SAFR2000水轮机调速器基本介绍
调速器(机械方面)
1、压力油罐
压力油罐在正常情况下，有2/3容积为 压缩空气，1/3的液压油。为能反映出罐中 的油位高度，通常装设磁翻柱式油位信号 计，可以直观的反映出压力罐内的油位高 度。 压力罐上一般还安装高精度压力变送 器、压力开关、压力表、自动补气装置、 罐顶安全阀等。
2、回油箱
回油箱上一般设置磁翻柱式油位信号 计、油混水信号计，以检测油位、油温及 油内含水量。根据需要还会设置加热器及 冷却器以控制油温。静电液压过滤系统 （以便进行油的净化）。
三、
Super Automatic Frequency Regulator2000H（SAFR-2000H）型三十二位双微机双通道水 轮机调速器是现代控制理论与微电子技术相结合的 一种新型调节控制器，主要适用于混流式水轮发电 机组、轴流式水轮发电机组和贯流式发电机组的转 速调节以及有功功率调节。 SAFR-2000H型水轮机调速器拥有新型三十二位 硬件核心，采用双微机双通道冗余控制结构，并配 以大屏幕真彩液晶显示屏。作为最终的追求目标， 系统的总体可靠性、配置灵活性、易维护性、易操 作性和广阔的扩展空间在该调速器中得到了完美的 体现。
3、油泵
系统设计时油泵一般为零压起动，所以油泵起 动时压力一般为零。这时油泵出口处的耐震压力表 显示压力为零。当经过N秒钟延时后（注：N为延时 时间，可程序设定），卸荷阀先导电磁阀得电，系 统建压，油泵向压力罐内打油，此时压力罐内的压 力即是油泵出口压力，直至压力升到系统设定的停 泵压力，油泵停止打油。当压力罐内的压力降到系 统设定的启泵压力时，油泵又再次起动打油。 油压装置一般设置多台（根据技术要求确定） 油泵，平时互相轮换。在主泵启动油压及双泵启动 油压分别启动打油；多台油泵可自动轮换工作（轮 换方式可以程序设定）或人工切除进入检修状态。
水轮机的调速设备—调速设备的特性及其基本原理
➢ 动特性：机组负荷发生变化时，调节过程中机组转速随时间的变化 关系称为调速器的动特性。
6.2.2 调速器基本原理
偏差信号通过信号放大及油压转换元件放大并转换成油压后，再通 过操作元件（主配压阀）利用油压去操纵接力器，以控制导水机构 去关闭或开启导叶，从而达到改变流量，使水轮机的主动力矩与新 的发电机阻抗力矩相适应，使机组转速恢复正常。
6.2.3 水轮机调速系统的构成
• 水轮机调速系统一般由调速柜、接力器和油压装置三部分组成 。
6.2.3 水轮机调速系统的构成
1. 调速柜 调速柜是控制水轮机的主要设备，能感受指令并加以放大，用它来
操作执行机构，使转速保持在额定范围内。调速柜还可进行水轮机开 机、停机操作，并进行调速器参数的整定。 2. 接力器
接力器是调速器的执行机构。接力器控制水轮机调速环（控制环） 调节导叶开度，以改变进入水轮机的流量。 3. 油压装置
油压装置由压力油罐、回油箱、油泵三部分组成 。
6.2.3 水轮机调速系统的构成
6.2.4 调速器的类型和系列
1.调速器类型 （1）按调速器元件结构分： 机械液压(机调)：信号测量、信号综合、信号反馈均由机械环节完成。
6.200
中型、带油压装置、机调、额定油压2.5MPa，工作容量 300×9.81Nm
DST—100A—40
大型、电气液压、双调节调速器；主配阀直径100mm，额定油压 40kg/cm2(4.0MPa)，A是第一次改型后产品。
ZZ、CJ（针阀、折流板转动） （3）按大小（容量） 大型：活塞直径80mm以上 中型：操作功10000Nm~30000Nm 小型：操作功小于10000Nm，特小：小于3000Nm
SAFR-2000H调速器系统有功调整稳定性分析
SAFR-2000H调速器系统有功调整稳定性分析刘广宇;范进喜;刘细辉【摘要】由调速器控制数学模型入手,结合一次调频及负荷调整性能分析,同时针对有功调整过程中发现的问题提出了优化建议,为机组有功调整稳定可靠设计提供了参考,对机组有功调整策略的优化有借鉴意义.【期刊名称】《水电站机电技术》【年(卷),期】2016(039)007【总页数】4页(P20-22,26)【关键词】有功调整;开度模式;功率模式;稳定性【作者】刘广宇;范进喜;刘细辉【作者单位】雅砻江流域水电开发有限公司官地水力发电厂,四川凉山615704;雅砻江流域水电开发有限公司官地水力发电厂,四川凉山615704;雅砻江流域水电开发有限公司官地水力发电厂,四川凉山615704【正文语种】中文【中图分类】TP272SAFR-2000H调速器控制系统采用奥地利B&R公司2005系列PCC组成不同控制结构、独立双通道，有功调整有开度和功率两种模式。
开度模式是在监控系统上形成功率调节闭环，即监控系统设定有功功率后，电调接收监控系统开出脉冲，进行导叶调节，由监控系统根据功率反馈值进行闭环有功调节。
功率模式是在调速器PCC控制系统上形成功率调节闭环，即调速器系统接收监控系统下发有功功率定值（模拟量），以自身功率变送器作为反馈量，进行导叶调节。
