汽機調速系統伺服卡控制參數測試系統的製作方法
2023-09-12 07:55:50 2
專利名稱:汽機調速系統伺服卡控制參數測試系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽機調速系統伺服卡控制參數測試系統，主要是在控制邏輯中伺服卡輸入環節增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環節增加試驗數據採集模塊，伺服卡輸出信號是否控制汽機調速汽門通過EH油泵硬體設備啟停方式實現。通過對試驗功能模塊和試驗開關切換進行試驗測試，對伺服卡輸入、輸出信號進行測試與數據分析，可以獲得精確的伺服卡控制參數，提高了汽輪機調速系統仿真模型參數的準確性和模型驗證的可靠性。應用本實用新型可全面、快速地完成汽輪機調速系統伺服卡控制參數的測定，實現汽輪機調速系統伺服卡的入網檢測、出廠驗收檢測、日常維護檢測，確保其在電網中安全、可靠、穩定地運行，滿足電網穩定計算分析需要。
【專利說明】汽機調速系統伺服卡控制參數測試系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於電網穩定性仿真建模分析領域，涉及汽輪機調速系統建模試驗技 術，尤其是一種汽機調速系統伺服卡控制參數測試系統。
【背景技術】
[0002] 為了維持電網穩定，汽輪機需要具備頻率調節能力，當電網頻率變化時發電機組 立刻通過汽輪機調速系統反向調節機組功率，達到穩定電網頻率的目的。電網穩定性仿真 計算需要精確的汽輪機調速系統仿真模型，而其模型和參數，必須通過試驗進行測試、辯識 和驗證。目前，市場上汽輪機調速系統伺服卡設備種類多，產品的功能、性能參差不齊。伺 服卡參數在現場汽輪機調速汽門調試過程中整定，參數隨意性較大，其控制性能無法了解， 伺服卡控制調速汽門開啟與關閉特性不一致，因而有必要進行實測。
[0003] 汽輪機調速系統伺服卡關係到汽輪參與電網一次頻的性能，以及一次調頻過程中 電網的穩定性。為了確保電網頻率穩定可靠，應依據汽輪機參與電網調頻的實際情況和相 關技術要求開展汽輪機調速系統建模及其參數測試工作。 實用新型內容
[0004] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種全面、快速、準確的汽機調速系統伺服 卡控制參數測試系統，以實現汽機調速系統伺服卡控制參數的現場精確實測，滿足電網穩 定計算分析的需要。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案：汽機調速系統伺服卡控制 參數測試系統，包括伺服卡、EH油泵啟停開關和油動機、位移傳感器，伺服卡輸入環節增設 試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環節增加試驗數據採集模塊（"信號測試"功能），試驗 功能模塊與輸入環節的試驗數據採集模塊之間由第一試驗開關（試驗開關1)連接控制，輸 入環節的試驗數據採集模塊與伺服卡之間由第二試驗開關（試驗開關2)連接控制，伺服卡 與輸出環節的試驗數據採集模塊之間由EH油泵啟停開關連接控制；試驗功能模塊有可調 突變指令擋和清零擋。
[0006] EH油泵啟停開關停止或啟動油泵實現汽機調速系統伺服卡輸出信號是否控制 調速汽門動作以滿足試驗測試要求；試驗功能模塊的清零擋使指令與測試調速汽門的位移 傳感器產生零偏差，伺服卡輸出信號為清零狀態（即汽機調速系統伺服卡電流輸出為零）； 試驗功能模塊的可調突變指令擋使指令與測試調速汽門的位移傳感器產生突變偏差，且為 可調。
[0007] 零偏差為0%，突變偏差為+5%或+10%。
[0008] 使用上述系統的汽機調速系統伺服卡控制參數測試方法，在控制邏輯中伺服卡輸 入環節增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環節增加試驗數據採集模塊，伺服卡輸出 信號是否控制汽機調速汽門通過EH油泵硬體設備啟停方式實現。
[0009] 上述汽機調速系統伺服卡控制參數測試方法，包括以下步驟：
