水电站用PSWT-PLC型调速器的工作方式和特点分析
水电站用 PSWT-PLC 型调速器的工作方式和特
点分析
1PSWT-PLC 型调速器的构成
调速器由微机调节器和机械液压系统两大部分组成。微机调节器采用 PLC 控制系统， 完成水
轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等自动调节任务。 机械液压系统由比例阀、紧
急停机和主配压阀等组成；电液转换机械由比例伺服阀+数字阀组成，具有自复中能力，能够
在调速器失电的情况下，保证调速器机械液压系统维持在中位，从而维持接力器开度不变保证
机组安全、可靠。
2PSWT-PLC 型调速器的工作方式
2.1 控制方式
调速系统有三种控制模式：远方自动、现地自动和现地手动（现地手动分为现地电手动和现地
纯手动），三种控制模式的优先级依次为：现地手动（纯手动、电手动）、现地自动和远方自
动。
自动运行、电手动和机械纯手动三种控制模式，任意切换方便可靠，有三种控制模式完全无扰
动地切换。 当电气部分发生故障时，可无扰动地切换至纯（机）手动状态。
2.2 调节模式
微机调速器有 3 种主要的调节模式---频率调节模式、功率调节模式和开度调节模式，其功能及
其相互间的转换都是由微机控制器当前工况自动完成。
频率调节模式，又称转速调节模式，该工况一般用于地区负荷及小电网，采用 PID 的调节规
律，导叶开度随电网频率改变而自动调整。
开度调节模式， 水轮发电机组并入电网后采用的调节模式，该工况可以用于大电网及定开度运
行。
功率调节模式， 水轮发电机组并入电网后采用的调节模式，该工况适用于大电网调节机组输出
有功功率的运行工况。
2.3 调节模式的转换关系
机组开机进入空载工况运行时，调速器在频率调节模式下工作；断路器合，机组并入电网工作
时，调速器自动进入功率调节模式工作；机组在并入电网工作的工况下，可以人为地使调速器
工作于 3 种调节模式中的任一种模式；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；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，且持续一段时间，则调速器自动切换至频率调节模式工作。
3PWST-PLC 型调速器的特点
3.1 适应式变参数补偿 PID 多点偏差增益控制法
PWST-PLC 型 调速器采用了适应式变参数补偿 PID 多 点偏差增益控制法，即将机组的转速和
导叶反馈的变化速率用一个函数来描述，作为 PID 的被调节量进行运算，达到超前控制机组转
速的目的。
具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能，自动按工况改变运行参数、PID 调节参数及整
机放大系数， 使调速系统始终工作在较佳的工况点的特点。
基本原理：根据系统状态和某些预先确定的超平面之间的关系来改变系统控制结构，当系统
（受控对象）状态穿越系统状态方向空间的预先设定的切换超平面时，控制系统从一个结构自
动转向另外一个确定的结构，以保证系统状态变量达到并约束在给定的滑模流形上，并使之自
始至终沿着滑模流形滑行至系统状态空间的平衡点，从而使系统达到某个期望的指标。
根据偏差和偏差变化率来调整输出的多点偏差增益控制法；r（t）定为系统给定的偏差输
入，c（t ）为其输出响应，则定义偏差 e=r（t）-c（t），偏差变化率为=（ei-ei-1）/t,t 为采样周
期,i 和i-1 分别为本次的采样和上次的采样的偏差值， 设±e0 为系统允许偏差（误差限，其中
e0 误差上限，-e0 为误差下限），设±0 为系统允许偏差变化率（其中：0 为误差上限，-0 为误
差下限，限内为零带）。
系统的运行特性表征为系统偏差及偏差变化率的大小。 将系统偏差及偏差变化率的大小各自分
类为3 种情况。 这样的组合变化就有多种情况，每种情况都代表系统的一种工况。 根据工况
的不同采用相应的控制策略。 根据这些由偏差、偏差变化率的组合而形成的多种工况采取相应
的控制策略。 根据这些由偏差、偏差变化率的组合而形成的多种工况采取相应的控制策略，及
时向控制对象进行增益增加或减少，从而达到控制目的和跟踪性能要求。 而每一时刻仅对应一
种控制策略；因此根据偏差和偏差率实时变化所确定的工况，不断在多种控制策略中切换，直
至系统的偏差被控制在预定的范围内。
多点偏差增益控制法根据被控偏差 e 及其变化率的实际运行状况抽象成多个工况点，从而给出
相应的控制策略进行有效的控制，使之平衡于新的工况下运行。
± 为系统允许偏差变化率决于系统精度要求根据具体调节过程决定。 系统动态响应时，K3+影
响系统的延迟时间，K2+影响系统的上升时间，K4-影响系统超调，K2-影响系统的振荡次数，
一般在确定了 K2+,K2-,K4- 之后，来调节 K4+ 的值达到减小调整时间的目的。 在 Ki 均满足运
行条件的情况下，K0 与系统的稳态误差有关。 一般情况下，K4+≥K3+≥K2+≥K1+,K4-≥K3-
≥K2-≥K1-,K0 取较小值使得系统稳态时的振荡频率较小。
3.2 控制结构自适应和参数自适应的调节功能
补偿 PID:具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能，自动按工况改变运行参数、PID 调节
参数及整机放大系数，使调速系统始终工作在较佳的工况点。
在空载、负载开度、负载功率、负载转速运行工况下都有相应的 PID 调节控制参数与之对应，
确保优良的控制效果和机组安全稳定地运行。
在空载工况下， 网频正常且为跟踪状态时的频差为：ΔF =FW - FJ
机组并网运行后，空载无网频，或在不跟踪工况下，频差为：ΔF = FG - FJ
（FW 电网频率，FJ 机组频率，FG 为频率给定值。 ）
通过对频率差值， 或开度差值或功率差值进行 PID 运算后，得到一个与该差值所对应的开度
输出信号，经过开度限制环节输出到液压承运系统来控制导水叶的开度，则导水叶的开度经
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水电站用PSWT-PLC型调速器的工作方式和特点分析1PSWT-PLC型调速器的构成调速器由微机调节器和机械液压系统两大部分组成。微机调节器采用PLC控制系统，完成水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等自动调节任务。机械液压系统由比例阀、紧急停机和主配压阀等组成；电液转换机械由比例伺服阀+数字阀组成，具有自复中能力，能够在调速器失电的情况下，保证调速器机械液压系统维持在中位，从而维持接力器开度不变保证机组安全、可靠。2PSWT-PLC型调速器的工作方式2.1控制方式调速系统有三种控制模式：远方自动、现地自动和现地手动（现地手动分为现地电手动和现地纯手动），三种控制模式的优先级依次为：现...
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作者：闻远设计
分类：土木建筑化工水利
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时间：2024-05-14
