专利名称:汽机调速系统伺服卡控制参数测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种汽机调速系统伺服卡控制参数测试系统，主要是在控制逻辑中伺服卡输入环节增设试验功能模块，在伺服卡输入与输出环节增加试验数据采集模块，伺服卡输出信号是否控制汽机调速汽门通过EH油泵硬件设备启停方式实现。通过对试验功能模块和试验开关切换进行试验测试，对伺服卡输入、输出信号进行测试与数据分析，可以获得精确的伺服卡控制参数，提高了汽轮机调速系统仿真模型参数的准确性和模型验证的可靠性。应用本实用新型可全面、快速地完成汽轮机调速系统伺服卡控制参数的测定，实现汽轮机调速系统伺服卡的入网检测、出厂验收检测、日常维护检测，确保其在电网中安全、可靠、稳定地运行，满足电网稳定计算分析需要。
【专利说明】汽机调速系统伺服卡控制参数测试系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电网稳定性仿真建模分析领域，涉及汽轮机调速系统建模试验技 术，尤其是一种汽机调速系统伺服卡控制参数测试系统。
【背景技术】
[0002] 为了维持电网稳定，汽轮机需要具备频率调节能力，当电网频率变化时发电机组 立刻通过汽轮机调速系统反向调节机组功率，达到稳定电网频率的目的。电网稳定性仿真 计算需要精确的汽轮机调速系统仿真模型，而其模型和参数，必须通过试验进行测试、辩识 和验证。目前，市场上汽轮机调速系统伺服卡设备种类多，产品的功能、性能参差不齐。伺 服卡参数在现场汽轮机调速汽门调试过程中整定，参数随意性较大，其控制性能无法了解， 伺服卡控制调速汽门开启与关闭特性不一致，因而有必要进行实测。
[0003] 汽轮机调速系统伺服卡关系到汽轮参与电网一次频的性能，以及一次调频过程中 电网的稳定性。为了确保电网频率稳定可靠，应依据汽轮机参与电网调频的实际情况和相 关技术要求开展汽轮机调速系统建模及其参数测试工作。 实用新型内容
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种全面、快速、准确的汽机调速系统伺服 卡控制参数测试系统，以实现汽机调速系统伺服卡控制参数的现场精确实测，满足电网稳 定计算分析的需要。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：汽机调速系统伺服卡控制 参数测试系统，包括伺服卡、EH油泵启停开关和油动机、位移传感器，伺服卡输入环节增设 试验功能模块，在伺服卡输入与输出环节增加试验数据采集模块（"信号测试"功能），试验 功能模块与输入环节的试验数据采集模块之间由第一试验开关（试验开关1)连接控制，输 入环节的试验数据采集模块与伺服卡之间由第二试验开关（试验开关2)连接控制，伺服卡 与输出环节的试验数据采集模块之间由EH油泵启停开关连接控制；试验功能模块有可调 突变指令挡和清零挡。
[0006] EH油泵启停开关停止或启动油泵实现汽机调速系统伺服卡输出信号是否控制 调速汽门动作以满足试验测试要求；试验功能模块的清零挡使指令与测试调速汽门的位移 传感器产生零偏差，伺服卡输出信号为清零状态（即汽机调速系统伺服卡电流输出为零）； 试验功能模块的可调突变指令挡使指令与测试调速汽门的位移传感器产生突变偏差，且为 可调。
[0007] 零偏差为0%，突变偏差为+5%或+10%。
[0008] 使用上述系统的汽机调速系统伺服卡控制参数测试方法，在控制逻辑中伺服卡输 入环节增设试验功能模块，在伺服卡输入与输出环节增加试验数据采集模块，伺服卡输出 信号是否控制汽机调速汽门通过EH油泵硬件设备启停方式实现。
[0009] 上述汽机调速系统伺服卡控制参数测试方法，包括以下步骤：
[0010] a、机组停机状态，通过停止或启动油泵实现汽机调速系统伺服卡输出信号是 否控制调速汽门动作；EH油泵停止运行状态，伺服卡输出信号不再控制汽机调速汽门，汽 机调速汽门不因伺服卡输出信号而动作，反映调速汽门动作的LVDT(位移传感器）也无变 化；
