水電站自動化

1、好多呀，怎么辦？水電站自動化CH1 概述第1節(jié) 水電站在電力系統(tǒng)中的作用n 電力系統(tǒng)的組成電源電網(wǎng)火電水電核電風(fēng)力與潮汐發(fā)電輸電線路變電站負載電力系統(tǒng)電源輸電線路（含變電站）負載n 水電生產(chǎn)的特點1 水能是一種可再生的潔凈能源，并可以綜合利用；2 水電能源可以儲備；3 水電機組具有操作靈活、開/停機快的特點；4 適合擔(dān)負系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用任務(wù)。n 電力系統(tǒng)的備用容量 系統(tǒng)的備用容量=系統(tǒng)可用電源容量-發(fā)電負荷 備用容量包括負荷備用、事故備用和檢修備用用于調(diào)整系統(tǒng)中短時的負荷波動，并滿足計劃外負荷增加的需要，一般為系統(tǒng)最大負荷的25%。第二節(jié) 水電站自動化的目的和內(nèi)容n 水電站自動化的目的

2、1 提高水電站運行的可靠性； 2 保證電能質(zhì)量； ；3 提高水電站運行的經(jīng)濟性；4 提高勞動生產(chǎn)率。n 水電站自動化的內(nèi)容1 自動控制水電機組的運行方式，實現(xiàn)開機、停機和并網(wǎng)、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相或調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電等過程的自動化；2 實現(xiàn)水電機組的安全經(jīng)濟運行；3 實現(xiàn)對輔助設(shè)備和主要電氣設(shè)備的控制、監(jiān)視和保護；4 完成對水工建筑物運行工況的監(jiān)視與控制。 n 水電站自動化裝置與系統(tǒng) 基礎(chǔ)自動系統(tǒng)、綜合自動系統(tǒng) 從控制理論的角度分為：順序控制、恒值控制、跟蹤控制第3節(jié) 水電站自動化技術(shù)的發(fā)展情況第4節(jié) 計算機技術(shù)在水電生產(chǎn)過程中的應(yīng)用n 計算機技術(shù)在水電生產(chǎn)過程中最重要的應(yīng)用是計算機監(jiān)控系統(tǒng)，主要完成自動檢測、

3、優(yōu)化計算、自動控制、自動事故處理和運行管理的任務(wù)。n 計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有控制功能完善，數(shù)據(jù)處理方便，操作顯示集中，運行安全可靠的特點。它是由計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和人機接口技術(shù)相互發(fā)展和滲透而產(chǎn)生的。n 分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 水電站電力生產(chǎn)管理的集中性和控制的分散性這一實際需要，要求水電站計算機控制系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)與水電生產(chǎn)過程的管理結(jié)構(gòu)相一致，一般分為三級：過程控制（儀表）級、控制管理（現(xiàn)地控制）級、生產(chǎn)管理（電站）級。各級既相互獨立，又相互聯(lián)系。該系統(tǒng)概括起來是由集中管理部分、分散控制檢測部分和通訊部分組成。 分層分布式水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)

4、絡(luò)結(jié)構(gòu)有如下幾種：星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)。n 基于PCC的分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)n 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能 1 數(shù)據(jù)采集和處理：電氣量、脈沖量、非電量、數(shù)字量、安全運行量；2 實時控制和調(diào)節(jié)：最優(yōu)發(fā)電控制、無功與電壓控制、頻率控制；3 記錄功能：事件順序記錄、打印記錄、事故追憶。CH2 水輪發(fā)電機的自動并列第一節(jié) 水輪發(fā)電機的并列方式n 并列運行：正常情況時，在電力系統(tǒng)中并列運行的同步發(fā)電機是以相同的電角速度、出口的折算電壓相等的情況運行，稱為并列運行。n 并列運行組成的電力系統(tǒng)優(yōu)點：1 可以提高供電的可靠性；2 可以提高供電的電能質(zhì)量；3 可使負荷分配更為合理；4 減少電力系統(tǒng)的備用容

5、量，并充分利用各種動力資源。n 準同期并列方式打開機組導(dǎo)葉到空載位置發(fā)電機投入勵磁調(diào)節(jié)機組的電壓和轉(zhuǎn)速判斷發(fā)電機是否滿足并列條件發(fā)電機接近同步轉(zhuǎn)速將機組投入系統(tǒng)并列運行滿足不滿足 同步發(fā)電機準同期并列條件：發(fā)電機與電力系統(tǒng)的相序、頻率、電壓、相位相同。 特點：由于在準同期操作中滿足了發(fā)電機與電力系統(tǒng)的頻率、電壓和相位相同的條件。發(fā)電機定子回路的電流將為零，對機組將不會產(chǎn)生電流或電磁力矩的沖擊。因此，水電站在同期操作中，采用了以自動準同期作為機組正常時的并列方式。但是，準同期存在著非同期并列操作可能，并使機組嚴重損壞。為了避免非同期并列，在準同期并列時，同期回路帶有非同期閉鎖。另外，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)

6、生故障而出現(xiàn)低頻、低壓時，將給準同期操作帶來困難。 可能造成非同期并列的原因：1 發(fā)電機的一次或二次接線不正確；2 同期裝置工作不正確；3 運行人員誤操作。 非同期并列操作可能使機組嚴重損壞：1 如果相位差為180°時非同期合閘，則發(fā)電機定子繞組的沖擊電流將比發(fā)電機出口的三相短路電流大一倍；2 如果電壓或頻率不相同，將對機組產(chǎn)生很大的電磁沖擊力，甚至高達額定力矩的8-26倍。n 自同期并列方式 自同期具有如下特點：1 不需調(diào)整電壓、相位和精確調(diào)整轉(zhuǎn)速，操作簡單；2 由于并列操作時未投勵，消除了非同期并列的可能；3 與準同期相比，大大縮短了并列的時間。自同期并列為電力系統(tǒng)發(fā)生故障而出現(xiàn)

7、低頻、低壓時，啟動備用機組創(chuàng)造了很好的條件，對于防止事故擴大，迅速恢復(fù)系統(tǒng)起到重要作用。由于發(fā)電機以自同期投入系統(tǒng)時，未勵磁的發(fā)電機相當(dāng)于異步電動機，因此自同期存在如下缺點：1 出現(xiàn)短時間的電流沖擊，并使系統(tǒng)電壓下降；2 沖擊電流引起的電動力可能對定子繞組絕緣和定子繞組端部造成不良影響；3 沖擊電磁力矩將使機組大軸產(chǎn)生紐矩，并引起振動。但是，沖擊電流和沖擊電磁力矩均比發(fā)電機出口三相短路時小，并且縮減快，通常不會對發(fā)電機造成損害，但沖擊電流產(chǎn)生的電動力可能對定子繞組絕緣和端部造成累計性變形和損害。特別是自同期時發(fā)電機處于冷狀態(tài)，造成的不良影響比熱狀態(tài)下的發(fā)電機出口三相短路更嚴重。因此，在事故時機

