水轮机调节大纲

第一章

1.水轮机调节的任务

根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，以维持机组转速（频率）在规定范围内，或按某一预定的规律变化．

2.为什么要对水轮机进行调节？通过什么途径进行调节？

电网负荷一直在变化，负荷的变化导致频率的变化，要维持频率在一定范围内，必须对机组进行调整。利用调速器调整机组转速。

3.水轮机调节的特点

1．水轮机调速器必须具备有足够大的调节功

2．液压元件的调节滞后易产生过调节，不利于调节系统的稳定

3．水击的反调效应恶化调节系统品质,限制了接力器的开关操作速度

4．有些水轮机调速器还具有双重调节机构，从而增加了调速器结构的复杂性 5．具有越来越多的自动操作和自动控制功能

4.什么是水轮机调节系统，什么是水轮机控制系统，二者有什么区别？

水轮机调节系统是由水轮机控制系统和被控制系统组成的闭环控制系统；

水轮机控制系统是用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定参量的偏差，并将它们按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些设备所组成的系统．一般指由水轮机调速器与油压装置所构成的系统。

5.什么是水轮机调速器，调速器的典型系统结构有哪些？

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． 调速器通常由测量、综合、放大、执行和反馈等元件组成。

6.调速器有哪几种分类方法？具体是怎么分的？

1. 按工作容量分：

特小型调速器，小型调速器，中型调速器，大、巨型调速器 2. 按供油方式分： 1）通流式调速器

2）压力油罐式调速器，压力油罐式调速器又分为组合式和分离式 3. 按调节机构数目分：

单调节调速器，双重调节调速器 4.按元件结构不同分：

机械液压型和电气液压型，电气液压型又分为模拟型电气液压调速器和微机型电气液压调速

器

5.按调节规律不同分： PI调速器和PID调速器 6.按反馈位置不同分：

辅助接力器型中间接力器型和电子调节器型

第二章

1.衡量水轮机的动态性能指标有哪些？

(1)调节时间Tp: 从阶跃扰动发生时刻开始到调节系统进人新的平衡状态为止所经历的时间。△=±0.2%

(2)最大偏差△nmax: 第一个波峰值，常用相对值表示。

(3)超调量δ: δ为第一个负波峰值占最大偏差的百分比表示．

(4)振荡次数X:以调节时间内出现的振荡波峰波谷个数之和的一半表示。 (5)衰减度Ψ:以第二个波峰与第一个波峰幅值之差的相对值来表示。

2.水轮机的静特性为什么要实现有差和无差？有差静特性和无差静特性是怎么定义的？

采用无差静特性时，系统频率与各机组无差静特性没有一个明确的交点，增减任意一台机组的负荷会导致机组间负荷出现“拉锯现象”。

3.调节系统的调差率和永态转差系数各是如何定义的？两者之间有何区别和联系？

1.在一定范围内ep受bp控制，bp↑↓=>ep↑↓ 2.ep≠bp,一般有：ep

4.水轮机调速器的转速死区的基本含义是什么？过大的转速死区对水轮机调节系统的特性有何不利影响？

死区的含义：指令信号恒定时，不引起调节作用的两个被调量（转速值）相对偏差的最大区

ix?x1?x2?间． 死区的影响：

会使调节系统保持频率恒定的质量下降 使机组间负荷分配误差加大 不利于调节系统的稳定

n1?n2nr5.当机组并网运行时，若系统负荷发生变化，各机组承担的

变动负荷和系统的同步转速变化有何规律？

1.当系统机组台数、容量及调差率一定时，各台机组调节结束后承担的变动负荷与其额定出力成正比。

2.与其调差率成反比。

3.机组转速（系统频率）的变化与各机组的Pr/ep值之和成反比。 4.各台机组调节结束后承担的变动负荷与系统频率变化成正比。

6.当机组并网运行时，若系统频率发生变化，各机组承担的变动负荷会如何变化？

7.何为一次调频，何为二次调频，简述调节过程。

一次调频：电网中各机组调速器根据频率变化自动调整机组的有功功率输出并维持电网的有功功率平衡，使电力系统的频率保持基本稳定。

二次调频：在一次调频基础上重新分配各机组承担的负荷，使电网频率保持在规定范围内。 调速器的作用：接受来自电网调度中心的负荷指令，通过一次调频和二次调频来平移调频机组的静态特性，调节水轮机组有功功率输出，维持机组转速基本恒定，或转速波动保持在规定范围内。

