發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀發(fā)明內(nèi)容

發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀專利目的

《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》提出了一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀，其解決2007年8月之前實(shí)際電網(wǎng)頻率擾動一次調(diào)頻試驗(yàn)方法測試難度及電網(wǎng)穩(wěn)定風(fēng)險大，影響面廣，配合單位多，試驗(yàn)可重復(fù)性差，很難用此方法進(jìn)行調(diào)速器調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化以及階躍擾動試驗(yàn)方法所測機(jī)組一次調(diào)頻過程與機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中的一次調(diào)頻過程相差較大，數(shù)據(jù)分析工作量大的技術(shù)問題。

發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀技術(shù)方案

《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的技術(shù)解決方案是：

一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

1]選取一個電網(wǎng)頻率擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件；

2]對上述數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號；

3]發(fā)電機(jī)組靜態(tài)或并網(wǎng)帶負(fù)荷后，將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際機(jī)組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入，測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出反映電網(wǎng)頻率擾動過程的試驗(yàn)用擾動信號，進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻試驗(yàn)，記錄整個調(diào)節(jié)過程。

上述進(jìn)行一次調(diào)頻試驗(yàn)并記錄發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)過程還包括：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行調(diào)頻試驗(yàn)至少一次。

上述試驗(yàn)方法還包括優(yōu)化機(jī)組調(diào)節(jié)參數(shù)的步驟：

根據(jù)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻的積分電量計算方法，計算模擬電網(wǎng)頻率擾動過程機(jī)組的一次調(diào)頻積分電量，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行一次調(diào)頻調(diào)節(jié)性能的量化和機(jī)組調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化。

上述擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件是一個典型的電網(wǎng)頻率實(shí)際擾動錄波數(shù)據(jù)文件或者人為模擬的電網(wǎng)頻率擾動過程數(shù)據(jù)文件；所述的數(shù)據(jù)文件的處理包括對數(shù)據(jù)文件的整理過程、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程、數(shù)據(jù)插值過程的一種或多種。

上述記錄整個調(diào)節(jié)過程包括采集位移信號、機(jī)組功率信號、機(jī)組頻率或轉(zhuǎn)速信號和網(wǎng)頻信號；所述位移信號包括轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機(jī)組的主接力器位移或者火電機(jī)組的調(diào)門位移。

上述記錄整個調(diào)節(jié)過程包括采集調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機(jī)出口斷路器輔助節(jié)點(diǎn)信號；所述壓力信號包括水電機(jī)組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機(jī)組的汽壓信號。

一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)用測試仿真儀，其特殊之處是：所述測試仿真儀包括可同時采集至少4個模擬量信號的模擬量數(shù)據(jù)采集電路1、可對采集的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的預(yù)處理及A/D轉(zhuǎn)換電路2、可測量電網(wǎng)或機(jī)組的頻率或轉(zhuǎn)速的測頻測速單元3、可讀取擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件并同時發(fā)出擾動信號所需數(shù)字量的中央處理單元4、可將數(shù)字量擾動信號轉(zhuǎn)換成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號的擾動信號生成單元5。

上述測試仿真儀還包括可保存各種不同的錄波數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)庫6。

上述模擬量數(shù)據(jù)采集電路1采集的模擬量信號包括位移信號、機(jī)組功率信號；所述發(fā)電機(jī)組的位移信號包括轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機(jī)組的主接力器位移或者火電機(jī)組的高壓調(diào)門位移。

上述模擬量數(shù)據(jù)采集電路1采集的模擬量信號包括調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機(jī)出口斷路器節(jié)點(diǎn)信號；所述壓力信號包括水電機(jī)組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機(jī)組的汽壓信號。