8、組采用自動自同期并列。打開機組導(dǎo)葉到空載位置發(fā)電機斷路器合閘發(fā)電機投入勵磁機組并入系統(tǒng)運行發(fā)電機接近同步轉(zhuǎn)速第二節(jié) 同期點的選擇n 同期點：為了實現(xiàn)機組與系統(tǒng)的并列運行，水電站必須有一部分斷路器由同期裝置來進行操作，這些用于同期并列的斷路器稱為同期點。n 同期點的選擇：1 如果一個斷路器的兩側(cè)都有電源，則該斷路器應(yīng)該是同期點（基本原則）；2 發(fā)電機或發(fā)電機組的斷路器；3 在對側(cè)有電源的線路斷路器；4 三繞組變壓器或自耦變壓器與電源連接的各路斷路器；5 低壓側(cè)與母線連接的雙繞組變壓器，應(yīng)有一側(cè)斷路器作為同期點；6 分段斷路器、母聯(lián)斷路器、旁路斷路器。第三節(jié) 準同期點條件分析發(fā)電機側(cè)瞬時電壓 系統(tǒng)

9、側(cè)瞬時電壓 n 對電壓差的要求并網(wǎng)時沖擊電流的瞬時值 當(dāng)時，發(fā)電機吸收系統(tǒng)無功：發(fā)電機呈容性，起助磁作用；系統(tǒng)呈感性，起去磁作用。當(dāng)時，發(fā)電機向系統(tǒng)送出無功，情況相反。過大不會引起電磁力矩沖擊，但可能會使發(fā)電機定子過熱，還可能導(dǎo)致繞組端部損壞。國家標(biāo)準要求：n 對相位差的要求并網(wǎng)時沖擊電流的瞬時值 當(dāng)時，發(fā)電機并列后向系統(tǒng)送出有功；當(dāng)時，發(fā)電機并列后向系統(tǒng)吸收有功。國家標(biāo)準要求：n 對頻率差的要求時，將超前，向系統(tǒng)送出有功功率；，時，將滯后，向系統(tǒng)吸收有功功率。第4節(jié) 手動準同期n 手動準同期操作所需要的儀表：兩只電壓表、兩只頻率表、一只同步表。n 手動準同期并列時的操作：1 當(dāng)發(fā)電機的電壓低

10、于或高于系統(tǒng)電壓時，調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，以改變機組的電壓；2 當(dāng)發(fā)電機的頻率低于或高于系統(tǒng)頻率時，調(diào)節(jié)水輪機的導(dǎo)葉開度，以改變機組的轉(zhuǎn)速；3 通過同步表觀察頻率和相位差，以便選擇合適的時機發(fā)出合閘，使斷路器合閘瞬間的相位差很小。n 手動準同期的缺點是：1 并列的時間較長；2 最佳合閘瞬間的選擇與運行人員的經(jīng)驗和操作水平有關(guān)；3 不能實現(xiàn)機組的自動啟動和并列。因此，手動準同期一般只作為機組備用的并列方式。第5節(jié) 自動準同期n 自動準同期裝置應(yīng)具有如下功能：1 自動檢查準同期的三個條件，在條件滿足時自動提前（包含機械動作時間）發(fā)出合閘脈沖，使斷路器在相位差為零時接通；2 當(dāng)頻率差不滿足要求時，自

11、動向調(diào)速器發(fā)出調(diào)整信號，以消除頻率差；3 當(dāng)電壓差不滿足要求時，自動向勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)整信號，以消除電壓差。n 脈動電壓（滑差電壓）是指合閘前同期點兩側(cè)的電壓之差滑差角頻率滑差周期是指脈動電壓頻率差的變化周期 導(dǎo)前時間是從裝置發(fā)出合閘脈沖到相位差為0的這一段時間第6節(jié) 微機型自動準同期裝置的工作原理n 頻率測量若計算機的若計算機的計數(shù)頻率為，計數(shù)值為，則被測交流信號的周期為：，于是求得交流信號的頻率是：n 電壓及相位測量富式算法【見作業(yè)】CH3 水輪發(fā)電機勵磁的自動調(diào)節(jié)第1節(jié) 水輪發(fā)電機的勵磁方式n 勵磁電流：同步發(fā)電機將旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)換成為電能，在轉(zhuǎn)換中需要有一個直流磁場。而產(chǎn)生這個磁場的直

12、流電流稱為勵磁電流。獲得勵磁電流的方式：他勵發(fā)電機、自勵發(fā)電機n 由直流發(fā)電機供電的勵磁方式 發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機（成為勵磁機），勵磁機與發(fā)電機同軸，發(fā)電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。n 由交流勵磁機供電的勵磁方式這種勵磁機采用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發(fā)電機的大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁；勵磁機本身通常采用他勵方式，由交流副勵磁機提供勵磁電流；交流副勵磁機輸出的交流電流經(jīng)可控硅整流橋整流后供給勵磁機勵磁。n 無勵磁機的勵磁方式自并勵方式：通過接在發(fā)電機出口的整流變壓器（亦稱并聯(lián)變壓器）取得勵磁電流，經(jīng)整流后供發(fā)電機勵

13、磁。優(yōu)點：設(shè)備少、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便；缺點：在發(fā)電機或系統(tǒng)發(fā)生短路時，由于電壓的大幅下降或消失，導(dǎo)致勵磁電流的下降或消失，而此時本應(yīng)大大增加勵磁（即強行勵磁）來維持電壓的?？紤]到現(xiàn)代大型電網(wǎng)多采用封閉母線，且高壓電網(wǎng)一般都裝有快速保護，認為有足夠的可靠性，故采用自并勵的機組較多。自復(fù)勵方式：為了克服自并勵方式在發(fā)生短路時不能提供較大的勵磁缺點，發(fā)電機還可采用自復(fù)勵方式。與自并勵方式相比，自復(fù)勵方式除設(shè)有整流變壓器外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器（亦稱串聯(lián)變壓器）。自復(fù)勵方式的特點是，當(dāng)短路故障發(fā)生時電壓降低，但電流卻巨增，則串聯(lián)變壓器的作用是將該電流轉(zhuǎn)換成為勵磁電流。因此，這種

14、勵磁方式具有兩種勵磁電流，即整流變和勵磁變的勵磁電流。自復(fù)勵又可分為串聯(lián)自復(fù)勵和并聯(lián)自復(fù)勵兩種。第2節(jié) 水輪發(fā)電機的有關(guān)特性和調(diào)節(jié)勵磁電流的方法n 水輪發(fā)電機的有關(guān)特性 調(diào)節(jié)勵磁電流的目的是為了實現(xiàn)發(fā)電機電壓和無功功率的調(diào)節(jié)。1 電壓的調(diào)節(jié)機端電壓與無功電流、勵磁電流的關(guān)系從上圖可知，當(dāng)勵磁電流不變時，發(fā)電機的端電壓隨無功電流的增大而降低。顯然，當(dāng)發(fā)電機的無功電流變化時，調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，可以維持的不變。2 無功電流的調(diào)節(jié)在發(fā)電機并列運行時，由于單臺發(fā)電機的容量有限，此時改變勵磁電流將不會引起母線電壓的變化。發(fā)電機并網(wǎng)運行時，為了改變發(fā)電機輸出的無功，必須調(diào)節(jié)勵磁電流。3 無功負荷的分配若

