1、一 调节系统参数
1 水流惯性时间常数
水流惯性时间常数是指在额定工况下，表征过水管道中水流惯性的特征时间，其表达式为
式中为水流惯性时间常数，
Qr为水轮机设计流量，
Hr为水轮机设计水头，
S为每段过水管道的截面面积，
L为相应每段过水管道的长度，
V为响应每段过水管道的流速，
G为重力加速度
表示过水管道水流的惯性，它是水轮机主动力矩变化存在滞后的主要原因，也是造成调节系统不稳定和动态品质恶化的主要因素。在其他条件不变时，越大，水流惯性越大，水击作用越显著，则调节过程的振幅越大，振荡次数越多，调节时间越长，以至最后超出稳定范围。
2 机组惯
2、性时间常数
机组惯性时间常数是指机组在额定转速时的动量矩与额定转矩之比。其表达式为
式中Ta为机组惯性时间常数，
Jωr为额定转速时机组的动量矩，
GD2为机组飞轮力矩，
Mr为机组额定转矩，
Nr为发电机额定功率，
nr为机组额定转速
Ta的物理意义是：在与发出额定功率相当的额定转矩下，机组由静止达到额定转速所需要的时间。Ta越大，越有利于调节系统的稳定，而且在调节过程中能够见效转速的偏差和减缓转速的变化，但有可能使调节时间变长。若Ta过小，将使调节系统难以稳定。
3永态转差系数bp、永态调差系数ep
调节系统的静特性有两种情况：图1（a）为无差静特
3、性，表示机组出力不论为何值，调节系统均保持机组转速n0，即静态误差为零。图1（b）为有差静特性，当机组出力增大时，调节系统将保持较低的机组转速，即静态误差不为零，永态调差系数ep定义为调速系统静特性曲线图上某一规定点的斜率的负数。（反馈为功率反馈）
图1（c）也为有差静特性，它以接力器行程Y为横坐标，以机组转速n为纵坐标 （反馈为导叶反馈）。永态转差系数bp为
永态转差系数bp是电力系统各机组负荷分配的关键参数，根据电厂在系统的作用不同，各电厂调速器的bp有所不同。当系统负荷变化时，首先由bp小的机组承当变化后的负荷，再由bp大的机组承当变化后的负荷。一般担任调峰、调频的
4、机组比非调峰、调频的机组bp小。
4暂态转差系数bt
暂态转差系数又称软反馈强度。是当永态转差系数为0，并假定缓冲装置不起作用时，在稳态下的转差系数。（缓冲装置不起衰减作用，可以理解为缓冲器的节流孔完全封闭，此时相当与硬反馈）
暂态转差系数bt是防止调节系统出现过调节现象，从而获得稳定的误差调节。增加bt值有利于调速系统的稳定，但灵敏性变差；反之，会恶化调速系统的动态品质，使调节动作迟缓，转速偏差增大，调节时间加长。并网时，在确保稳定的条件下，应设置较小的bt，增加调速器的灵敏性，缩短并网时间；并网后，为确保在电网负荷变化时调速器及时调整导叶开度，增减有功，bt一般变为更小值。
5
5、缓冲时间常数Td
缓冲时间常数Td 定义为当信号停止变化后，缓冲装置将来自接力器位移的反馈信号衰减的时间常数。
缓冲时间常数Td的作用主要是提高调速系统的稳定性，减少调节过程中的振荡次数；但对超调量无显著作用。过分增大Td值，则增加了转速偏差，延长了调节时间，使衰减系数也增加，导致调节品质变差。反之，Td减小，可提高调速系统的灵敏性和速动性。
6 加速时间常数Tn
加速时间常数Tn又称微分时间常数，其定义为永态和暂态转差系数为零时，在接力器刚刚反向运动的瞬间，转速偏差x1与加速度（dx/dt）1之比的负数。即
加速时间常数Tn表示微分作用的大小。但微分作用过大时，由于
6、速动性过份增大，会引起过调节，反而造成调节过程品质恶化。
7 比例增益KP、积分增益KI、微分增益KD
对于调速器PID参数有两种表达方式：
调节暂态转差系数bt 、缓冲时间常数Td 、加速时间常数Tn
或 比例增益KP、积分增益KI、微分增益KD
PID数字调节器调节规律可用下列传递函数描述：
，其中为微分衰减时间常数
通常两种表达的关系为
考虑Tn<
7、分环节对节约信号的响应为一脉冲，但实际上微分回路均有一定的时间常数，故其响应是近似三角形。
图2
二 调速器调节模式
水轮机调速器有三种主要的调节模式：频率调节模式、开度调节模式、功率调节模式。
1、频率调节模式（FM）
其特点如下：
（1） 用PID调节规律，即KD≠0
（2） 适用与机组空载运行、机组并入小电网或孤立电网、机组在并入大电网以调频方式运行。
（3） 在频率调节模式下，功率给定Pc实时跟踪机组实际功率Pg（不参与闭环调节），使当由频率调节切换至功率调节时实现无扰动切换。
2、开度调节模式（YM）
其特点如下：
（1） 采用PI规律调节，即KD=0； 8、
（2） 采用PI规律调节，即KD=0；
（3） 适用于机组运行、带基本负荷运行
（4） 在开度调节模式下，功率给定Pc实时跟踪机组实际功率Pg（不参与闭环调节），使当由开度调节切换至功率调节时实现无扰动切换。
3、功率调节模式（PM）
这是水轮发电机组并入电网后采用的调节模式，其特点如下：
（1） 用PI调节规律，即KD=0
（2） 在闭环调节中机组的功率Pg作为反馈值，并构成调速器的静态特性；
（3） 适用于机组并网运行、AGC系统控制工况
（4） 在功率调节模式下，开度给定Yc实时跟踪机组实际导叶接力器开度值Yg（不参与闭环调节），使当由功率调节切换至频率或开度调节模式 9、时实现无扰动切换。
4、3种调节模式之间的转换关系
图8给出3种调节模式之间的转换关系，实际根据需要可以增加一些其它切换条件
图3 3种调节模式之间的转换关系
（1） 组开机进入“空载”工况运行时，调速器在“频率调节”模式下运行；
（2） 机组断路器投入，并入电网工作时，调速器自动进入“功率调节”模式工作；
（3） 机组在并网的工作工况下，可以认为地选择3种调节模式的任一种模式
（4） 调速器工作于“功率调节”模式时，若检测出机组功率传感器有故障，则自动切换至“开度调节”模式下工作；
（5） 调速器工作于“功率调节”或“开度调节”模式时，若电网频差偏离额定值过大，切持续一段时间，则调速器自动切换至“频率调节”模式。
三 控制系统结构
根据现有调速器调节模式，以下两种并联结构是常见的调速器系统控制结构。
图4
（范文素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
5 / 5
| 
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
