[实用新型]实现水轮发电机组调速系统手动闭环控制的智能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水轮发电机组调速系统，尤其是涉及一种实现水轮发电机组调速系统手动闭环控制的智能装置，属于电力系统自动控制技术领域。 

背景技术

上世纪八十年代以前，我国水电站调速器大多采用了带机械反馈的机械式手动操作机构，这种机构安装复杂，操作精度差，很难准确控制水轮机的转速和负荷。随着电子器件可靠性和集成度的提高，为简化调速器系统机构，逐渐开始改用电气开度限制和电气手动操作方式，由于这种方式取消了接力器的机械反馈装置，方便了调速器在电站中的布置。受到设计院和用户的欢迎，近十年来采用这种操作方式的调速器逐渐增多。目前国外调速器也大多采用这种方式，如已经投产的大型水电站：三峡、龙滩、百龙滩、鲁布革等。 

相近似的技术方案：水轮机调速器的手动控制没有采用专门的控制模块，而是使用按钮或选择把手，操作员按动按钮时，增加或减少脉冲直接控制电磁阀(或进入控制器，通过控制器来控制电磁阀)，输出液压油控制主配压阀，从而控制主接力器动作。 

现有水轮发电机组调速系统手动控制的缺点主要有： 

1)早期带机械反馈的机械式手动操作机构，目前还有部分电站在使用，但已经不再推广，这种机构缺点是制造成本高，安装复杂，操作精度差，很难准确控制水轮机主接力器的位置。 

2)现在使用的调速器电手动操作机构，是通过主配压阀自动回复中位来保证主接力器稳定在某个位置，是开环手动操作。操作时，主配压阀偏离中位，配油，主接力器动作，停止操作时，主配压阀回复中位，停止配油，主接力器保持当前位置。这种方式缺点是：由于没有引入主接力器反馈，手动控制是开环控制，若主接力器两腔有渗漏(一般都有)，就会产生位置漂移，危害机组安全； 

另外，由于主配压阀的死区非常小(一般单边小于0.3mm)，每次动作结束不可 能完全回复到精确中位，稍有偏离，就可能造成主配压阀回复不到位，产生接力器漂移。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是取消机械操作机构、各类液压阀件，完成水轮机调速器的闭环手动操作，提高调速器手动控制的性能、可靠性，保障机组安全。 

采用微控制器、电子传感元件等组成独立的智能手动闭环控制器，并引入主配压阀位置信号、转速测量信号、过速保护信号、液压元件故障检测信号等， 

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种实现水轮发电机组调速系统手动闭环控制的智能装置，包括CPU板、电源板和信号处理板，其特征在于：所述CPU板分别与信号处理板的转速/频率测量处理电路、开关量输入隔离电路、开关量输出隔离电路、模拟量输入处理电路、模拟量输出处理电路及通讯接口相连，所述通讯接口与调试计算机相接，所述模拟量输出处理电路引出综合输出信号至比例伺服阀及功放，并引出模拟输出信号表示接力器行程(可用于仪表显示)；所述模拟量输入处理电路分别与主接力器位置信号线、主配压阀位置信号线、伺服比例阀位置信号线、控制器输出信号线相连；所述转速/频率测量处理电路与机组频率或转速信号线相连。 

所述模拟输入处理电路包括模拟量单端输入处理电路和模拟量差动输入处理电路，其中主接力器位置反馈信号接入模拟量单端输入处理电路，主配压阀位置信号、伺服比例阀位置信号、控制器输出信号接入模拟量差动输入处理电路。 

所述模拟量单端输入处理电路包括输入电压增益调整电路、二阶有源滤波电路、电压反向电路、二级管钳位电路，模拟信号经过电压增益调整电路(U12A，W1，R34，R33)变换到0到-5V范围，再通过二阶有源滤波电路(U12A，R33，C30，R35，C31)滤去高频信号，再经过电压反向电路(U12B，R37，R39)，变换为0到+5V，最后通过二级管钳位电路(D3，D4)，限制输入信号不超过钳位电压，保护AD输入，最后送到CPU的AD通道采集。 

所述模拟量差动输入处理电路包括差动输入接口电路、反向增益调整电路、 偏置电路、二级管钳位电路，模拟信号经过差动输入接口电路(R63，R64，U16A及周边元件)，变换到+10V～-10V范围，再通过电压反向增益调整电路(R67，R69，U16B)，变换到-2.5V～+2.5V，再通过+2.5V偏置电路(R71及U15B组成)，变换为0～+5V，最后通过二级管钳位电路(D9，D10)，送到CPU的AD通道采集。