[0010] a、機組停機狀態，通過停止或啟動油泵實現汽機調速系統伺服卡輸出信號是 否控制調速汽門動作；EH油泵停止運行狀態，伺服卡輸出信號不再控制汽機調速汽門，汽 機調速汽門不因伺服卡輸出信號而動作，反映調速汽門動作的LVDT(位移傳感器）也無變 化；
[0011] b、試驗測試時切換第一試驗開關至試驗功能模塊，試驗功能模塊選擇清零擋，使 伺服卡輸出為零信號，並記下調速汽門零位值（通過測量調速汽門的LVDT確定）；
[0012] C、第二試驗開關切換至試驗數據採集模塊，進入伺服卡輸入信號採集模式；EH油 泵啟停開關切至停，進入伺服卡輸出信號採集模式，實現伺服卡輸入和輸出信號採集模式 功能；啟動信號採集分析系統，選擇試驗功能模塊的可調突變指令擋使調速汽門閥門指令 與LVDT反饋出現突變偏差，在偏差的作用下伺服卡輸出信號；由於試驗時油動機不動，汽 機調速汽門不動，偏差一直存在，LVDT反饋不變，伺服卡輸出信號向同一個方向增長，直至 輸出電流信號達到滿量程；
[0013] d、通過數據採集模塊（信號採集分析系統）同步測試汽機調速系統伺服卡輸入和 輸出信號，根據輸入、輸出信號數據的響應關係對測試數據進行辨識，獲得汽機調速系統伺 服卡控制參數；
[0014] e、切換第一試驗開關，將試驗功能模塊的可調突變指令擋轉換至清零擋，使汽機 調速汽門指令與測試調速汽門位移的位移傳感器產生零偏差，伺服卡輸出信號為清零狀 態，再將第一試驗開關切換至DHl正常指令擋，測試過程結束。
[0015] 針對目前汽機調速系統伺服卡控制參數缺乏有效測試技術的問題，發明人設計了 一整套完善的測試系統，並據此建立了相應的測試方法，主要是在控制邏輯中伺服卡輸入 環節增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環節增加試驗數據採集模塊，伺服卡輸出信 號是否控制汽機調速汽門通過EH油泵硬體設備啟停方式實現。按照本實用新型，通過對試 驗功能模塊和試驗開關切換進行試驗測試，對伺服卡輸入、輸出信號進行測試與數據分析， 可以獲得精確的伺服卡控制參數，提高了汽輪機調速系統仿真模型參數的準確性和模型驗 證的可靠性。應用本實用新型可全面、快速地完成汽輪機調速系統伺服卡控制參數的測定， 實現汽輪機調速系統伺服卡的入網檢測、出廠驗收檢測、日常維護檢測，確保其在電網中安 全、可靠、穩定地運行，滿足電網穩定計算分析需要。
【附圖說明】
[0016] 圖1是DHl指令通過伺服卡控制汽機調速汽門的工作原理示意圖。
[0017] 圖2是應用本實用新型進行伺服卡控制參數測試的工作原理示意圖。
[0018] 圖3是本實用新型汽機調速系統伺服卡控制參數測試系統中試驗功能模塊的示 意圖。
[0019] 圖4是應用本實用新型進行伺服卡控制參數測試的試驗錄波曲線，圖中：1伺服卡 輸出信號，2伺服卡輸入階躍信號。
[0020] 圖5是應用本實用新型實測獲得的伺服卡控制參數進行發電機組一次調頻試驗 (正頻差+lOr/min)的仿真與實測負荷對比曲線，圖中：1實際曲線，2仿真曲線。
[0021] 圖6是應用本實用新型實測獲得的伺服卡控制參數進行發電機組一次調頻試驗 (負頻差-lOr/min)的仿真與實測負荷對比曲線，圖中：1實際曲線，2仿真曲線。
【具體實施方式】
[0022] 圖1顯示了 DHl指令通過伺服卡控制汽機調速汽門的工作原理。
[0023]圖2顯示了本實用新型汽機調速系統伺服卡控制參數測試方法及其系統的工作 原理，同樣包括伺服卡、EH油泵啟停開關和油動機、位移傳感器，但通過火電廠分散控制系 統（如ABB公司的分散控制系統、或西屋公司OVATION的DCS系統）邏輯控制組態在伺服 卡輸入環節增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環節增加試驗數據採集模塊（"信號測 試"功能），試驗功能模塊與輸入環節的試驗數據採集模塊之間由第一試驗開關（試驗開關 1)連接控制，輸入環節的試驗數據採集模塊與伺服卡之間由第二試驗開關（試驗開關2)連 接控制，伺服卡與輸出環節的試驗數據採集模塊之間由EH油泵啟停開關連接控制；試驗功 能模塊有可調突變指令擋和清零擋（圖3)。
[0024] 其中，EH油泵啟停開關停止或啟動油泵實現汽機調速系統伺服卡輸出信號是 否控制調速汽門動作以滿足試驗測試要求；試驗功能模塊的清零擋使指令與測試調速汽門 的位移傳感器產生零偏差（0% )，伺服卡輸出信號為清零狀態（即汽機調速系統伺服卡電 流輸出為零）；試驗功能模塊的可調突變指令擋使指令與測試調速汽門的位移傳感器產生 突變偏差（+5 %或+10 % )，且為可調。