15、以發(fā)電機各自的額定容量作為基準值，則各臺發(fā)電機承擔(dān)的無功電流標(biāo)幺值應(yīng)該相等，即，。綜上所述，無論是單機還是并列運行，為了保持發(fā)電機的端電壓不變，調(diào)節(jié)無功以及實現(xiàn)無功的合理分配，都要求對發(fā)電機的勵磁電流進行調(diào)節(jié)。4 功角特性和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定 勵磁電流的調(diào)節(jié)還可以起到改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定的作用。在發(fā)電機勵磁電流和導(dǎo)葉開度不變的條件下，雖然功角特性上有兩個對應(yīng)于輸入功率P的運行點，但只有其中的a點是可以穩(wěn)定運行的。由此可得發(fā)電機穩(wěn)定運行的必要條件：電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定兩個條件：；發(fā)電機的工作點不過分接近極限功率。儲備系數(shù)，正常時；事故后根據(jù)，定子感應(yīng)電動勢與勵磁電流有關(guān)，若增加發(fā)電機輸出功率P時，增大勵磁

16、電流即提高，則可以在提高功率的同時，又保證了靜態(tài)穩(wěn)定性。n 調(diào)節(jié)勵磁電流的方法1 改變勵磁機勵磁回路的電阻：有轉(zhuǎn)動部分，存在著不靈敏區(qū)、有失靈區(qū)、精度差和速度慢的缺陷，已淘汰。2 改變勵磁機的附加勵磁電流：一般采用電磁型。3 改變可控硅的導(dǎo)通角：并勵或復(fù)勵的勵磁方式中，根據(jù)發(fā)電機電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角，以達到調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流的目的。第3節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的任務(wù)及其要求n 自動調(diào)節(jié)勵磁裝置（AVR）的任務(wù)1 維持發(fā)電機端電壓水平；2 合理分配各機組的無功負荷；3 提高同步發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性；4 加速短路后的電壓恢復(fù)過程和改善異步電動機的啟動條件；5 改

17、善自同期或發(fā)電機失磁運行時電力系統(tǒng)的工作條件；6 防止水輪發(fā)電機突然甩負荷時電壓過度升高。n 對自動調(diào)節(jié)勵磁裝置（AVR）的要求1 工作可靠：AVR裝置本身發(fā)生故障，可能迫使機組停機，甚至可能對電力系統(tǒng)造成嚴重影響；2 有足夠的輸出容量：AVR的容量既要滿足正常運行時調(diào)節(jié)的要求，又要滿足發(fā)生短路故障時強勵的要求；3 動作迅速：采用快速動作的AVR對改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性和提高輸送能力具有重要意義；4 無失靈區(qū)：沒有失靈區(qū)的AVR有助于提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。第4節(jié) 繼電強行勵磁、強行減磁和自動滅磁n 強行勵磁發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)和水電站的電壓可能大幅度降低。此時，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行和加快切除故障后的電

18、壓恢復(fù)，應(yīng)使發(fā)電機的勵磁電流迅速加大到頂值，既實行強行勵磁。衡量強勵作用的兩個重要指標(biāo)：強勵時勵磁電壓的上升速度快和強勵倍數(shù)大。n 強行減磁 當(dāng)機組甩負荷時，由于機組轉(zhuǎn)速的急劇上升，而引起發(fā)電機端電壓的升高，此時為了保證發(fā)電機定子絕緣的安全，應(yīng)立即減少發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路的勵磁電流，即實行強行減磁。n 自動滅磁自動滅磁是在發(fā)電機內(nèi)部或其出口短路時，切斷勵磁電流，并在很短的時間內(nèi)使轉(zhuǎn)子磁場中儲存的大量能量迅速消釋，而不至產(chǎn)生危及轉(zhuǎn)子絕緣的過電壓。評價滅磁裝置的兩個重要指標(biāo)：滅磁時間短；滅磁過程中轉(zhuǎn)子電壓不應(yīng)超過允許值，通常取其額定電壓的45倍。理想的滅磁過程是，始終保持轉(zhuǎn)子繞組的端電壓為最大允許值不變

19、，直至勵磁回路斷開為止。對于采用可控硅勵磁裝置的發(fā)電機，則可以考慮應(yīng)用晶閘管的有源逆變特性來進行轉(zhuǎn)子回路的快速滅磁。第5節(jié) 可控硅勵磁系統(tǒng)中的整流原理 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中整流電路的主要任務(wù)是將交流電壓變換為直流電壓，供給發(fā)電機勵磁繞組（或勵磁機的勵磁繞組）。n 三相橋式不可控整流電路n 三相橋式全控整流電路通常將自然換流點至觸發(fā)時刻之間的電角度 稱為控制角（或稱為移相角），三相橋式全控整流電路要求控制角 必須同步。整流狀態(tài)：當(dāng)控制角時，三相橋式全控整流電路與三相橋式不可控整流電路的整流特性相同，輸出電壓的平均值最大。當(dāng)控制角時，晶閘管將不在自然換流點換流，而是滯后一個角，三相橋式全控整流電路

20、輸出電壓為連續(xù)的。當(dāng)控制角時，三相橋式全控整流電路輸出電壓的波形已處于臨界連續(xù)狀態(tài)，其平均值明顯小于時的值。逆變工作狀態(tài)：當(dāng)控制角時，輸出平均電壓為負值，三相橋式全控整流電路工作在逆變狀態(tài)。同步發(fā)電機的勵磁裝置采用三相橋式全控整流電路可以應(yīng)用逆變狀態(tài)來實現(xiàn)快速滅磁和快速減磁。三相橋式全控整流電路的工作特點是：1 既可工作于整流狀態(tài)，將交流轉(zhuǎn)換為直流，給同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組勵磁；2 也可工作于逆變狀態(tài)，將整流轉(zhuǎn)換為交流，在同步發(fā)電機滅磁時，利用逆變將存儲在發(fā)電機勵磁繞組中的能量轉(zhuǎn)換成交流電能并饋送回電網(wǎng)。 第6節(jié) 自動勵磁調(diào)節(jié)器的基本原理n 自動勵磁控制的基本工作原理為：通過PT和CT測量發(fā)電機定

21、子電壓，與給定電壓比較后獲得電壓差，經(jīng)綜合放大后得到控制信號。根據(jù)控制信號和同步信號計算可控硅的導(dǎo)同角，從而控制發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機的電壓穩(wěn)定。n 當(dāng)擾動使發(fā)電機電壓升高（降低）時的自動控制過程如下：擾動使電壓升高電壓差減少控制信號減少導(dǎo)通角增加勵磁電流降低電壓恢復(fù)n 自動勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)滿足下列要求：1 維持發(fā)電機電壓穩(wěn)定，并實現(xiàn)機組間無功功率的合理分配；2 增（減）磁操作及增（減）磁上（下）限自動限位；3 正常停機時，電壓給定值自動復(fù)歸到額定位置；4 緊急停機時，自動減磁到下限位置。n 可控硅勵磁系統(tǒng)組成基本單元及其作用：1 測量比較單元：用于測量機端電壓的變化，并將測量值與給定值進行比

