分述如下：1．按键操作显示切换键：调速器面板上单片机单元和PLC单元各设有一个显示切换键，分别用于单片机单元和PLC单元上的数码管显示内容切换。
复位键：当单片机单元数码管显示出现异常时，操作复位键，对单片机系统进行复位处理，使其重新初始化进入正常运行轨道。
开机键：当开机条件具备时，按开机键，自动开导叶。
停机键：停机键按下时，机组有负荷将进行卸负荷停机，无负荷将空载停机。
功增键、功减键：机组并网运行时的功率给定调节键，在机组处于空载运行时作为频率调节键。
开限增键：机组启动后，按开限增键可增加导叶开限。
开限减键：机组启动后，按开限减键可减小导叶开限。
注意事项：运行人员不能随意在面板上操作开机键、停机键、功增、功减键、开限增、开限减键。
它们只作为调试及特殊情况下使用，若需进行面板操作，应先检查是否满足操作条件。
2．拨码开关：面板上设有四位拨码开关，分别代表四种运行方式：频给方式、功率方式、孤网方式、试验方式。
运行方式需根据电厂长期实际运行情况进行选择。
频给方式：空载工况下，设为ON表示频率给定运行方式，OFF为系统频率跟踪运行方式。
建议设置为频率给定运行方式。
功率方式：并网后，设为ON表示功率调节运行方式，OFF为导叶开度调节运行方式。
孤网方式：断路器合时，设为ON表示机组带地区负荷运行，OFF表示机组与大电网并列运行方式。
PLC控制软件具有大、小系统自动识别功能，当机组长期带地区负荷时，可将该开关设定为ON。
试验方式：进行调速器静特性试验时，将试验方式开关拨至ON位置。
注意：试验应在额定工作油压和正常振动电流下进行，此时，接力器锁锭拔出，断路器合，使接力器带实际负载，将频率信号接到机频输入，逐次增大或减少输入，待每次达到稳定平衡状态后，测量接力器相应的输出位移，据此绘出静特性曲线，求出转速死区和线性度误差。
3．参数修改运行人员可以通过手持式编程器修改控制参数。
1.2 触摸屏显示界面操作说明触摸屏显示界面是通过下拉式菜单来实现显示和输入信息的SDT200 PLC微机调速器触摸屏布置如图二所示。
图二触摸屏显示和信号灯显示面板用手指轻轻触摸触摸屏中的菜单项，就可以弹出下列画面：按返回键,重新回主菜单光标指到哪一个位置，可以对相应参数进行修改，按返回键，重新回到主菜单。
按相应的键可以进行开机、停机、功率增加、功率减少、开限增加、开限减少等操作。
按返回键，重新回到主菜单。
此画面记录水轮机在开机，并网运行，停机，甩负荷过程中的参数。
按返回键，重新回到主菜单。
帮助栏给出了调速器的使用说明、故障排除方法。
五．调速电气柜和机液柜的机械结构组合形式SDT200型水轮机调速器电气柜和机械柜的机械结构组合形式有分离式和一体化式两种组合方式。
分离式结构形式是目前调速器应用的常用方式。
一体化方式将电气柜置于机械液压柜之上，结构紧凑。
用户可以根据厂房的具体布置进行选择。
六、调速电气柜原理图和端子布置图SDT200型水轮机调速器电气柜原理图和端子图见图八和图九。