發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀改善效果

《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》方法的優(yōu)點(diǎn)是：

1、可精確模擬電網(wǎng)頻率擾動過程，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組實(shí)際一次調(diào)頻過程的測試。在實(shí)際運(yùn)行中，由于機(jī)組一般都是并入大電網(wǎng)運(yùn)行，電網(wǎng)頻率不可能是標(biāo)準(zhǔn)的階躍擾動，而是一個逐漸變化的動態(tài)過程。常規(guī)方法采用頻率階躍擾動測試機(jī)組一次調(diào)頻動態(tài)過程，很難真實(shí)反映機(jī)組的實(shí)際一次調(diào)頻性能。采用信號重構(gòu)技術(shù)將實(shí)際電網(wǎng)擾動過程段的頻率信號再現(xiàn)，用于機(jī)組的一次調(diào)頻測試和性能試驗(yàn)，可通過試驗(yàn)手段更真實(shí)、全面地測試機(jī)組得一次調(diào)頻性能。由于試驗(yàn)方法的改進(jìn)，試驗(yàn)所得到的機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)過程，還可用于對機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及模型參數(shù)的辨識和校驗(yàn)。《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的試驗(yàn)原理示意圖如圖4所示。

2、測試過程簡單、方便，可重復(fù)性強(qiáng)。利用《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》試驗(yàn)方法，可以在不進(jìn)行電網(wǎng)頻率擾動的情況下，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組實(shí)際一次調(diào)頻過程的測試，簡化了試驗(yàn)過程，并且可以重復(fù)測試機(jī)組在不同工況、不同調(diào)節(jié)參數(shù)下的機(jī)組實(shí)際一次調(diào)頻過程。

3、安全性高。在《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》試驗(yàn)方法下，一方面由于不需要實(shí)際電網(wǎng)頻率擾動，避免了電網(wǎng)擾動產(chǎn)生的對整個電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來的風(fēng)險，安全性高；另一方面對發(fā)電機(jī)組而言，在常規(guī)的階躍擾動信號下機(jī)組的調(diào)節(jié)過程是一個突然的擾動，對發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性是不利的，而試驗(yàn)用的擾動信號是一個典型的或人為模擬的電網(wǎng)頻率擾動信號，是一個漸變的過程，避免了利用階躍擾動進(jìn)行一次調(diào)頻試驗(yàn)時，機(jī)組可能產(chǎn)生過調(diào)或出現(xiàn)急劇負(fù)荷擾動的可能性，保證機(jī)組調(diào)節(jié)過程的安全。

4、可通過機(jī)組實(shí)際一次調(diào)頻過程積分電量的計算，準(zhǔn)確的量化對比不同調(diào)節(jié)參數(shù)下的機(jī)組一次調(diào)頻能力。利用仿真計算工具建立的一次調(diào)頻積分電量模塊，迅速對機(jī)組一次調(diào)頻過程的積分電量進(jìn)行計算，統(tǒng)計一次調(diào)頻過程積分電量，迅速、準(zhǔn)確的量化機(jī)組一次調(diào)頻能力，以便優(yōu)化一次調(diào)頻調(diào)節(jié)參數(shù)，對一次調(diào)頻試驗(yàn)具有較高的實(shí)用意義。

5、測試仿真儀模擬量數(shù)據(jù)采集通道多。測試仿真儀具有16個模擬量數(shù)據(jù)采集通道，測量精度高，完全能夠滿足一次調(diào)頻試驗(yàn)的要求。

6、測試仿真儀的測頻、發(fā)頻精度高。測試仿真儀的測頻、發(fā)頻精度均達(dá)到0.001赫茲。發(fā)頻信號靈活多樣，可滿足不同調(diào)速系統(tǒng)對測頻、測速信號的不同要求，也可方便實(shí)現(xiàn)頻率階躍、斜坡以及數(shù)據(jù)文件定制等各種變化過程的試驗(yàn)信號輸出。

電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要任務(wù)之一，就是對頻率進(jìn)行監(jiān)視和控制，而發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻功能對維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定至關(guān)重要，特別是對于那些快速調(diào)節(jié)機(jī)組比重少的電網(wǎng)尤為關(guān)鍵。一次調(diào)頻對提高整個系統(tǒng)頻率的質(zhì)量至關(guān)重要，可以明顯地提高系統(tǒng)抗干擾的能力。對系統(tǒng)中相對較大的功率突變，由于一次調(diào)頻的快速響應(yīng)，可以為系統(tǒng)的二次調(diào)頻提供有利的緩沖作用。