[0011] b、试验测试时切换第一试验开关至试验功能模块，试验功能模块选择清零挡，使 伺服卡输出为零信号，并记下调速汽门零位值（通过测量调速汽门的LVDT确定）；
[0012] C、第二试验开关切换至试验数据采集模块，进入伺服卡输入信号采集模式；EH油 泵启停开关切至停，进入伺服卡输出信号采集模式，实现伺服卡输入和输出信号采集模式 功能；启动信号采集分析系统，选择试验功能模块的可调突变指令挡使调速汽门阀门指令 与LVDT反馈出现突变偏差，在偏差的作用下伺服卡输出信号；由于试验时油动机不动，汽 机调速汽门不动，偏差一直存在，LVDT反馈不变，伺服卡输出信号向同一个方向增长，直至 输出电流信号达到满量程；
[0013] d、通过数据采集模块（信号采集分析系统）同步测试汽机调速系统伺服卡输入和 输出信号，根据输入、输出信号数据的响应关系对测试数据进行辨识，获得汽机调速系统伺 服卡控制参数；
[0014] e、切换第一试验开关，将试验功能模块的可调突变指令挡转换至清零挡，使汽机 调速汽门指令与测试调速汽门位移的位移传感器产生零偏差，伺服卡输出信号为清零状 态，再将第一试验开关切换至DHl正常指令挡，测试过程结束。
[0015] 针对目前汽机调速系统伺服卡控制参数缺乏有效测试技术的问题，发明人设计了 一整套完善的测试系统，并据此建立了相应的测试方法，主要是在控制逻辑中伺服卡输入 环节增设试验功能模块，在伺服卡输入与输出环节增加试验数据采集模块，伺服卡输出信 号是否控制汽机调速汽门通过EH油泵硬件设备启停方式实现。按照本实用新型，通过对试 验功能模块和试验开关切换进行试验测试，对伺服卡输入、输出信号进行测试与数据分析， 可以获得精确的伺服卡控制参数，提高了汽轮机调速系统仿真模型参数的准确性和模型验 证的可靠性。应用本实用新型可全面、快速地完成汽轮机调速系统伺服卡控制参数的测定， 实现汽轮机调速系统伺服卡的入网检测、出厂验收检测、日常维护检测，确保其在电网中安 全、可靠、稳定地运行，满足电网稳定计算分析需要。
【附图说明】
[0016] 图1是DHl指令通过伺服卡控制汽机调速汽门的工作原理示意图。
[0017] 图2是应用本实用新型进行伺服卡控制参数测试的工作原理示意图。
[0018] 图3是本实用新型汽机调速系统伺服卡控制参数测试系统中试验功能模块的示 意图。
[0019] 图4是应用本实用新型进行伺服卡控制参数测试的试验录波曲线，图中：1伺服卡 输出信号，2伺服卡输入阶跃信号。
[0020] 图5是应用本实用新型实测获得的伺服卡控制参数进行发电机组一次调频试验 (正频差+lOr/min)的仿真与实测负荷对比曲线，图中：1实际曲线，2仿真曲线。
[0021] 图6是应用本实用新型实测获得的伺服卡控制参数进行发电机组一次调频试验 (负频差-lOr/min)的仿真与实测负荷对比曲线，图中：1实际曲线，2仿真曲线。
【具体实施方式】
[0022] 图1显示了 DHl指令通过伺服卡控制汽机调速汽门的工作原理。
[0023]图2显示了本实用新型汽机调速系统伺服卡控制参数测试方法及其系统的工作 原理，同样包括伺服卡、EH油泵启停开关和油动机、位移传感器，但通过火电厂分散控制系 统（如ABB公司的分散控制系统、或西屋公司OVATION的DCS系统）逻辑控制组态在伺服 卡输入环节增设试验功能模块，在伺服卡输入与输出环节增加试验数据采集模块（"信号测 试"功能），试验功能模块与输入环节的试验数据采集模块之间由第一试验开关（试验开关 1)连接控制，输入环节的试验数据采集模块与伺服卡之间由第二试验开关（试验开关2)连 接控制，伺服卡与输出环节的试验数据采集模块之间由EH油泵启停开关连接控制；试验功 能模块有可调突变指令挡和清零挡（图3)。
[0024] 其中，EH油泵启停开关停止或启动油泵实现汽机调速系统伺服卡输出信号是 否控制调速汽门动作以满足试验测试要求；试验功能模块的清零挡使指令与测试调速汽门 的位移传感器产生零偏差（0% )，伺服卡输出信号为清零状态（即汽机调速系统伺服卡电 流输出为零）；试验功能模块的可调突变指令挡使指令与测试调速汽门的位移传感器产生 突变偏差（+5 %或+10 % )，且为可调。