22、較；2 調(diào)差單元：用于改變調(diào)差系數(shù)Kq，以實現(xiàn)合理分配各機組間的無功；3 綜合放大單元：對所測量的電壓差進行綜合，計算出實現(xiàn)消除電壓差的控制信號Uc，在勵磁控制中通常采用了PID調(diào)節(jié)規(guī)律；4 移相觸發(fā)單元：根據(jù)綜合放大單元PID控制規(guī)律輸出Uc和同步信號，轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖相位的變化，并以此脈沖觸發(fā)可控硅整流橋（即勵磁系統(tǒng)的功率輸出部分）的可控硅晶閘管，使其導(dǎo)通角隨Uc的變化而改變，從而達到自動調(diào)節(jié)勵磁的目的。移相觸發(fā)單元由同步、移相、脈沖形成和脈沖放大等環(huán)節(jié)組成；【同步內(nèi)容看作業(yè)】5 手動單元：用于手動調(diào)節(jié)勵磁電流，調(diào)差單元和綜合放大單元均退出工作，此時調(diào)節(jié)器屬于開環(huán)運行情況，一般在裝置故障時采用。

23、第7節(jié) 可控硅勵磁的數(shù)字控制原理n 微機勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成1 計算機系統(tǒng)：包括CPU、RAM、EPROM、總線及輔助電路等，是控制系統(tǒng)核心。2 開關(guān)量輸入部分：由光電隔離并行接口構(gòu)成的開關(guān)量輸入部分用于檢測外部輸入的接點或電平信號。3 開關(guān)量輸出部分：由光電隔離并行接口構(gòu)成的開關(guān)量輸出部分具有輸出驅(qū)動能力和電平轉(zhuǎn)換能力，用于輸出包括可控硅觸發(fā)脈沖、滅磁控制等開關(guān)型控制信號，并向其它系統(tǒng)報告勵磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)。4 模擬量輸入部分：由信號處理（信號濾波、放大、阻抗匹配、電流/電壓轉(zhuǎn)換等）、多路轉(zhuǎn)換、采樣保持和A/D轉(zhuǎn)換組成了模擬量輸入部分，用于將交流電壓、電流等模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸入到計算機

24、。在勵磁控制中要求模擬量輸入電路的實時性強，能夠完成三相電壓和電流的同步采樣。5 計數(shù)器/中斷：用于完成導(dǎo)通角脈寬、60°角中斷以及頻率計算等任務(wù)的定時和計數(shù)。6 通信接口：用于完成勵磁調(diào)節(jié)器與其他控制系統(tǒng)的數(shù)字信息的交換，現(xiàn)多采用KAN網(wǎng)、MB網(wǎng)Profibus等現(xiàn)場總線技術(shù)。7 人機接口：由觸摸屏、液晶顯示器、鼠標(biāo)等設(shè)備實現(xiàn)人機交互，接受操作人員的命令和顯示勵磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息。n 采樣控制1 PID調(diào)節(jié)位置型離散PID控制算法的表達式為：式中：為第k個采樣周期的控制信號；為第k個采樣周期的偏差信號；為比例增益；為積分時間常數(shù)；為微分時間常數(shù)；為采樣周期，若采樣周期足夠小，離散

25、系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)非常接近。比例控制的作用是按的大小成比例地改變控制信號的強度，使趨于減少，比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，穩(wěn)態(tài)誤差的大小與成正比；積分控制的作用為消除穩(wěn)態(tài)偏差；微分控制的作用是按預(yù)測的偏差信號變化趨勢進行調(diào)節(jié)，可以減少超調(diào)量，縮短調(diào)整時間，改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2 最優(yōu)勵磁控制3 數(shù)字移相原理數(shù)字移相是把PID計算確定的晶閘管觸發(fā)角 折算為計算脈沖個數(shù)N。折算公式為：【計算題請參考作業(yè)題8】第8節(jié) 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析【據(jù)說勞斯判據(jù)每年必考，自己去看課件和自控書！】CH4 水輪發(fā)電機組頻率和功率的自動控制第一節(jié) 概述n 電力系統(tǒng)的功率平衡與頻率穩(wěn)定電力系統(tǒng)的頻率

26、是指電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機產(chǎn)生的正弦交流電壓的頻率，是電力系統(tǒng)運行參數(shù)中最重要的參數(shù)之一。在穩(wěn)態(tài)運行條件下，所有發(fā)電機同步運行，整個電力系統(tǒng)的頻率是相等的。電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定與否，取決于系統(tǒng)的有功功率是否平衡。并網(wǎng)運行發(fā)電機組的功率控制，就是維持電力系統(tǒng)功率的平衡，使系統(tǒng)的頻率偏差在容許的范圍內(nèi)。n 電力系統(tǒng)的日負荷（小時）481216202410001500200025003000平均負荷基荷腰荷峰荷0電力調(diào)度中心根據(jù)統(tǒng)計資料來制定系統(tǒng)日負荷曲線，如圖所示。圖中，黑線為計劃負荷，紅線為實際負荷，其差值為計劃外負荷。n 調(diào)頻機組與調(diào)頻電站由于計劃外負荷是隨機變化的，因此必須采取必要的技術(shù)手段，將

27、電力系統(tǒng)的頻率維持在正常水平。這就要求在系統(tǒng)中劃出一部分機組甚至幾個水電站執(zhí)行調(diào)頻任務(wù)，是系統(tǒng)的總發(fā)電功率隨時跟蹤用戶的總耗用功率，這些機組或電站稱為調(diào)頻機組或調(diào)頻電站。調(diào)頻容量的大小取決于系統(tǒng)在10分鐘內(nèi)最大負荷上升的速度和系統(tǒng)頻率的允許偏差值，一般約為系統(tǒng)最大負荷的810%。對調(diào)頻機組功率控制的要求是：1 維持系統(tǒng)頻率在50±0.2Hz/s；2 能夠在調(diào)頻機組和電站間實現(xiàn)有功功率的優(yōu)化分配；3 能夠防止輸電線路過負荷運行；4 保證電鐘的準確性；5 保證有一部分機組有旋轉(zhuǎn)備用容量。n 運行機組間負荷優(yōu)化分配原則基本原則：滿足電力系統(tǒng)的功率平衡；避開機組的非安全運行區(qū)運行；實現(xiàn)運行機

28、組間的負荷優(yōu)化分配，使系統(tǒng)的總發(fā)電費用最少。有調(diào)節(jié)能力水電站運行機組間負荷優(yōu)化分配的準則是，在滿足電力系統(tǒng)功率平衡和機組穩(wěn)定性約束的條件下，使水電站的總發(fā)電引用水量最?。粡搅魇剿娬具\行機組間負荷優(yōu)化分配的準則是，在滿足水電站流量平衡和機組穩(wěn)定性約束的條件下，使水電站的總發(fā)電量最大。在由水、火電站組成的混合系統(tǒng)中，運行機組間負荷優(yōu)化分配是指：在來水量一定的條件下，根據(jù)水庫的調(diào)節(jié)性能，使系統(tǒng)總費用最少的方案。第二節(jié) 頻率和有功功率自動調(diào)節(jié)的方法n 水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)速的調(diào)整是由水輪機調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。因此，發(fā)電機的功率-頻率特性取決于調(diào)速系統(tǒng)的特性。n 當(dāng)系統(tǒng)的負荷變化引起頻率（轉(zhuǎn)速）改變時，調(diào)速器