通過發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)荷頻率特性對電網(wǎng)的功率頻率的控制稱為機(jī)組一次調(diào)頻，它主要由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性及其PID動態(tài)調(diào)節(jié)特性來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)頻率偏差超過一定范圍時，調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)頻率給定值與其比較的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，一次調(diào)頻是指機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)下，當(dāng)電網(wǎng)頻率越過某一規(guī)定值（50±E赫茲，E為死區(qū)）時，機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)在沒有接到上級調(diào)度命令的情況下自動根據(jù)頻率一負(fù)荷曲線自動調(diào)整負(fù)荷，直到電網(wǎng)頻率回到正常范圍內(nèi)。

在國家電力體制改革后，為保證電網(wǎng)安全與供電穩(wěn)定，建立規(guī)范的電力市場，國家電力監(jiān)管委員會下發(fā)了《關(guān)于發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理的意見》[2006]42號和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理暫行辦法》[2006]43號中規(guī)定：機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頻率偏差死區(qū)、轉(zhuǎn)速不等率和一次調(diào)頻投入相應(yīng)速度等應(yīng)滿足所在電網(wǎng)的規(guī)定要求。

為進(jìn)一步提高電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，提高供電質(zhì)量，應(yīng)對突發(fā)事故的發(fā)生，加強(qiáng)電網(wǎng)頻率的控制水平，改善電網(wǎng)動態(tài)品質(zhì)，增強(qiáng)電網(wǎng)的抗事故能力，一般要求網(wǎng)調(diào)直調(diào)的機(jī)組都應(yīng)該具備投入一次調(diào)頻功能，當(dāng)電網(wǎng)頻率波動時，機(jī)組在所有運(yùn)行方式下都應(yīng)自動參與一次調(diào)頻，并對并網(wǎng)機(jī)組的提出了具體的一次調(diào)頻技術(shù)要求和相應(yīng)得獎懲辦法。

由于發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)沒有現(xiàn)成的試驗(yàn)規(guī)程和試驗(yàn)導(dǎo)則，所以對一次調(diào)頻試驗(yàn)方法上還處于多種方法并存，主要有以下幾種試驗(yàn)方法：

一、實(shí)際電網(wǎng)頻率擾動：由電網(wǎng)調(diào)度部門配合，通過并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組出力或線路負(fù)荷擾動，形成一定的電網(wǎng)頻率擾動過程。測試記錄機(jī)組在此過程中的實(shí)際一次調(diào)頻調(diào)節(jié)過程。如“西北電網(wǎng)一次調(diào)頻聯(lián)調(diào)試驗(yàn)”項(xiàng)目，參與一次調(diào)頻試驗(yàn)的機(jī)組水電15臺，火電7臺。試驗(yàn)中將一臺出力為200MW并網(wǎng)發(fā)電的機(jī)組甩負(fù)荷，電網(wǎng)頻率由50.0赫茲降低到49.89赫茲，然后逐漸恢復(fù)至49.95赫茲以上。通過對參與試驗(yàn)的并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組實(shí)際一次調(diào)頻調(diào)節(jié)過程的測試分析，實(shí)測機(jī)組的一次調(diào)頻性能和一次調(diào)頻對電網(wǎng)擾動的抑制作用。但是試驗(yàn)的代價較大，具有一定的風(fēng)險性，因?yàn)樾枰獙Χ鄠€電廠進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，需要多個單位的配合，加大了實(shí)施難度。而且，試驗(yàn)可重復(fù)性差，無法進(jìn)行同一機(jī)組不同調(diào)節(jié)參數(shù)下的一次調(diào)頻性能對比測試。一般不宜采用這種方法。

二、靜態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)階躍試驗(yàn)：在靜態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)試驗(yàn)中，即機(jī)組處于靜止?fàn)顟B(tài)，切除調(diào)速系統(tǒng)中的機(jī)組頻率或電網(wǎng)頻率測量端，將高精度的頻率發(fā)生器的頻率信號接入調(diào)速系統(tǒng)頻率測量端，形成開環(huán)控制系統(tǒng)，如圖1所示。試驗(yàn)中變頻信號源發(fā)頻率階躍信號，頻率給定設(shè)定為額定頻率，記錄調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)調(diào)節(jié)過程，可以對一次調(diào)頻參數(shù)初步優(yōu)化與選擇。