SAFR-2000H调速器控制系统具有频率调节模式、功率调节模式及开度调节模式，并依据不同工况自动选用。
整个控制结构由主环及导叶副环组成，主环控制是变结构的控制机构，变换的原则是适应当时的运行工况和控制方式以获得最优的调节品质，导叶副环数字PID控制，使导叶闭环控制更精确，调速系统的动态响应、静特性指标、开度测量准确性更好。
SAFR-2000H调速器控制系统采用多级闭环、变结构变参数原理，转速调节主要采用改进型PID控制（见图1），系统振荡时叠加非线性鲁棒控制规律，以抑制电力系统振荡，增加电力系统阻尼。
SAVR-2000使用说明书范文V21新
SAVR-2000使用说明书范文V21新目录第一部分前言............................................................. .. (1)一、概述............................................................. ......................................1二、适用范围............................................................. ..............................1三、主要特点............................................................. ..............................2四、主要功能............................................................. ..............................3五、主要技术参数............................................................. ......................6六、主要指标参数............................................................. ......................7七、使用环境............................................................. (7)第二部分设备原理............................................................. .. (8)一、电气配置............................................................. ..............................8二、结构配置............................................................. ..............................9三、装置基本原理............................................................. .. (12)第三部分设备安装............................................................. . (16)一、安装前的准备工作............................................................. ............16二、设备的安装............................................................. (16)第四部分设备使用说明............................................................. ..18一、SAVR-2000发电机励磁调节器使用说明....................................18二、工控机监控界面说明及其操作控制 (20)第五部分设备投运及维护............................................................. ..33一、设备的投运试验............................................................. ................33二、设备的维护............................................................. (35)第一部分前言一、概述SAVR-2000发电机励磁调节器是以经典和现代控制理论与数字信号处理器DSP技术相结合的第二代微机励磁调节器。