29、通過改變水輪機的進水量，調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸入功率以適應(yīng)負荷的需要。n 頻率調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)主要取決于調(diào)速器的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性，它與機組間有功功率的分配密切相關(guān)。n 一次調(diào)頻與二次調(diào)頻 一次調(diào)頻是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)頻率差時，根據(jù)調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)來分配機組間的負荷，由調(diào)速器完成功率調(diào)節(jié)，一次調(diào)頻存在頻率差； 二次調(diào)頻是在調(diào)速器調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，由自動發(fā)電控制來重新調(diào)整各運行機組的負荷，通過改變調(diào)速器的整定值，使頻率靜態(tài)特性曲線向上（下）平移，最終消除頻率差。n 利用調(diào)速器進行一次調(diào)頻（有差調(diào)節(jié)） 【小編不干了，公式請手動補齊】n臺機組的調(diào)節(jié)方程改寫為：系統(tǒng)計劃外負荷：額定功率和調(diào)差系數(shù)：等值機組的調(diào)差系數(shù)：系統(tǒng)頻

30、率的相對變化值：調(diào)節(jié)結(jié)束后，每臺機組承擔(dān)的計劃外負荷為：當(dāng)系統(tǒng)利用調(diào)速器實現(xiàn)頻率的一次調(diào)節(jié)時，存在頻率偏差，且其偏差值與計劃外負荷成正比，以及與各臺機組的調(diào)差系數(shù)成正比。頻率偏差與系統(tǒng)的總運行機組容量成反比，大容量的系統(tǒng)在小負荷波動時，不會造成較大頻率差。n 主導(dǎo)發(fā)電機法（無差調(diào)節(jié)） 這種調(diào)頻方法是讓系統(tǒng)中一臺容量較大的機組以無差特性（調(diào)差系數(shù)）運行，由它來承擔(dān)全部計劃外負荷，其余機組則按有差特性運行。前者稱為主導(dǎo)機組，后者稱為基載機組。其調(diào)節(jié)方程為：主導(dǎo)調(diào)頻機組：， 按無差特性運行；其余調(diào)頻機組：計劃外負荷： 式中：為第i臺調(diào)頻機組計劃外負荷分配系數(shù)。n 分區(qū)調(diào)頻法當(dāng)多個區(qū)域（或?。┘夒娏ο?/p>

31、統(tǒng)聯(lián)合成一個大的電力系統(tǒng)時，為了配合分區(qū)調(diào)度管理，同時也為了避免集中調(diào)頻的范圍過大而產(chǎn)生的技術(shù)困難，在聯(lián)合系統(tǒng)中一般采用分區(qū)調(diào)頻法。分區(qū)調(diào)頻法的特點是，區(qū)內(nèi)非計劃負荷的變動主要由該區(qū)內(nèi)的調(diào)頻廠來負擔(dān)，其它區(qū)的調(diào)頻廠只是支援性質(zhì)，因此區(qū)間聯(lián)絡(luò)線上的功率基本上應(yīng)該維持為計劃的數(shù)值。所以，分區(qū)調(diào)頻方程式必須能判斷當(dāng)時負荷的變動是否發(fā)生在本區(qū)之內(nèi)，并采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施。在聯(lián)合電力系統(tǒng)中可以根據(jù)聯(lián)絡(luò)線上功率增量和頻率變化的符號，來判斷負荷變化的區(qū)域。第3節(jié) 自動發(fā)電控制（AGC）n 調(diào)功運行：當(dāng)電力系統(tǒng)正常運行時，系統(tǒng)中的絕大多數(shù)運行機組不參與調(diào)頻，而按電站的日負荷曲線所規(guī)定的方式運行，并按優(yōu)化方式分配

32、機組間負荷，稱為調(diào)功運行。n 電力系統(tǒng)中發(fā)電功率的控制一般分為三種情況：1 由調(diào)速器實現(xiàn)的控制，通常稱為頻率的一次調(diào)整控制；2 由自動發(fā)電控制實現(xiàn)的控制，通常稱為頻率的二次調(diào)整控制；3 由經(jīng)濟運行要求實現(xiàn)的控制，通常稱為經(jīng)濟運行控制。由調(diào)速器實現(xiàn)調(diào)頻以控制發(fā)電機組的輸出功率，其響應(yīng)速度較快，可適應(yīng)小負荷、短時間的波動（即一次調(diào)頻）；對周期在10s至多23min以內(nèi)而幅值變化較大的負荷，已經(jīng)不能由調(diào)速器本身的調(diào)頻特性來進行調(diào)整控制，就需要由計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)的頻率差，來啟動AGC來控制運行機組的負荷（即二次調(diào)頻）；對于周期在3min以上的負荷波動，可以根據(jù)以往實測負荷的變化情況和預(yù)測幾分

33、鐘后總負荷變化趨勢，由自動發(fā)電系統(tǒng)計算出發(fā)電機組最經(jīng)濟的輸出功率，由控制系統(tǒng)進行自動功率控制（即經(jīng)濟運行）。n 自動發(fā)電控制系統(tǒng)包括兩個部分：1 負荷分配器：根據(jù)電力系統(tǒng)的頻率差，按照一定的機組間負荷優(yōu)化分配準則來計算水電站內(nèi)各運行機組的最優(yōu)目標(biāo)出力。2 水輪發(fā)電組功率控制器：根據(jù)負荷分配器所確定的最優(yōu)目標(biāo)出力，控制調(diào)速器的調(diào)節(jié)特性，是發(fā)電機組在電力系統(tǒng)額定頻率下所發(fā)出的實際功率與目標(biāo)功率相一致。n 調(diào)頻與負荷分配自動發(fā)電控制中的負荷分配器通常采用以“基點經(jīng)濟功率”和“分配系數(shù)”來表示每臺發(fā)電機組輸出功率的方法，即各臺機組的目標(biāo)功率按以下公式分配：上式表明，在自動發(fā)電控制中各臺機組的目標(biāo)功率，

34、取決于各臺發(fā)電機組總的實際發(fā)電功率和總的基點經(jīng)濟功率，以及系統(tǒng)的頻率偏差和功率偏差。自動發(fā)電控制系統(tǒng)的任務(wù)是針對變化周期為10s3min 的負荷進行調(diào)整的。負荷的控制調(diào)整可以全部由計算機系統(tǒng)來承擔(dān)。其中，負荷分配由電站級計算機系統(tǒng)完成，而功率控制則由機組級計算機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。n 水電機組有功功率的自動控制對于水輪機調(diào)速系統(tǒng)而言，轉(zhuǎn)速反饋幾乎不起作用，調(diào)速控制不存在穩(wěn)定性問題，而在功率控制時只考慮其速動性問題，即在滿足水壓和功率波動約束條件下，使功率控制的調(diào)整時間盡可能短。 n 水輪機組有功功率控制的數(shù)學(xué)模型功率控制器功率給定調(diào)速器水輪發(fā)電機組有功功率負荷分配器功率測量n 有功功率的控制策略設(shè)

35、：為機組的目標(biāo)功率，為機組的實際功率。由于水電機組的功率控制是通過調(diào)速器來實現(xiàn)的，在一般情況下，調(diào)速器接受控制系統(tǒng)的開關(guān)量控制信號，因此機組功率控制屬于開關(guān)型反饋控制，其基本控制原理是根據(jù)功率偏差確定控制信號，通過調(diào)速器調(diào)整機組的導(dǎo)葉開度，改變機組的出力，使機組的功率跟蹤計劃功率，使，并具有穩(wěn)定、快速和平穩(wěn)的控制品質(zhì)。在功率控制中，通常是根據(jù)所采用的控制策略制定控制脈沖的寬度和個數(shù)，來適應(yīng)功率調(diào)節(jié)值的大小。其中包括：等周期調(diào)制控制、 PID調(diào)制控制、基于李雅普諾夫函數(shù)的開關(guān)控制、智能控制和最優(yōu)時間控制等功率控制策略。 等周期調(diào)制控制要預(yù)先整定好控制脈沖的寬度，控制脈沖個數(shù)的多少來適應(yīng)功率調(diào)節(jié)值

