可变速水轮机PCC控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开的可变速水轮机PCC控制装置，包括PCC控制器，PCC控制器连接数字量输入模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，数字量输入模块连接整形电路和齿盘测速装置，用于检测水轮发电机组频率信号和测量水轮机转速信号，PCC控制器将数字量输入模块和模拟量输入模块的信号经过处理传输给模拟量输出模块，模拟量输出模块输出信号给水轮机液压伺服系统控制导叶开度来控制机组转速，PCC控制器通过通讯接口连接上位监控系统。本实用新型专利技术公开的控制系统响应速度快、可靠性高、维护简单，提高了水轮机功率响应速度和控制系统调节品质。

PCC control device of variable speed turbine

【技术实现步骤摘要】
可变速水轮机PCC控制装置
本技术属于可变速水轮发电机组控制设备
，具体涉及一种可变速水轮机PCC控制装置。
技术介绍
目前我国水电站大都采用定速水轮机，由于水锤作用，其出力有明显反调，功率响应速度慢。同时，随着大规模随机性、间歇性和不可调节性的可再生能源并网运行，导致电网稳定性降低，对水轮机控制系统的要求也更高。而可变速水轮机与定速机组相比，对电网负荷变化的响应更快，由于机组转速可调，能够抑制出力反调，提高水轮机的功率响应速度和控制系统调节品质。现有水轮机控制系统仅适用于定速水轮机控制，一般采用工控机、单片机或者PLC控制器。基于工控机的水轮机控制器，其稳定可靠，开放性和兼容性好，能够实现联网、组态及远程控制与访问，但装置体积大、成本高，访问时间长，不太适合水轮发电机组控制。基于单片机的水轮机控制器，代码执行速度快，效率高，使用简单，但有极强的针对性，通用性差，且故障查找较难，可维护性差，影响水轮机安全可靠运行。PLC即可编程序控制器，其故障率低，编程简单，通用性好，但其计数器的频率较低，难以满足水轮机调速器对频率测量分辨率的要求。PCC摒弃了传统PLC的缺点，集成高级控制程序和高速计数器功能，为实现可变速水轮机控制提供了更好的软硬件环境。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可变速水轮机PCC控制装置，提供了一种响应速度快、可靠性高、维护简单的PCC控制装置，提高了水轮机功率响应速度和控制系统调节品质。本技术所采用的技术方案是，可变速水轮机PCC控制装置，包括PCC控制器，PCC控制器连接数字量输入模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，数字量输入模块连接整形电路和齿盘测速装置，用于检测水轮发电机组频率信号和测量水轮机转速信号，PCC控制器将数字量输入模块和模拟量输入模块的信号经过处理传输给模拟量输出模块，模拟量输出模块输出信号给水轮机液压伺服系统控制导叶开度来控制机组转速，PCC控制器通过通讯接口连接上位监控系统。本技术的其他特点还在于，数字量输入模块还连接开关量，用于输入水轮机开停机、并网和增减的信号。模拟量输入模块连接位移变送器，位移变送器用于将接力器的行程转换为电压信号。PCC控制器还设置有显示与键盘模块，用于现场显示和设置相关参数。PCC控制器包括时间处理单元TPU、处理器CPU和存储单元，时间处理单元TPU接收数字量输入模块的信号，并传输给处理器CPU，处理器CPU内部设置频率调节器，用于将数字量输入模块接收到的机组频率信号与给定频率的偏差值输出，频率调节器输出偏差信号分别传输给导叶前馈控制器和最优转速发生器，最优转速发生器输出信号给转速调节器，导叶前馈控制器的输出信号和转速调节器的输出信号传输给模拟量输出模块，模拟量输出模块输出信号给水轮机液压伺服系统控制导叶开度，液压伺服系统将根据导叶实际开度和模拟量输出模块的输出信号实现循环控制。PCC控制器采用PP41控制器，模拟量输入模块选用AI351，模拟量输出模块选用AO352。本技术的有益效果是，可变速水轮机PCC控制装置，提供了一种响应速度快、可靠性高、维护简单的PCC控制装置。本技术的控制装置通过采集水轮发电机组频率和水轮机的转速，将其通过数字量输入模块传输给PCC控制器，PCC控制器内部的处理器CPU将两路信号进行处理输出控制信号，通过模拟量输出模块传输给水轮机液压伺服系统，实现对可变速水轮机的控制，提高了水轮机的功率响应速度和控制系统调节品质。附图说明图1是本技术的可变速水轮机PCC控制装置的结构示意图；图2是本技术的可变速水轮机PCC控制装置中PCC控制器的控制原理框图；图3是本技术的可变速水轮机PCC控制装置的电气原理图。图中，1.PCC控制器，2.整形电路，3.齿盘测速装置，4.开关量，5.位移变送器，6.数字量输入模块，7.模拟量输入模块，8.模拟量输出模块，9.水轮机液压伺服系统，10.通讯接口，11.显示与键盘模块。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术的可变速水轮机PCC控制装置，如图1所示，包括PCC控制器1，PCC控制器1连接数字量输入模块6、模拟量输入模块7和模拟量输出模块8，数字量输入模块6连接整形电路2和齿盘测速装置3，用于检测水轮发电机组频率信号和测量水轮机转速信号，PCC控制器1将数字量输入模块6和模拟量输入模块7的信号经过处理传输给模拟量输出模块8，模拟量输出模块8输出信号给水轮机液压伺服系统9控制导叶开度来控制机组转速，PCC控制器1通过通讯接口10连接上位监控系统。数字量输入模块6还连接开关量4，用于输入水轮机开停机、并网和增减的信号。模拟量输入模块7连接位移变送器5，位移变送器5用于将接力器的行程转换为电压信号。PCC控制器1还设置有显示与键盘模块11，用于现场显示和设置相关参数。PCC控制器1包括时间处理单元TPU、处理器CPU和存储单元，时间处理单元TPU接收数字量输入模块6的信号，并传输给处理器CPU，处理器CPU内部设置频率调节器，用于将数字量输入模块6接收到的机组频率信号与给定频率的偏差值输出，频率调节器的输出信号分别传输给导叶前馈控制器和最优转速发生器，最优转速发生器的输出信号给转速调节器，导叶前馈控制器的输出信号和转速调节器的输出信号传输给模拟量输出模块8，模拟量输出模块8输出信号给水轮机液压伺服系统9控制导叶开度，液压伺服系统9将根据导叶实际开度和模拟量输出模块8的输出信号实现循环控制。PCC控制器1选用PP41，PP41控制器的控制单元采用上述的处理器CPU，并且除了集成的输入输出，PP41另带6个扩展槽，使之最多可以带60路数字量，24路模拟量输入输出。其中3个槽中可使用带TPU功能的模块，一个通道可以用于测量水轮机转速，一个通道可以用于测量水轮发电机组频率。模拟量输入模块7选用AI351，该模块的输入信号可为电压或电流，用于导叶开度信号反馈。模拟量输出模块8选用AO352，该模块的输出信号可为电压或电流，用于控制液压伺服系统9。本技术的可变速水轮机PCC控制装置的工作原理如下：如图2所示，两路信号送入数字量输入模块6，其中一路为水轮发电机组频率信号，接入整形电路2变成方波信号，如图3所示，可变速水轮机控制系统的工作原理，发电机电压信号经电压互感器送入整形电路2，整形电路2由电阻R1、电容C1及比较器U1组成，整形电路2将发电机电压信号整形成同频率的方波信号后，送入PCC控制器1连接的数字量输入模块6，用于测量水轮发电机组的频率；另一路为水轮机轴上的齿盘测速装置3将水轮机转速信号处理为机组转速的方波信号，用于测量水轮机转速；数字量输入模块6与PCC控制器1的时间处理单元TPU相连接；开关量4(开停机、并网、增减等信号)也经数字量输入模块6送入PCC控制器1的时间处理单元TPU；位移变送器5将接力器行程信号转换为电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可变速水轮机PCC控制装置，其特征在于，包括PCC控制器(1)，所述PCC控制器(1)连接数字量输入模块(6)、模拟量输入模块(7)和模拟量输出模块(8)，所述数字量输入模块(6)连接整形电路(2)和齿盘测速装置(3)，用于检测水轮机机组频率信号和测量水轮机转速信号，所述PCC控制器(1)将所述数字量输入模块(6)和所述模拟量输入模块(7)的信号经过处理传输给所述模拟量输出模块(8)，所述模拟量输出模块(8)输出信号给水轮机液压伺服系统(9)控制导叶开度来控制机组转速，所述PCC控制器(1)通过通讯接口(10)连接上位监控系统。/n