调速及二次安防
8.4.7 调速系统
天一电厂为水轮发电机组，无DEH和DCS系统。
无频率校正回路。
天一电厂采用南瑞的SAFR-2000H水轮机调速器电气调节装置。
具有独立的测频回路：采用机端PT测频和两路独立的齿盘测频。
测频回路冗余配置。
设计有一次调频功能，一次调频功能正常。
查评发现的主要问题如下：
因调速器系统改造时，不具备试验条件，未进行甩100%负荷试验。
建议在调速器建模试验时一并安排完成以上试验，以获取完整的试验数据，确保机组能够正常运行。
8.4.8 二次安全防护
天一电厂分为生产控制大区和信息管理大区,两个分区之间部署正/反向隔离装置、横向互联交换机;生产控制大区包含I区及II区业务系统，两区之间部署横向互联防火墙。
信息管理大区包含III区业务系统，MIS系统、企业综合数据网均在本区。
生产控制大区和管理信息大区之间部署两台SYSKEEPER2000正向型隔离装置，两台 SYSKEEPER2000反向型隔离装置，一台横向互联交换机
WS-C3560-24TS-S。
控制区（安全I区）和非控制区（安全II区），通过硬件防火墙进行了逻辑隔离。
查评发现的主要问题如下：
未落实专人为二次系统安全防护专责人。
缺少安全设备的部署及性能评估、安全管理措施的评估。
建议电厂落实专门的二次系统安全防护专责人，负责二次系统安全防护相关工作，定期对二次系统的安全架构、设备部署、管理措施进行评估更新。
8.4.9 单元评价结论
从总体看，粤江公司10号二次设备得分率为90.50%，11号机组二次设备得分率为90.50%，具备并网安全运行条件。
SAVR2000使用说明书V2.1新要点
目录第一部分前言 (1)一、归纳 (1)二、合用范围 (1)三、主要特色 (2)四、主要功能 (3)五、主要技术参数 (6)六、主要指标参数 (7)七、使用环境 (7)第二部分设备原理 (8)一、电气配置 (8)二、结构配置 (9)三、装置基根源理 (12)第三部分设备安装 (16)一、安装前的准备工作 (16)二、设备的安装 (16)第四部分设备使用说明 (18)一、 SAVR-2000 发电机励磁调理器使用说明 (18)二、工控机监控界面说明及其操作控制 (20)第五部分设备投运及保护 (33)一、设备的投运试验 (33)二、设备的保护 (35)SAVR-2000 发电机励磁调理器使用说明书第一部分前言一、归纳SAVR-2000 发电机励磁调理器是以经典和现代控制理论与数字信号办理器DSP技术相联合的第二代微机励磁调理器。
它继承了第一代微机励磁调理器的所有调理、控制及限制保护功能，同时在计算速度、抗电磁搅乱、靠谱性等方面都有了极大的进步，是现代大、中型同步发电机组较为理想的励磁调理装置。
SAVR-2000合用于各种方式的可控硅励磁, 是一种通用性极强的励磁调理装置。
作为更新换代产品已获得我国励磁行业的专家认同。
SAVR-2000 发电机励磁调理器拥有32 位总线的DSP（数字信号办理器）作为控制的中心，采纳积木式双通道或多通道冗余结构，并装备大屏幕真彩液晶显示器。
基于上述硬件和我们多年的软件编制经验， SAVR-2000拥有靠谱性高、操作简单、保护方便、使用灵巧等特色。
二、合用范围SAVR-2000是双自动通道的励磁调理器，两个自动通道完好独立，配置在一个柜体之中，可适用于各种可控硅励磁系统。
图 1-1 ～图 1-6 为 SAVR-2000发电机励磁调理器的几种典型应用：*自励方式SAVR-2000SAVR-2000图 1-1自并励可控硅励磁图1-2自复励可控硅励磁*他励方式JFL JL-220V自励恒压SAVR-2000SAVR-2000 发电机励磁调理器使用说明书JLLTSAVR-2000图 1-4两机他励可控硅励磁JLSAVR-2000图 1-5无刷励磁*用于直流励磁方式SAVR-2000图 1-6连续型直流机励磁方式三、主要特色1．多种运转方式SAVR2000 正常运转为主调理通道输出脉冲控制可控硅，从调理通道处于热备用状态。
水轮机微机调速器系统介绍
水轮机微机调速器系统介绍一、基本概念：水轮机是将水流的流量转换为转轴的旋转机械能的机器。
近代水轮机主要作为水力发电的原动机。
水流进入水轮机后，水流的能量便发生了改变，最后变成主轴旋转的机械能，这一过程，称为水轮机的工作过程。
反映水轮机工作过程特性的一些参数，称为水轮机的工作参数。
其中主要的工作参数有：水轮机工作水头、水轮机流量、水轮机功率、水轮机效率和水轮机转速。
水轮机工作水头为水轮机进口截面水流单位能量与出口断面水流单位能量之差。
水轮机工作时，除了需具有一定的水头之外，还要有一定的水量流过水轮机，单位时间流过水轮机既定断面的水量，就称为水轮机流量Q。
（Q=Fv，其中F 为水轮机过水断面面积，v 为过水断面平均流速）水流流经水轮机时，随着水流能量转变为转能旋转机械嫩，水流便对水轮机做功，单位时间内所做的功，在工程上称为水轮机的功率或出力。