36、的大小。針對等周期調(diào)制控制的缺陷，PID調(diào)制控制根據(jù)功率偏差及其變化的速度，采用了變脈沖寬度的控制策略?；诶钍虾瘮?shù)的開關(guān)控制是建立在狀態(tài)反饋的基礎(chǔ)上的，其開關(guān)極性的切換取決于開關(guān)線?！驹斍橐娮鳂I(yè)紙】CH5 輔助設(shè)備的自動控制n 水電站的輔助設(shè)備主要是指提供主設(shè)備正常運行條件的油、氣、水系統(tǒng)。其中包括：水輪機進水閥及其操作系統(tǒng)、油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)等輔助設(shè)備。n 水電站輔助設(shè)備的自動控制中，包含了各種類型的信號器、變送器和自動化儀表。其中：1 信號器是對物理量進行的測量與指示的元件；2 變送器是將測量的物理量線性的轉(zhuǎn)換為標(biāo)準電信號的器件；3 儀表是信號檢測、變送、控制及

37、指示為一體的裝置。第一節(jié) 自動控制的信號元件信號元件包括有：轉(zhuǎn)速信號器、溫度信號器、壓力信號器、位移信號器和液壓信號器等，用于水電站運行中各種運行參數(shù)（物理量）的測量與指示。n 轉(zhuǎn)速測量與轉(zhuǎn)速信號水電機組的轉(zhuǎn)速測量對于水電機組狀態(tài)檢測和控制是十分重要的，其測量精度及其可靠性直接關(guān)系到水輪機調(diào)節(jié)的性能和水電機組運行的安全性。當(dāng)時，發(fā)出飛逸信號，命令機組事故緊急停機；當(dāng)時，發(fā)出過速信號，命令機組事故停機；當(dāng)時，發(fā)出信號，命令同期投入；當(dāng)時，發(fā)出制動信號，對機組進行剎車。轉(zhuǎn)速測量的頻率法VS周期法【見作業(yè)紙】n 溫度信號器與溫度傳感器在水電機組的及其輔助設(shè)備中，各發(fā)熱部件和摩擦表面的工作溫度均有一定

38、的限制。若溫度超過這個限度，則可能引起這些部件和摩擦表面燒毀。因此，必須對發(fā)熱部件和摩擦表面的工作溫度進行檢測。被檢測的部件和摩擦表面包括：1 水輪機導(dǎo)軸承、發(fā)電機推力軸承和上下導(dǎo)軸承的軸瓦溫度；2 發(fā)電機線圈和鐵芯的溫度；3 集油槽內(nèi)的油溫和空氣冷卻器前后的空氣溫度等。電接點水銀溫度信號器：一定質(zhì)量的水銀的體積隨溫度的變化而變化，且水銀具有導(dǎo)電性。n 熱電阻傳感器：熱電阻是利用電阻與溫度成一定函數(shù)關(guān)系的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。當(dāng)溫度變化時，電阻相應(yīng)也發(fā)生變化。只要事先知道這種關(guān)系，而且能夠把阻值測量出來，由此就可以測量導(dǎo)體或半導(dǎo)體周圍介質(zhì)的溫度。n 熱電偶傳感器：體積小、熱容量和

39、熱慣性小，可用于快速測溫。n 線性位移傳感器：在水電機組的自動檢測與控制中，經(jīng)常需要測量機械位移（如主接力器行程等）。所謂線性位移量是指被測部件的相對位置與參考點之間距離所產(chǎn)生的相對變化量。差壓變壓器式位移傳感器是一種利用互感原理制成的位移傳感器，即是一種利用線圈的互感作用將位移轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電勢的裝置，主要由線圈和鐵芯構(gòu)成n 壓力傳感器與壓力信號器 壓力信號器用于監(jiān)視油、氣、水系統(tǒng)的壓力。在機組制動系統(tǒng)壓力油槽、技術(shù)供水及氣系統(tǒng)上均裝有壓力信號器，以實現(xiàn)對壓力值的監(jiān)視和自動控制。筒式壓力傳感器：這種壓力傳感器主要由一個薄壁金屬圓筒（又稱彈簧管）和兩對水銀開關(guān)接點組成。其中彈簧管是一根中空的橢圓截

40、面，并彎成圓形的金屬管，且管的一端開口，一端不通。被監(jiān)測的氣體經(jīng)管開口引入管內(nèi)，在壓力 的作用下，由于管內(nèi)、外側(cè)的面積不相等，管外表面的圓周方向和軸向均產(chǎn)生應(yīng)力，使管子的自由端移動。電接點壓力信號器：這種信號器由彈簧管和相應(yīng)電路組成，用于指示被測氣體壓力，并在壓力達到上、下限值時，發(fā)出信號。電感式壓力變送器：壓力變送器是一種將被測介質(zhì)的壓力值轉(zhuǎn)換成為電氣信號的裝置，用于進行壓力的遠距離測量、集中檢測和自動記錄。電感式壓力變送器主要由彈簧管和電感式位移變換器組成，其工作原理為：被測壓力作用于彈性元件產(chǎn)生位移，然后由電感式位移變換器將位移線性地轉(zhuǎn)換成為電氣信號。霍爾元件式壓力變送器：霍爾元件式壓力

41、變送器主要由彈簧管、霍爾元件和放大電路組成，其工作原理為：被測壓力作用于彈性元件產(chǎn)生位移，然后由霍爾元件式位移變換器將位移線性地轉(zhuǎn)換成為電氣信號。n 液位信號器：用于監(jiān)視機組推力軸承油槽、上下導(dǎo)軸承油槽和漏油槽的油位，并可用于對機組頂蓋漏水、集水井排水及機組調(diào)相運行時轉(zhuǎn)輪室等處的液位進行監(jiān)視和自動控制。浮子式液位信號器：這種液位信號器主要由浮子、磁鋼、導(dǎo)管和水銀開關(guān)組成。當(dāng)液位到達設(shè)定值時發(fā)出信號。電極式水位信號器：利用水的導(dǎo)電性原理工作，并靠電極監(jiān)視水位的高低。該電路任務(wù)是控制壓縮空氣排水，使轉(zhuǎn)輪室的水位保持在一定范圍。n 液流監(jiān)控器用于對管道內(nèi)的流體流通情況進行自動監(jiān)視，當(dāng)管道內(nèi)流量很小或

