摘要：论述了水轮机及其调速系统模型、参数测试方法，包括水轮机调速系统实测建模主环PID环节校验以及bp校验、执行机构大小阶跃动作特性测试等，及通过仿真验证获得参数的正确性。
关键词：水轮机；调速系统；模型；参数测试
0 引言
近年来，水电机组在电网中的地位越来越重要，因此需要对其进行更深入的研究来确保水电机组能够正常安全的发电。水电机组调速系统的动态特性不但影响机组自身的安全性和经济性，并且会影响整个电网的供电水平。因此，有必要获得调速系统建模参数，以此了解水轮机组的动态特性以及对发生负荷变化的适应能力，为水电机组在电网中的安全运行奠定基础。
本文对水轮机及其调速系统模型、调节系统参数实测进行了简要的叙述。
1 水轮机及其调速系统模型确定
图1-1的是能事达水电控制设备有限公司的PPWST-150/150-6.3微机电液调速器控制系统结构。该调速器数字控制部分协同机械液压随动系统配合，控制水轮机组的频率和有功功率，来实现机组的开机、停机、并网、发电等功能，还可与水电站监控系统通讯，受到监控系统的操控。
图1 1 水轮机调速器控制系统框图
调节系统的液压系统是数字控制环节中的执行机构，由综合放大环节、电液转换环节、配压阀及主接力器等环节组成。
2 水轮机及其调节系统参数实测
2.1主环PID环节校验
将比例环节设置不同的值，主环的积分、微分、永态转差系数及频率死区（ε）均设置零，频率给定不变，使频率信号发生器在调节系统上施加转速模拟信号，并让转速模拟信号做出不同程度的阶跃，由“频差＝频率给定－机组频率”可知，转速模拟信号的阶跃量等于频差阶跃量的负数。
（1）参数设置如下：KP=1，KI=KD=bP=0，ε=0。
用频率发生器在端子柜测频端子上加入正弦信号模拟机组转速，进行0.5Hz的给定阶跃试验。
PIDOUT在阶跃前后的值分别为5.22%、4.21%。频率的变化量 ＝-1％，于是：
该值与设置KP＝1，基本一致。
2.2 主环的积分环节校验
将积分环节设置不同的值，主环的比例、微分、永态转差系数及频率死区环节全部设置零，频率给定不变，在频率信号发生器上给调节系统施加转速模拟信号，并让转速模拟信号做出不同程度的阶跃，由“频差＝频率给定－机组频率”可知，转速模拟信号的阶跃量等于频差的阶跃量的负数。
（1）参数设置如下：KP=0，KI=1，KD=bP=0，ε=0，给定阶跃量 。
2-8 微分校核录波曲线与仿真曲线对比图
2.3 微分环节校核
参数设置如下，KP=0，KI=0，KD=5，bP=ε=0，将机组频率由50Hz阶跃至50.50Hz再返回50Hz，记录频差、主环PID输出、导叶行程。图2-2中，PIDOUT的实际录波曲线与计算得到的曲线吻合良好，表明微分系数KD=5，T1V=0.5实测值与设置值相符。
2.4 静特性及永态差值系数bp校核
设置PID参数如下： ＝10， ＝10， ＝0，永态偏差系数bp=4％。
将接力器行程开至50%，缓慢改变机组模拟转速信号，记录频率反馈即接力器行程等信号。
试验记录见表2-1所示。
表2 1 水轮机调速系统bP校核
图 2 9 水轮机调速系统调速器静特性曲线
由以上数据，根据公式 ，计算得bP平均值4.03%，与设定值bP＝4％基本吻合。
3 结束语
本文介绍了水轮机组节系统的各个环节，描述了水轮机调节系统参数测试条件和方法，对现场操作具有指导意义。希望通过对水轮机调节系统参数实测的介绍，对今后的工作有所帮助。
参考文献：
[1] 彭天波，《水轮机调速系统建模参数测试理论与应用研究》，《水电站机电技术》
[2] 龚强 吴道平，《水轮机调速系统参数辨识与系统建模测试简介》，《江西电力》
[3] 李晓波 张沈彬 刘钊彤，《180 MW混流式水轮机及引水系统仿真模型构建与应用》，《内蒙古电力技术》
[4] 文立斌，《核电机组一次调频BPA建模仿真研究》，《广西电力》
论文作者:许雷
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/10
标签：水轮机论文; 机组论文; 系统论文; 频率论文; 环节论文; 参数论文; 调速器论文; 《基层建设》2018年第29期论文;