水流输入给水轮机的功率Nt=pgQH(^_^，不好表示密度，就用p 表示了）水轮机效率，就是水流能量的有效利用程度，要注意，水轮机是所有旋转机械中效率最高的设备（大家查查，看是不是），远高于水泵、汽轮机等。
水轮机转速，水轮机主轴单位时间旋转的次数。
水轮机额定转速是在设计时选定的同步转速。
二、水轮机的分类：现代的水轮机一般按水流能量转换的特征分为两大类，即反击型和冲击型。
目前我们多见的大多数为反击型，反击型里又有混流式、轴流式、斜流式、贯流式。
一般来讲水头高的电站用的水轮机类型是混流式、例如三峡水力发电厂、小湾水力发电厂，水头略低的是轴流式，例如葛洲坝，还有的分定浆和转浆式，也就是浆叶的叶片能否调节，福建的孔头电站就是定浆的。
水头再低一些，而且流量较大的流域就可以建设贯流式电站了，例如广西长洲（单机45MW）、广西桥巩（单击58MW）等。
一般对调速器而言，如果只有导叶可调，就叫单调机组，导叶、浆叶都能调整的就叫双调机组。
对于水轮机再往深入的讲，我也不清楚了。
下面我就具体讲讲调速器相关的知识，会讲到基本功能、工作原理、然后举例（一个实际的设备）讲讲电气部分、液压部分和调节规律等），不足之处大家多多指教了。
水轮机调速器系统
水轮机调速器系统水轮机调速器系统主要由调速器、液压传动系统和控制系统三部分组成。
调速器是水轮机调速器系统的核心部件，负责接收来自控制系统的指令，调节水轮机的进水阀门开度，从而实现水轮机的转速控制。
液压传动系统将调速器的指令转化为液压力，通过液压缸或液压马达来控制进水阀门的开度。
控制系统是整个调速器系统的控制中枢，根据水电站的发电负荷和运行条件，通过测量和分析水轮机的转速、进水流量、水头等参数，并根据先进的控制算法，向调速器发送调节指令。
水轮机调速器系统的功能主要包括：保护水轮机、稳定水轮机运行以及实现发电站的负荷调节。
具体来说，水轮机调速器系统通过控制水轮机的进水阀门开度，能够在发电站小电荷到满负荷之间进行快速调节；通过控制水轮机的转速，能够在一定的范围内保持水轮机的稳定运行，防止过速和欠速现象的发生；通过监测水轮机的运行状态，能够及时发现和处理水轮机的故障和异常情况，保护水轮机的安全运行。
水轮机调速器系统的设计和运行需要考虑多个因素。
首先是根据水轮机的特性和工况要求，选择合适的调速器类型。
常见的调速器类型包括机械式调速器、液压调速器和电子调速器等。
机械式调速器结构简单，但调速范围有限；液压调速器具有调速范围广、响应迅速的优点，但需要较为复杂的液压传动系统；电子调速器可以实现高精度的调速控制，但对电气系统的要求较高。
其次是根据水轮机的装机容量、水头、流量等参数，确定调速器和液压传动系统的尺寸和参数。
调速器的尺寸和参数应能满足水轮机各工况下的转速控制要求；液压传动系统的尺寸和参数应能满足调速器的控制要求，同时考虑到液压传动系统的可靠性和稳定性。
此外，水轮机调速器系统的控制算法也是设计的关键。
控制算法应根据水电站的负荷特性和运行条件，合理分配调速器的指令，实现快速、准确的调速控制。
常用的控制算法有比例控制、积分控制、微分控制和模糊控制等。
在水轮机调速器系统的运行过程中，需要进行定期的维护和监控。
定期维护包括对调速器和液压传动系统的检查和保养，包括液压油的更换、密封件的更换和调节等。
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水头水压 模拟量输出 工况命令 报警及状态
A/D
D/A
D/I
D/O
水头水压 模拟量输出 工况命令 报警及状态
A/D
D/A
D/I
D/O
CANBUS 或
PROFIBUS
QSPI M C MC68332 U
TPU
切换信息
切换信息
QSPI M
MC68332 C
U TPU
CANBUS 或
PROFIBUS
信号调理
液晶显示工控机（人机界 面）1套
采用两套完全相同的微机控制 系统(A、B)，互为备用；通过 故障自诊断进行双机切换，严
重故障时（如伺服阀卡）可自 动切换至手动运行。
SAFR-2000
水轮机调速器
平板机
双
组
重
合
供
电
电
源
主 机 模 件
采 样 模 件
控 制 模 件
数 字 模 件
模 拟 模 件
空 面 板
双双 机机 切切 换换
国电自动化研究院于2000年初推出了SAFR-2000电气控制柜 采用了摩托罗拉公司的32位CPU MC68332作为控制核心，高级C语言
编程 其系统结构见图，其CPU内部集成了QSPI同步串行总线模块和TPU定
时处理模块以及MCU计算处理模块等。 QSPI同步串行总线可以和许多串行芯片，如A/D，D/A，D/I，D/O
信号调理
信号调理
行程测量
频率测量
控制输出
切换逻辑 最终输出
信号调理
信号调理
信号调理
控制输出
频率测量
行程测量
2.2装置硬件基本配置如下(见右图)：