42、中斷時，可自動發(fā)出信號，投入備用水源或作用于停機。主要用于發(fā)電機冷卻水、水輪機導(dǎo)軸承潤滑水及其它卻水的監(jiān)視。動作原理：有水流時，借助水流的沖擊，將浮子及磁鋼推動上升到一定位置。使水銀開關(guān)的常閉接點斷開；如果水流減少到一定程度或中斷，則浮子及磁鋼下降，使水銀開關(guān)接點閉合，從而發(fā)出斷流信號。n 油的作用與油混水信號器油混水檢測水輪發(fā)電機油系統(tǒng)中，混入回油箱或漏油箱內(nèi)水的含量，當(dāng)油箱內(nèi)混入的水分超過一定限量時發(fā)出信號。油在水電設(shè)備運行中的作用為：散熱作用、潤滑作用、液壓作用。n 剪斷銷信號器水輪機調(diào)速器通過主接力器及傳動機構(gòu)來操作導(dǎo)葉，當(dāng)其中某（幾）扇導(dǎo)葉被卡時，用于該導(dǎo)葉傳動的剪斷銷被剪斷，從而不

43、至影響處于聯(lián)動情況的其它導(dǎo)葉的關(guān)閉。剪斷銷信號器用于反映水輪機導(dǎo)葉連桿的剪斷銷事故：1 在正常停機過程中，如果有導(dǎo)葉被卡，剪斷銷被剪斷則發(fā)出報警信號；2 在事故停機過程中，如果發(fā)生剪斷銷被剪斷，則除發(fā)出報警信號外，還應(yīng)作用緊急停機。第2節(jié) 自動控制的執(zhí)行元件 為了實現(xiàn)水電生產(chǎn)過程的自動控制，在水電站的油、氣、水管路上必須裝設(shè)電磁操作或液壓操作的自動閥門。其中包括：電磁閥、電磁空氣閥、電磁配壓閥和液壓操作閥等，統(tǒng)稱它們?yōu)閳?zhí)行元件。n 電磁閥：將電氣信號轉(zhuǎn)換為機械動作，用以自動控制油、氣、水管路閥門的開啟和關(guān)閉，是自動化系統(tǒng)中的重要執(zhí)行元件之一，常用于機組的制動、調(diào)相和冷卻等操作系統(tǒng)的管路中。n

44、電磁空氣閥：將電氣信號轉(zhuǎn)換為機械動作，主要用于機組供氣、制動系統(tǒng)和碟閥密封圍帶充氣的低壓系統(tǒng)，實現(xiàn)供氣管道閥門的開啟和關(guān)閉的自動控制。n 電磁配壓閥：電磁配壓閥是一種液壓中間放大的變換元件，一般與液壓操作閥、油閥等組合使用。第3節(jié) 輔助設(shè)備的自動控制將介紹油壓裝置、技術(shù)供水裝置、集水井排水裝置和空氣壓縮裝置自動的原理。n 油壓裝置的自動控制油壓裝置可以自動操作，還可以手動操作。自動操作又分為連續(xù)運行、斷續(xù)運行和備用狀態(tài)三種方式。油壓裝置的自動補氣是指自動控制壓油槽的油位在其容積的3035%。n 技術(shù)供水裝置的自動控制 技術(shù)供水裝置的用途：對水電站運行設(shè)備進行冷卻和潤滑。 技術(shù)供水系統(tǒng)的水源：水

45、源的選擇須考慮用水設(shè)備的水量、水壓、水溫和水質(zhì)的要求以保證用水設(shè)備的安全運行。一般作為技術(shù)供水的水源可有：上游水庫、下游尾水和地下水源。 技術(shù)供水系統(tǒng)的方式： 技術(shù)供水方式因水電站水頭范圍不同而不同。常用的供水方式有自流供水、水泵供水和混合供水供水三種。當(dāng)水電站的平均水頭（h）在2080m范圍內(nèi)，且水溫和水質(zhì)符合要求時，一般采用自流供水。當(dāng)水電站的水頭不滿足要求時，可采用水泵供水。水泵供水又分為有蓄水池和無蓄水池兩種。當(dāng)水電站的水頭為1220m時，一般采用自流和水泵供水的混合供水方式。技術(shù)供水系統(tǒng)的控制方式：1 技術(shù)供水系統(tǒng)采用水泵供水并設(shè)置蓄水池時，水泵電動機的控制方式為：自動啟動和停止工作

46、水泵，維持蓄水池水位在規(guī)定的范圍內(nèi)；當(dāng)工作水泵故障或用水量大增而使蓄水池水位下降到備用泵啟動水位時，自動啟動備用泵并報警。2 技術(shù)供水系統(tǒng)采用水泵供水并不設(shè)置蓄水池時，水泵電動機的控制方式為：工作水泵隨著機組的啟動而自動啟動，并在機組運行期間保持運行；當(dāng)供水總管的水壓下降到備用泵啟動水壓時，自動啟動備用泵并報警；機組停機過程結(jié)束后，自動停止水泵；供水管路上的閥門應(yīng)隨機組的啟動和停止而自動啟動和停止。n 集水井排水裝置的自動控制 為了保證水電站的生產(chǎn)安全，使廠房不至潮濕和被淹，采用集水井排水裝置來自動排除廠房滲漏水和生產(chǎn)污水。 集水井排水裝置根據(jù)水位信號器發(fā)出的信號，自動啟動和停止工作水泵，維持

47、集水井水位在規(guī)定的范圍內(nèi)；當(dāng)工作水泵故障或排水量大增而使集水井水位下降到備用泵啟動水位時，自動啟動備用泵并報警。n 空氣壓縮裝置的自動控制空氣壓縮裝置為機組調(diào)相運行和制動等提供壓縮空氣。空氣壓縮裝置的自動控制應(yīng)實現(xiàn)如下操作：1 根據(jù)壓力信號器發(fā)出的信號，自動向儲氣罐充氣，維持儲氣罐氣壓在規(guī)定的范圍內(nèi)；在空氣壓縮機啟動或停止過程中，自動關(guān)閉或打開空壓機的無負荷閥，對水冷式空壓機還須自動供給和停止冷卻水；2 當(dāng)儲氣罐的氣壓降低到工作壓力下限時，自動啟動備用空壓機并報警；3 當(dāng)壓力過高或空壓機出口溫度過高時發(fā)出報警信號。第4節(jié) 蝴蝶閥和進水口閘門的自動控制在水輪機的過水系統(tǒng)中，裝設(shè)在水輪機蝸殼前的閥

48、門為蝴蝶閥和裝設(shè)在進水口處的閘門為進水口閘門，都是用于打開或關(guān)閉進入水輪機的水流。n 蝴蝶閥的作用：1 減少停機時的漏水量：當(dāng)機組較長時間停機時，導(dǎo)葉漏水幾乎不可避免，漏水流量可達機組最大流量的23%。由于蝴蝶閥關(guān)閉較嚴，可大大減少漏水。2 縮短機組啟動時間：機組停機時，一般不希望關(guān)閉進水口閘門，因為這樣放掉引水管的水以后，機組啟動時又要重新充水，延長了啟動時間。3 構(gòu)成機組檢修的安全工作條件：在岔管引水的水電站，當(dāng)其中一臺機組檢修時，為了不影響其它機組的運行，可關(guān)閉蝴蝶閥。由于蝴蝶閥只有全開和全關(guān)兩種狀態(tài)，故只能用于切斷水源，而不能用于流量的調(diào)節(jié)。n 蝴蝶閥的構(gòu)成 蝴蝶閥由閥體、活門、密封裝