8.Td、bt、bp、Tq等的定义与物理含义。

Td:缓冲时间常数，为缓冲装置将来自主接力器位移的反馈信号按指数衰减的时间常数。 bt:暂态转差系数（缓冲强度），假定缓冲器不起衰减作用,主接力器走完全行程引起的反馈

量折算为转速变化的相对值。

bp:永态转差系数，调速器静特性斜率的负数.接力器走完全程，通过调差机构引起的针塞位

移量，折算成转速变化的百分数。

Tq:接力器不动时间,被调量或指令信号按规定形式变化起至引起主接力器开始移动时刻止

的时间．

第三章

1.水轮机微机调速器的主要特点是什么？

(1)调节规律由软件实现，不仅可以实现PI、PID调节规律，还可实现其它复杂的调节规律，如前馈控制、预测控制、自适应控制与最优控制等，为水轮机调节系统性能的进一步提高创造了条件。

(2)采用了性能优越、可靠性高的计算机硬件，再加上灵活的的控制规律，保证了水轮机调节系统具有更加优良的静态、动态特性和高的可靠性。

(3)控制功能日益完善，具有灵活性大、调试维护方便、调节性能好、控制功能强等特点。除常规的频率跟踪、功率跟踪、无扰动手自动切换功能外，还有按水位设定启动开度、空载

开度功能、容错控制功能、故障诊断功能等。

(4)采用了新型的电液转换元件，解决了电液转换器因油污而发卡的问题、提高了抗油质污染的能力，机组运行的可靠性得到很大提高。

(5)电液随动系统取消机械杠杆机构，消除了死行程，定位精度高、响应速度快、结构紧凑简单和维护方便。

(6)易于实现与厂站级计算机监控系统的通讯接口和远方控制，可实现全厂的综合控制，提高水电厂的综合自动化水平。

优点：⑴.采用先进的控制策略，使水轮机调节系统具有更加优良的静态，动态性能；⑵.软件实时性与灵活性强，从而使微机调速器功能完善；⑶.参数调节方便，运行状态显示清晰直观；⑷.稳定性好，可靠性高；⑸.可以实现全厂的综合控制，提高水电厂自动化水平。

2.水轮机微机调速器的主要功能有哪些？

① 接受操作命令，实现水轮发电机组的开机控制。 ② 频率测量与调节功能。测量水轮发电机组的频率（转速），并与给定的频率值（转速）

进行比较，实现对机组频率（转速）的闭环控制。 ③ 接受控制命令，实现对机组频率（转速）的调整。

④ 测量电网的频率，实现对开机并网过程中机组频率的自动调节，以达到快速满足同

期并网的条件。

⑤ 自动调整与分配负荷的功能。机组并网后，按照永态差值系数的大小，根据机组频

率与给定频率的差值自动调整水轮发电机组的出力，实现电网的一次调频。 ⑥ 接受控制命令，实现对机组所带负荷的调整。 ⑦ 接受操作命令，实现水轮发电机组的停机控制。

⑧ 接受操作命令，实现水轮发电机组的发电转调相控制。 ⑨ 接受操作命令，实现水轮发电机组的调相转发电控制。

⑩ 测量导叶开度，实现对导叶反馈断线的判断与容错；或/和根据实际导叶开度与计算

出的控制输出的差值对电液随动系统进行控制，实现对导叶开度的调整，达到改变机组频率或出力的目的。

? 对双重调整的调速器，测量浆叶角度，实现对浆叶反馈断线的判断与容错；或/和根

据实际浆叶角度与计算出的控制输出的差值对电液随动系统进行控制，实现对浆叶角度的调整。

? 测量水轮机的水头，根据当前水头实现开机过程的最优控制与负荷限制（按水头自

动修正启动开度、空载开度和最大开度限制）。对双调整的调速器还根据当前水头实现协联工况运行。

? 根据运行方式的不同，对带基荷的机组，在并网时实现开度控制。

? 测量机组的出力，根据运行方式的不同，对带基荷的机组，在并网时实现有功负荷

控制。

? 手动运行时，自动跟踪当前的导叶开度值，实现从手动到自动的无扰动切换。 ? 对主要器件和模块进行检测与诊断，实现容错控制功能与故障自诊断功能。 ? 紧急停机功能。遇到电气和水机故障时，上位机发出紧急停机命令，实现紧急停机。 ? 主要技术参数的采集和显示功能。自动采集机组和调速器的主要技术参数，如机组

频率、电力系统频率、导叶开度、调节器输出值和调速器调节参数等，并有实时显示功能。

? 对于多机系统，完成相互的自动跟踪与无扰动切换。