【技术特征摘要】
1.可变速水轮机PCC控制装置，其特征在于，包括PCC控制器(1)，所述PCC控制器(1)连接数字量输入模块(6)、模拟量输入模块(7)和模拟量输出模块(8)，所述数字量输入模块(6)连接整形电路(2)和齿盘测速装置(3)，用于检测水轮机机组频率信号和测量水轮机转速信号，所述PCC控制器(1)将所述数字量输入模块(6)和所述模拟量输入模块(7)的信号经过处理传输给所述模拟量输出模块(8)，所述模拟量输出模块(8)输出信号给水轮机液压伺服系统(9)控制导叶开度来控制机组转速，所述PCC控制器(1)通过通讯接口(10)连接上位监控系统。


2.如权利要求1所述的可变速水轮机PCC控制装置，其特征在于，所述数字量输入模块(6)还连接开关量(4)，用于输入水轮机开停机、并网和增减的信号。


3.如权利要求1所述的可变速水轮机PCC控制装置，其特征在于，所述模拟量输入模块(7)连接有位移变送器(5)，所述位移变送器(5)用于将接力器的行程转换为电压信号。


4.如权利要求1所述的可变速水轮机PCC控制装置，其特征在于，所述PCC控...

【专利技术属性】
技术研发人员：南海鹏，李斐斐，张松松，门闯社，余向阳，吴罗长，高春阳，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61