三、動態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)階躍試驗(yàn)：在動態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)試驗(yàn)中，機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷運(yùn)行于大電網(wǎng)，將高精度的頻率發(fā)生器的頻率信號接入調(diào)速系統(tǒng)頻率測量端，形成開環(huán)控制系統(tǒng)，如圖2所示。試驗(yàn)中變頻信號源發(fā)頻率階躍信號，考察試驗(yàn)中調(diào)速系統(tǒng)及機(jī)組功率的調(diào)節(jié)過程。

上述兩種方法下，所測機(jī)組一次調(diào)頻過程與機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中的一次調(diào)頻過程相差較大。而且，試驗(yàn)時頻率階躍量的選取、一次調(diào)頻階躍響應(yīng)過程評價指標(biāo)的確定還很不成熟，造成對機(jī)組一次調(diào)頻性能優(yōu)化時，數(shù)據(jù)分析復(fù)雜而繁瑣。

發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)和性能測試還處于初級階段，尚不夠深入，缺乏相應(yīng)專業(yè)、成熟的一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備。常規(guī)的但都存在試驗(yàn)項(xiàng)目較少，測量精度不夠，特別是頻率測量模塊的精度不夠，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足一次調(diào)頻試驗(yàn)動態(tài)測試的需要。截至2007年8月，單一頻率測量的產(chǎn)品很多，有的精度也較高，但是沒有能夠?qū)崟r測量與數(shù)據(jù)錄波的功能，有的發(fā)電機(jī)組綜合測試系統(tǒng)可以實(shí)時錄波，但一般是模擬測頻，測試精度較低，也滿足不了一次調(diào)頻實(shí)時動態(tài)過程的要求。

圖1是2007年8月之前的靜態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)階躍試驗(yàn)示意圖；

圖2是2007年8月之前的動態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)階躍試驗(yàn)示意圖；

圖3是《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的靜態(tài)一次調(diào)頻試驗(yàn)原理示意圖；

圖4是《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的動態(tài)一次調(diào)頻試驗(yàn)原理示意圖；

圖5是《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》測試仿真儀原理圖，1-模擬量數(shù)據(jù)采集電路，2-預(yù)處理及A/D轉(zhuǎn)換電路，3-頻率或轉(zhuǎn)速的測頻測速單元，4-中央處理單元，5-擾動信號生成單元，6-數(shù)據(jù)庫；

圖6是某典型電網(wǎng)頻率擾動過程；

圖7是不同調(diào)節(jié)參數(shù)下機(jī)組一次調(diào)頻積分電量對比示意圖，其中：PID3-電廠實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，PID2-優(yōu)化參數(shù)，PID1-推薦公式計算參數(shù)。

《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》涉及一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀，主要用于發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻性能的測試、發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行模式和調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化。

1.一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

1）選取一個電網(wǎng)頻率擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件；

2）對上述數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號；

3）發(fā)電機(jī)組靜態(tài)或并網(wǎng)帶負(fù)荷后，將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際機(jī)組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入，測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出反映電網(wǎng)頻率擾動過程的試驗(yàn)用擾動信號，進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻試驗(yàn)，記錄整個調(diào)節(jié)過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法，其特征在于：所述進(jìn)行一次調(diào)頻試驗(yàn)并記錄發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)過程還包括：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行調(diào)頻試驗(yàn)至少一次。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法，其特征在于：所述試驗(yàn)方法還包括優(yōu)化機(jī)組調(diào)節(jié)參數(shù)的步驟：根據(jù)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻的積分電量計算方法，計算模擬電網(wǎng)頻率擾動過程機(jī)組的一次調(diào)頻積分電量，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行一次調(diào)頻調(diào)節(jié)性能的量化和機(jī)組調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法，其特征在于：所述擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件是一個典型的電網(wǎng)頻率實(shí)際擾動錄波數(shù)據(jù)文件或者人為模擬的電網(wǎng)頻率擾動過程數(shù)據(jù)文件；所述的數(shù)據(jù)文件的處理包括對數(shù)據(jù)文件的整理過程、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程、數(shù)據(jù)插值過程的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法，其特征在于：所述記錄整個調(diào)節(jié)過程包括采集位移信號、機(jī)組功率信號、機(jī)組頻率或轉(zhuǎn)速信號和網(wǎng)頻信號；所述位移信號包括轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機(jī)組的主接力器位移或者火電機(jī)組的調(diào)門位移。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法，其特征在于：所述記錄整個調(diào)節(jié)過程包括采集調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機(jī)出口斷路器輔助節(jié)點(diǎn)信號；所述壓力信號包括水電機(jī)組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機(jī)組的汽壓信號。