49、置、鎖定裝置和附屬部件構(gòu)成。n 蝴蝶閥開啟控制蝴蝶閥開啟條件：導(dǎo)葉處于全關(guān)位置；蝴蝶閥處于全關(guān)位置；機組無事故；無蝴蝶閥開啟命令。蝴蝶閥開啟控制過程：打開旁通閥，對蝸殼充水；當(dāng)蝴蝶閥前后的水壓基本平衡后，空氣圍帶排氣；排氣完成后，將蝴蝶閥打開到全開位置；投入鎖定并關(guān)閉旁通閥。n 蝴蝶閥關(guān)閉控制：拔出鎖定；打開旁通閥；將蝴蝶閥關(guān)閉至全關(guān)位置；對空氣圍帶充氣；投入鎖定并關(guān)閉旁通閥。n 進水閘門的操作必須滿足下列條件：1 正常提升和關(guān)閉，且提升時應(yīng)滿足充水開度的要求；2 機組事故時，應(yīng)在兩分鐘內(nèi)自動緊急關(guān)閉閘門；3 閘門全開后，若由于某種原因使閘門下降到一定的位置，則應(yīng)自動將閘門重新提升到全開位置。

50、CH6 水輪發(fā)電機組的自動程序控制第一節(jié) 機組自動程序控制的任務(wù)和要求n 機組自動程序控制的任務(wù)應(yīng)用計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和檢測技術(shù)，借助于自動化元件及裝置，組成一個不間斷進行的操作過程，代替生產(chǎn)過程中所有手動操作，即實現(xiàn)機組調(diào)速操作系統(tǒng)、勵磁操作系統(tǒng)和油、氣、水輔助設(shè)備系統(tǒng)的邏輯控制和監(jiān)視，從而實現(xiàn)單機生產(chǎn)流程的自動化。同時，機組自動化系統(tǒng)（LCU）還應(yīng)有良好的通信接口與其它系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。因此，機組自動化又是實現(xiàn)全廠生產(chǎn)過程綜合自動化的基礎(chǔ)。n 機組自動程序控制的要求1 根據(jù)一個操作指令，機組能迅速、可靠地完成各種工況的轉(zhuǎn)換；2 當(dāng)機組或輔助設(shè)備（如調(diào)速器、勵磁調(diào)節(jié)器和油、氣、水系統(tǒng)）

51、出現(xiàn)事故或故障時，應(yīng)能迅速準確地進行診斷，或?qū)C組解列，或用報警系統(tǒng)向運行人員指明事故（或故障）的性質(zhì)和部位，指導(dǎo)運行人員進行處理；3 作為全廠綜合自動化的基礎(chǔ)，應(yīng)能方便地與其他系統(tǒng)進行通信，從而實現(xiàn)對機組的遠方控制和經(jīng)濟運行；4 根據(jù)全廠自動化系統(tǒng)的指令，完成機組有功和無功功率的調(diào)整；5 系統(tǒng)應(yīng)簡單、可靠，并方便運行人員進行操作。n 機組自動系統(tǒng)的圖例及符號1 圖形符號2 文字符號基本文字符號文字符號輔助文字符號補充文字符號用于表示電氣設(shè)備、裝置和元器件的名稱；單字母符號雙字母符號用于表示電氣設(shè)備、裝置和元器件的功能、狀態(tài)和特征；當(dāng)上述文字符號不敷使用時予以補充； C 電容器； H 信號元件

52、； L 電感（抗）器； K 繼電器、接觸器； M 電動機； G 發(fā)電機； T 變壓器； F 保護元件；B 非電量到電量變換器。GB 蓄電池； 其中，G 電源，B 非電量到電量變換器；QF 斷路器； 其中，Q 開關(guān)，F(xiàn) 保護元件；SYN 同步； ON 開啟； RED 紅色。KT 時間繼電器； 其中，K 繼電器， T 時間；MD 直流電動機； 其中，M 電動機， D 直流；QC 轉(zhuǎn)換開關(guān)； 其中，Q 開關(guān)器件，C 轉(zhuǎn)換。OFF 斷開； DC 直流； SYN 同步。第2節(jié) 機組潤滑、冷卻、制動及調(diào)相壓水系統(tǒng)的自動化n 水輪機軸承潤滑和冷卻1 巴氏合金軸瓦：采用油潤滑，軸瓦因摩擦產(chǎn)生的熱量靠軸承內(nèi)油冷

53、卻器的循環(huán)冷卻水帶走。這種方式要求軸承油槽內(nèi)的油位保持一定高度，且軸瓦的溫度不應(yīng)超過規(guī)定的允許值。 冷卻水中斷時，不要求立即停機；當(dāng)溫度越限時，則根據(jù)越限的程度發(fā)出故障報警或事故停機信號；為了節(jié)約用水，冷卻水只在開機運行時才投入。2 橡膠軸瓦：采用水進行潤滑和冷卻。 這種方式要求潤滑水不得中斷，否則會引起軸瓦溫度急劇上升，導(dǎo)致軸承損壞。因此需立即投入備用潤滑水，并發(fā)出報警信號；如果備用水電磁閥啟動后，仍無水流，則經(jīng)過一定時限（3KT:2 3s）后作用于事故停機。n 發(fā)電機冷卻1 空氣冷卻方式：通常采用密閉式自循環(huán)通風(fēng)，即借助于在空氣冷卻器中循環(huán)的冷風(fēng)帶走發(fā)電機內(nèi)部的熱量，而空氣冷卻器則靠循環(huán)的

54、冷卻水進行冷卻。 冷卻水由機組總冷卻水電磁配壓閥控制，電磁配壓閥隨機組的開機和停機而打開和關(guān)閉；冷卻水的投入情況采用示流信號器監(jiān)視，中斷時發(fā)故障信號，但不作用于停機。2 水內(nèi)冷方式：通常采用經(jīng)過處理的循環(huán)冷卻水直接通入發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組、定子繞組的空心導(dǎo)線內(nèi)部和鐵芯中的冷卻水管，將熱量帶走。采用水內(nèi)冷方式時，對冷卻水的水質(zhì)、水壓和流量有嚴格的要求，故需單獨設(shè)置供水系統(tǒng)。短時間的冷卻水中斷都可能導(dǎo)致發(fā)電機溫度急劇上升，因此對供水可靠性的要求要嚴格得多。一般有主、備用水源，可以互相切換，冷卻水中斷超過一定時限后要作用于事故停機。n 機組制動系統(tǒng)的自動化1 機械制動：當(dāng)機組轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的35%左右時，用壓縮空氣頂起裝設(shè)于發(fā)電機轉(zhuǎn)子制動環(huán)下面的制動軸瓦，對機組進行制動。其所以不在發(fā)停機令的同時就加閘是為了減少閘瓦的摩損。2 水力制動：在沖擊式機組上設(shè)置專門的制動噴嘴，停機時打開制動噴嘴，將水流射到水斗的背面以進行制動，這樣就可以在停機一開始就進行制動以縮短停機時間。3 電氣制動：設(shè)置三相短路電阻，在停機時通過專用開關(guān)，將三相短路電阻接入發(fā)電機定子回路，以實現(xiàn)電氣制動。在機組轉(zhuǎn)動部分完全靜止后，應(yīng)撤除制動，以便于下次機組啟動；在停機過程中，若遇導(dǎo)葉剪斷銷被剪斷，有些導(dǎo)葉