32位CPU主机模件2块 信号测量采集模件2块 控制输出通道模件2块 开关量输入/输出模件2块 双机切换及通讯模件1块 交直流双重供电模件2块 组合开关电源模件2块 控制及信号继电器部件16个
第二部分 SAFR-2000功能特点及技 术参数
2.1 SAFR-2000微机水轮机调速器简介 2.2 装置硬件基本配置 2.3 SAFR2000微机调速器硬件系统 2.4 各插件面板说明 2.5 SAFR-2000型调速器的运行界面 2.6 微机测速装置
2.1 SAFR-2000微机水轮机调速器简 介
第一部分 水轮机调速器概述
调速器的工作原理
现代水轮机分为冲击式水轮机和反击式水轮机两 大类。
反击式水轮机有混流式、轴流式、贯流式等 冲击式水轮机有水斗式、斜击式和双击式等
调速器与机组构成水轮机调节系统，调速器是调 节设备，机组是被调节设备，调速ຫໍສະໝຸດ 是作用于水 轮机的，为水轮机服务。
调速器的工作原理
等器件接口，可处理有功功率、水头、水压等信号采集，导叶及桨叶 模拟量输出，增减令、开机令、停机令等开入信号采集，故障开出信 号处理等。 TPU模块可处理导叶及桨叶行程采样，频率测量和控制输出等 MCU模块则可处理PID调节计算等
该CPU集成度高，功能完善，可以充分提高系统的调节性能。
SAFR-2000系统结构图
调节机构 (导水机)
水能
调节对象 (机组)
电能
执行元件 放大元件 综合环节 敏感元件 稳定元件
电能质量指标
电压：励磁调节器进行调整 频率：大型电力系统要求频率波动±0.2HZ，
中小型电力系统要求频率波动±0.5HZ，频 率的调节可以分为一次调频，二次调频， 甚至三次调频多个过程来实现，参于频率 调节的环节也很多，最终的执行机构是调 速器。
2、控制并联机组间有功功率的分配
3、满足机组的正常操作要求：开停机、增减负荷，以 及空载时增减转速。
4、保证机组的安全运行
5、能接受电站计算机监控系统指令，实现机组的经济 运行（AGC），满足机组开停机、增减负荷的控制要 求。
调速器系统的组成
主要由调速柜（电气柜和机械柜）、接力 器、油压装置三部分组成。
水轮机调节的基本任务
调速系统的主要任务就是:把系统频率对于其额定 值的偏移限制在一个相当小的范围内（如2%）。 即根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的功率 输出，并维持机组转速在规定的范围内。
水轮机调节的基本任务是：当电力系统负荷发生 变化、机组转速出现偏差时，通过调速器相应的 改变流入水轮机流量，以使水轮机转矩与发电机 负荷转矩达到新的平衡，以维持频率在规定的范 围之内。
系统控制插箱简介
A、B两套系统均为标 准8U插箱
A系统右侧比B系统多 一块双机切换模件
除此之外两套系统完 全一样，以A套系统插 箱为例，其插箱面板 如图所示
双重供电
调 试 窗
组合电源
主机模件
采样 控制 数字 模拟 空 双机 模件 模件 模件 模件 面板 切换
2.4 各插件面板说明如下：
2.41双重供电模件：
插件上有3个显示灯，自上而下，为
“AC220V交流输入” “DC220V直流输入” “OUT整流电源输出” 分别显示电源当前状态。 下方有2个按键开关，分别控制交流电
。 源和直流电源的通断
2.42组合电源模件：
插件上有3个显示灯，自上而下为 “+5V输出” “+12V输出” “-12V输出” 分别显示电源当前状态。面板下方有1个按键开关，用来控制电源的
1、调速柜 控制水轮机的主要设备，能感受指令
并加以放大，操作执行机构使转速保持在 额定范围内。 调速柜还可进行水轮机开机、 停机操作，并进行调速器参数的整定。
2、接力器
调速器的执行机构，接力器控制水轮机 调速环（控制环）调节导叶开度，以改变 进入水轮机的流量。
3、油压装置：
提供调速系统动力，由压力油罐，回油 箱，油泵，漏油箱四部分组成。
抽屉式键盘
双
组
重
合
供
电
电
源
主 机 模 件
采 样 模 件
控 制 模 件
数 字 模 件
模 拟 模 件
空 面 板
空 面 板
1Z J
2Z J
3Z J
4Z J
5Z J
6Z J
7Z J
8Z J
9Z J
10Z J 11Z J
12Z J 13Z J
14Z J 15Z J
16Z J
2.3 SAFR2000微机调速器硬件系统
调速系统主要作用
1、维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调 频要求；
电力系统的频率稳定主要取决于系统内有功功率的平衡， 当系统缺有功时，系统频率就下降，当系统有功功率多时， 系统频率就上升。水轮机调速器的主要任务就是发电机在 空载时维护机组转速在额定值左右，而在并网发电后调速 器的主要作用是实现功率调节同时以50HZ作为频率调节的 给定值，并维持机组频率在50±人工死区范围内。一个性 能良好的水轮机调速器可以保证发电机组和电力系统的安 全可靠，并且可以提高发电机组和电力系统的技术经济指 标．