7.一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)用測試仿真儀，其特征在于：所述測試仿真儀包括可同時采集至少4個模擬量信號的模擬量數(shù)據(jù)采集電路（1）、可對采集的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的預(yù)處理及A/D轉(zhuǎn)換電路（2）、可測量電網(wǎng)或機(jī)組的頻率或轉(zhuǎn)速的測頻測速單元（3）、可讀取擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件并同時發(fā)出擾動信號所需數(shù)字量的中央處理單元（4）、可將數(shù)字量擾動信號轉(zhuǎn)換成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號的擾動信號生成單元（5）。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)用測試仿真儀，其特征在于：所述測試仿真儀還包括可保存各種不同的錄波數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)庫（6）。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)用測試仿真儀，其特征在于：所述模擬量數(shù)據(jù)采集電路（1）采集的模擬量信號包括位移信號、機(jī)組功率信號；所述發(fā)電機(jī)組的位移信號包括轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機(jī)組的主接力器位移或者火電機(jī)組的高壓調(diào)門位移。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)用測試仿真儀，其特征在于：所述模擬量數(shù)據(jù)采集電路（1）采集的模擬量信號包括調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機(jī)出口斷路器節(jié)點(diǎn)信號；所述壓力信號包括水電機(jī)組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機(jī)組的汽壓信號。

《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法，具體包括以下步驟：

1）選取一個電網(wǎng)頻率擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件；擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件可以是一個典型的電網(wǎng)頻率實(shí)際擾動錄波數(shù)據(jù)文件或者人為模擬的電網(wǎng)頻率擾動過程數(shù)據(jù)文件；

2）對上述數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀生成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號；數(shù)據(jù)文件的處理可以是對數(shù)據(jù)文件的整理過程，也可以是對數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程，還可以是對數(shù)據(jù)文件的整理和對數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程，必要時還可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行插值的過程。

3）發(fā)電機(jī)組靜態(tài)或并網(wǎng)（動態(tài)）帶負(fù)荷后，將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際機(jī)組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入。注意信號斷開或接入時，將調(diào)速器切換為手動運(yùn)行或進(jìn)行主備用雙機(jī)切換，確保信號斷開或試驗(yàn)接線時，調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)無擾動、機(jī)組無負(fù)荷擾動。測試仿真儀和相關(guān)試驗(yàn)信號安裝調(diào)試、連接完畢后，調(diào)速器切換為自動運(yùn)行或再次進(jìn)行主備用雙機(jī)切換，測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出反映電網(wǎng)頻率擾動過程的試驗(yàn)信號，進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻試驗(yàn)，記錄整個調(diào)節(jié)過程；該記錄過程至少要采集位移信號、機(jī)組功率信號、機(jī)組頻率信號和網(wǎng)頻信號；該位移信號可以是轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機(jī)組的主接力器位移或者火電機(jī)組的調(diào)門位移；為了使試驗(yàn)和分析更加全面，還可采集調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機(jī)出口斷路器節(jié)點(diǎn)信號；該壓力信號可包括水電機(jī)組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機(jī)組的汽壓信號。

4）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行步驟3]至少一次。

5）根據(jù)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻的積分電量計算方法，計算模擬電網(wǎng)頻率擾動過程機(jī)組的一次調(diào)頻積分電量，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行一次調(diào)頻調(diào)節(jié)性能的量化和機(jī)組調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化。