[0025] 使用上述系統進行汽機調速系統伺服卡控制參數測試包括以下步驟：
[0026] a、機組停機狀態，通過停止或啟動油泵實現汽機調速系統伺服卡輸出信號是 否控制調速汽門動作；EH油泵停止運行狀態，伺服卡輸出信號不再控制汽機調速汽門，汽 機調速汽門不因伺服卡輸出信號而動作，反映調速汽門動作的LVDT (位移傳感器）也無變 化；
[0027] b、試驗測試時切換第一試驗開關至試驗功能模塊，試驗功能模塊選擇清零擋，使 伺服卡輸出為零信號，並記下調速汽門零位值（通過測量調速汽門的LVDT確定）；
[0028] c、第二試驗開關切換至試驗數據採集模塊，進入伺服卡輸入信號採集模式；EH油 泵啟停開關切至停，進入伺服卡輸出信號採集模式，實現伺服卡輸入和輸出信號採集模式 功能；啟動信號採集分析系統（尼高利高速採集儀），選擇試驗功能模塊的可調突變指令擋 使調速汽門閥門指令與LVDT反饋出現突變偏差（在此設為5% )，在偏差的作用下伺服卡 輸出信號；由於試驗時油動機不動，汽機調速汽門不動，偏差一直存在，LVDT反饋不變，伺 服卡輸出信號向同一個方向增長，直至輸出電流信號達到滿量程；
[0029] d、通過數據採集模塊（信號採集分析系統）同步測試汽機調速系統伺服卡輸入和 輸出信號，其錄波曲線如圖4,伺服卡輸入為5%突變偏差，即指令與LVDT反饋為+5%突變 偏差。
[0030] 試驗功能模塊指令與測量調速汽門的位移傳感器（LVDT)反饋發生5 %突變偏差 (信號量符號為AINtl，對應電壓信號值為0.2V)瞬間，伺服卡輸出信號也產生突變AOUT tl, 根據公式：
[0031] 伺服卡比例係數：Kp= OUT。/Δ IN。= 6. 036/0. 2 = 30. 18
[0032] 試驗功能模塊指令與測量調速汽門的位移傳感器LVDT反饋發生Λ IN(與Λ INtl 數值相同，此為5%，對應電壓信號值為0.2V)突變偏差後一段時間內Λ T(由T1變化到T 2， Δ T = T1-T2)，伺服卡輸出信號由1/的OUT i逐漸變化T 2的到OUT 2 (即0UT2、0^/分別為伺 服卡輸出終點取值、起點取值），根據公式：
[0033] 伺服卡積分係數 A1= (OUT ^OUT1) / Λ IN/ Λ T
[0034] = [7. 499- (-1. 554) ] / (59. 072-33. 816) /0. 2
[0035] = I. 792
[0036] 根據輸入、輸出信號數據的響應關係，按上述公式對測試數據進行計算分析與辨 識，即可獲得汽機調速系統伺服卡控制參數（表1和表2);
[0037] 表1伺服卡控制中的Kp測試數據與計算結果
[0038]
【權利要求】
1. 一種汽機調速系統伺服卡控制參數測試系統，包括伺服卡、EH油泵啟停開關和油動 機、位移傳感器，其特徵在於：伺服卡輸入環節增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環 節增加試驗數據採集模塊，試驗功能模塊與輸入環節的試驗數據採集模塊之間由第一試驗 開關連接控制，輸入環節的試驗數據採集模塊與伺服卡之間由第二試驗開關連接控制，伺 服卡與輸出環節的試驗數據採集模塊之間由EH油泵啟停開關連接控制；所述試驗功能模 塊有可調突變指令擋和清零擋。2. 根據權利要求1所述的汽機調速系統伺服卡控制參數測試系統，其特徵在於： 所述EH油泵啟停開關停止或啟動油泵實現汽機調速系統伺服卡輸出信號是否控制 調速汽門動作； 所述試驗功能模塊的清零擋使指令與測試調速汽門的位移傳感器產生零偏差，伺服卡 輸出信號為清零狀態； 所述試驗功能模塊的可調突變指令擋使指令與測試調速汽門的位移傳感器產生突變 偏差，且為可調。3. 根據權利要求2所述的汽機調速系統伺服卡控制參數測試系統，其特徵在於：所述 零偏差為O %，突變偏差為+5 %或+10 %。
【文檔編號】G05B23-02GK204270138SQ201420455855
【發明者】文立斌, 李俊, 雷亭, 盧萬裡, 竇騫, 廖衛國, 孫志媛 [申請人]廣西電網公司電力科學研究院