[0025] 使用上述系统进行汽机调速系统伺服卡控制参数测试包括以下步骤：
[0026] a、机组停机状态，通过停止或启动油泵实现汽机调速系统伺服卡输出信号是 否控制调速汽门动作；EH油泵停止运行状态，伺服卡输出信号不再控制汽机调速汽门，汽 机调速汽门不因伺服卡输出信号而动作，反映调速汽门动作的LVDT (位移传感器）也无变 化；
[0027] b、试验测试时切换第一试验开关至试验功能模块，试验功能模块选择清零挡，使 伺服卡输出为零信号，并记下调速汽门零位值（通过测量调速汽门的LVDT确定）；
[0028] c、第二试验开关切换至试验数据采集模块，进入伺服卡输入信号采集模式；EH油 泵启停开关切至停，进入伺服卡输出信号采集模式，实现伺服卡输入和输出信号采集模式 功能；启动信号采集分析系统（尼高利高速采集仪），选择试验功能模块的可调突变指令挡 使调速汽门阀门指令与LVDT反馈出现突变偏差（在此设为5% )，在偏差的作用下伺服卡 输出信号；由于试验时油动机不动，汽机调速汽门不动，偏差一直存在，LVDT反馈不变，伺 服卡输出信号向同一个方向增长，直至输出电流信号达到满量程；
[0029] d、通过数据采集模块（信号采集分析系统）同步测试汽机调速系统伺服卡输入和 输出信号，其录波曲线如图4,伺服卡输入为5%突变偏差，即指令与LVDT反馈为+5%突变 偏差。
[0030] 试验功能模块指令与测量调速汽门的位移传感器（LVDT)反馈发生5 %突变偏差 (信号量符号为AINtl，对应电压信号值为0.2V)瞬间，伺服卡输出信号也产生突变AOUT tl, 根据公式：
[0031] 伺服卡比例系数：Kp= OUT。/Δ IN。= 6. 036/0. 2 = 30. 18
[0032] 试验功能模块指令与测量调速汽门的位移传感器LVDT反馈发生Λ IN(与Λ INtl 数值相同，此为5%，对应电压信号值为0.2V)突变偏差后一段时间内Λ T(由T1变化到T 2， Δ T = T1-T2)，伺服卡输出信号由1/的OUT i逐渐变化T 2的到OUT 2 (即0UT2、0^/分别为伺 服卡输出终点取值、起点取值），根据公式：
[0033] 伺服卡积分系数 A1= (OUT ^OUT1) / Λ IN/ Λ T
[0034] = [7. 499- (-1. 554) ] / (59. 072-33. 816) /0. 2
[0035] = I. 792
[0036] 根据输入、输出信号数据的响应关系，按上述公式对测试数据进行计算分析与辨 识，即可获得汽机调速系统伺服卡控制参数（表1和表2);
[0037] 表1伺服卡控制中的Kp测试数据与计算结果
[0038]
【权利要求】
1. 一种汽机调速系统伺服卡控制参数测试系统，包括伺服卡、EH油泵启停开关和油动 机、位移传感器，其特征在于：伺服卡输入环节增设试验功能模块，在伺服卡输入与输出环 节增加试验数据采集模块，试验功能模块与输入环节的试验数据采集模块之间由第一试验 开关连接控制，输入环节的试验数据采集模块与伺服卡之间由第二试验开关连接控制，伺 服卡与输出环节的试验数据采集模块之间由EH油泵启停开关连接控制；所述试验功能模 块有可调突变指令挡和清零挡。2. 根据权利要求1所述的汽机调速系统伺服卡控制参数测试系统，其特征在于： 所述EH油泵启停开关停止或启动油泵实现汽机调速系统伺服卡输出信号是否控制 调速汽门动作； 所述试验功能模块的清零挡使指令与测试调速汽门的位移传感器产生零偏差，伺服卡 输出信号为清零状态； 所述试验功能模块的可调突变指令挡使指令与测试调速汽门的位移传感器产生突变 偏差，且为可调。3. 根据权利要求2所述的汽机调速系统伺服卡控制参数测试系统，其特征在于：所述 零偏差为O %，突变偏差为+5 %或+10 %。
【文档编号】G05B23-02GK204270138SQ201420455855
【发明者】文立斌, 李俊, 雷亭, 卢万里, 窦骞, 廖卫国, 孙志媛 [申请人]广西电网公司电力科学研究院