《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法所需試驗(yàn)儀器如下：

1）試驗(yàn)用測試仿真儀，參見圖5，包括可同時采集至少4個模擬量信號的模擬量數(shù)據(jù)采集電路、可對采集的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的預(yù)處理及A/D轉(zhuǎn)換電路、可測量電網(wǎng)或機(jī)組的頻率或轉(zhuǎn)速的測頻測速單元、可讀取擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件并同時發(fā)出擾動信號所需數(shù)字量的中央處理單元、可將數(shù)字量擾動信號轉(zhuǎn)換成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號的擾動信號生成單元、可保存各種不同的錄波數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)庫；測試仿真儀的測頻、發(fā)頻精度為0.001赫茲；測試仿真儀生成擾動信號的過程就是將相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化成物理信號（隨時間變化的頻率或轉(zhuǎn)速信號）的過程。

2）位移變送器，精度0.15％；

3）功率變送器，精度為0.2％；

4）壓力傳感器，精度為0.2％。

為了初步考核機(jī)組一次調(diào)頻性能和優(yōu)化參數(shù)，《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法可進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，首先在機(jī)組靜止、調(diào)速系統(tǒng)正常工作時，將各測點(diǎn)變送器安裝調(diào)試完畢，將測點(diǎn)信號引入測試仿真儀，調(diào)試測試仿真儀確保測試值正確，發(fā)頻信號穩(wěn)定、準(zhǔn)確。將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際機(jī)組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入（步驟1）；再將如圖6所示的某典型實(shí)際電網(wǎng)頻率擾動的錄波文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀生成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號（步驟2）；運(yùn)行程序后測試仿真儀就可以按擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)輸出擾動信號，模擬實(shí)際電網(wǎng)頻率擾動試驗(yàn)（步驟3）；根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行步驟3至少一次，直至機(jī)組一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)例如調(diào)節(jié)穩(wěn)定時間符合要求（步驟4）。

《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法還可進(jìn)行動態(tài)試驗(yàn)，要求機(jī)組具備變負(fù)荷條件，帶一定負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行，調(diào)速器切換成手動，將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際機(jī)組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入（步驟5）；再將如圖6所示的某典型實(shí)際電網(wǎng)頻率擾動的錄波文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀生成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號（步驟6）；運(yùn)行程序后測試仿真儀就可以按擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)輸出擾動信號，模擬實(shí)際電網(wǎng)頻率擾動試驗(yàn)（步驟7）；根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行步驟7至少一次，直至機(jī)組一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)符合要求，或通過對不同調(diào)節(jié)參數(shù)下，機(jī)組一次調(diào)頻積分電量的對比，優(yōu)化調(diào)節(jié)參數(shù)，獲得更好的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)效能（步驟8）。

《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法還可依次進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)和動態(tài)試驗(yàn)，只需依照上述靜態(tài)試驗(yàn)和動態(tài)試驗(yàn)的步驟1至步驟8即可。

在試驗(yàn)中通過對實(shí)際電網(wǎng)頻率擾動過程中機(jī)組出力的變化來考察機(jī)組的一次調(diào)頻性能。在機(jī)組自動穩(wěn)定運(yùn)行于某一負(fù)荷工況下，在幾組不同PID調(diào)節(jié)參數(shù)下在機(jī)頻測量端輸入相同擾動信號所示的的頻率擾動信號，計算當(dāng)頻率擾動開始后機(jī)組出力相對于穩(wěn)定工況的變化值，并對出力變化值進(jìn)行積分，得到整個擾動過程中機(jī)組輸出電量的變化，進(jìn)而分析不同調(diào)節(jié)參數(shù)下機(jī)組的一次調(diào)頻能力。

圖7是在某實(shí)際電網(wǎng)頻率擾動下機(jī)組在不同調(diào)節(jié)參數(shù)下的積分電量變化曲線，很明顯第二組調(diào)節(jié)參數(shù)下機(jī)組的出力變化最大，發(fā)電量變化最多。而電廠實(shí)際運(yùn)行的參數(shù)為第三組調(diào)節(jié)參數(shù)，在電網(wǎng)頻率擾動的160秒內(nèi)，第二組調(diào)節(jié)參數(shù)時的積分電量是第三組的4.5倍，是第一組參數(shù)的2.3倍，優(yōu)勢明顯。因此，說明此方法對考核發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻性能、優(yōu)化機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)參數(shù)是非常有效的。

《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》原理：《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》方法主要是對機(jī)組的一次調(diào)頻測試試驗(yàn)方法的改進(jìn)，通過采用常用的信號重構(gòu)技術(shù)將實(shí)際電網(wǎng)擾動過程段的頻率信號再現(xiàn)，用于機(jī)組的一次調(diào)頻測試和性能試驗(yàn)?！栋l(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》可更真實(shí)、全面地測試機(jī)組的一次調(diào)頻性能?！栋l(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的核心是采用了再現(xiàn)的擾動信號來測試機(jī)組一次調(diào)頻性能，至于信號的來源或處理方法不是《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》的重點(diǎn)，只要該信號能模擬電網(wǎng)的擾動過程即可。

2016年12月7日，《發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法及試驗(yàn)用測試仿真儀》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。

火電一次調(diào)頻與機(jī)組同期測試裝置，火電一次調(diào)頻與機(jī)組同期測試儀，火電一次調(diào)頻與機(jī)組同期測試系統(tǒng)

火電一次調(diào)頻與機(jī)組同期測試儀具有功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，在保證儀器能夠方便完成各種試驗(yàn)的同時，大大提高了儀器的靈活性和通用性。儀器的軟件系統(tǒng)的主要特性可概括如下：

①儀器能夠自動生成WORD試驗(yàn)報告，Excel試驗(yàn)報告。

② 試驗(yàn)報告對曲線進(jìn)行自動標(biāo)識，使試驗(yàn)報告制作完全自動化。

③ 所有采樣通道的名稱和單位都可以重新定義。

④ 各種試驗(yàn)的試驗(yàn)環(huán)境設(shè)置和儀器設(shè)置自動保存。

⑤ 自動計算各種試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)。

⑥ 簡單方便的通道濾定方式。

⑦ 使用U盤或移動硬盤等存儲設(shè)備方便的導(dǎo)出試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

⑧ 實(shí)時繪制試驗(yàn)曲線，并且提供多種曲線分析工具，使用戶可以對曲線進(jìn)行任意縮放和定位操作。

⑨ Windows XPE操作系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)自我保護(hù)與恢復(fù)，防止病毒攻入與侵蝕。

⑩ 采用防抖動處理，避免用戶錯誤操作。

編輯

恒定頻率控制一次調(diào)頻的概念

系統(tǒng)中所有的發(fā)電機(jī)都裝有調(diào)速器，當(dāng)負(fù)荷變動導(dǎo)致頻率變化時，調(diào)速器能感知發(fā)電機(jī)頻率的變化，自動調(diào)節(jié)進(jìn)汽閥開度或?qū)~的開度，改變發(fā)電機(jī)的有功出力，力求系統(tǒng)功率平衡。

一次調(diào)頻中原動機(jī)的作用為：當(dāng)原動機(jī)配置自動調(diào)速系統(tǒng)，它的調(diào)速器隨機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化不斷改變進(jìn)汽量或進(jìn)水量，使原動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)不斷從一根頻率特性曲線向另一根頻率特性曲線過渡。

需注意的是：

（1）頻率的一次調(diào)整是有限的，其只限于周期短、幅度小、頻率高的隨機(jī)負(fù)荷變動引起的頻率偏移(負(fù)荷的變化周期在10s內(nèi))。

（2）頻率的一次調(diào)整是所有發(fā)電機(jī)組都可以參加的調(diào)頻任務(wù)。

恒定頻率控制一次調(diào)頻的原理

如圖1所示

，

（1）原始運(yùn)行點(diǎn)在O點(diǎn)；

（2）在負(fù)荷突然增加，發(fā)電機(jī)組的出力不能及時跟上機(jī)組將 減速，系統(tǒng)的頻率將下降。

（3）在系統(tǒng)頻率下降的同時，發(fā)電機(jī)組的功率將調(diào)速器的一 次調(diào)整作用而增大(OB')，負(fù)荷功率也因本身的調(diào)節(jié) 效應(yīng)而減少(B’A’)，經(jīng)過衰減振蕩過程，達(dá)到新的平 衡點(diǎn)O’。

(4)實(shí)現(xiàn)有差調(diào)節(jié)。