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DL／T 1800-2018 水轮机调节系统建模及参数实测技术导则5.1.3永态差值系数模型
图4串联PID调节器
图5串联PID调节器转换为并联结构形式
永态差值系数环节的模型见图6、图7，当水轮机调节系统处于开度控制模式时的永态差值系数， 即是永态转差系数，用b,表示；当水轮机调节系统处于功率控制模式时的永态差值系数GB/T 24562-2009 燃料热处理炉节能监测，则是调差率 或功率差值系数，用e表示。
图6永态转差系数环节
调节器的信号测量分辨率、数字滤波、人工失灵区、不灵敏度等，可采用死区环节表示，其 图8，图中E,为正方向死区，E,为负方向死区。
调节器的信号限幅、运算饱和、速率限制、开度/功率限制等，可用限幅环节表示，其模： 图中MAX为上限值，MIN为下限值
5.1.6前馈环节模型
调节器通常带有前馈环节，其数学模型见图10，在开度控制模式下，G,(s)土Ay； 式下, G,(s)=±△p 。
5.1.7切换控制逻辑模型
调节器的切换控制逻辑（开度控制模式、功率控制模式、孤网控制模式等）模型见图11。
5.1.8测量环节模型
图11切换控制逻辑模型
调节器进行外部数据测量时，其测量环节的滤波作用可以等效为惯性环节，见图12，图中Tc为测
调节器进行外部数据测量时，其测量环节的滤波作用可以等效为惯性环节，见图12，图中Tc为测 量环节的时间常数，
调节器在进行信号转换及处理时将产生延滞现象，如频率测量、A/D及D/A转换的纯延时等，可 用纯延时模型表示，见图13，图中T为纯延时的时间。
5.1.10协联控制模型
图13纯延时环节模型
用于转桨式机组的双调整调节系统协联控制模型， 见图14、图15：在并联结构中，以导口 作为轮叶随动系统的输入： 山仕中联 力器行程。作为轮叶随动系统的辅
常见电子调节器数学模型见附录A.1。
图14并联结构的协联控制
5.2.1放大/驱动模型
图15串联结构的协联控制
图16放大/驱动环节
Ac+BK。 K。K.AS. M,K T.m= B.K.+A.
DL/T1800—2018
在随动系统中，由机械传动死行程和主配压阀（接力器控制阀）搭叠量等因素产生的控制 现象，可用死区环节来表示，见图8。
5.2.7导叶滞环非线性
5.2.8常见液压随动系统数学模型
常见液压随动系统数学模型见附录A.2。
图19导叶滞环非线性
混流式、定浆式、冲击式水轮机数学模型见图20，图中ev为水轮机转矩对导叶/喷针接力器行程的 专递系数，e为水轮机转矩对水头的传递系数，e为流量对导叶/喷针接力器行程的传递系数，e为 流量对水头的传递系数，y.为导叶/喷针接力器行程，h为水头，m.为水轮机转矩，9为水轮机流量。
20混流式、定奖式、冲击式水轮机数学模型
5.3.2转浆式水轮机模型
转桨式水轮机数学模型见图21，图中y，为轮叶接力器行程，e,为水轮机转矩对轮叶接力器 专递系数，e，为流量对轮叶接力器行程的传递系数。
5.3.3水轮机增益环节数学模型
图21转浆式水轮机数学模型
不同水轮机及同一水轮机在不同水买下的空载开度与空载流量是不一样的，在水轮机建模时宜考 虑空载开度对实际输出功率变化的影响，其数学模型可用水轮机增益环节表示，见图22。A(s)的解机 表达式为：
5.3.4常见水轮机数学模型
常见水轮机数学模型见附录A.3、附录A.4
常见水轮机数学模型见附录A.3、附录A.4。
5.4.1无调压设施时的压力引水系统水击模型
无调压设施时的压力引水系统数学模型见图23，G.(s)的解析表达式为
4 (s)=. Yayn.
图22水轮机增益环节
G,(s)=bs'+bs a,s'+a
DL/T 18002018
5.4.2带有调压时的压力引水系统水击模型
5.4.3常见压力引水系统模型
常见压力引水系统模型见附录A.3、A.4、A.5
图23压力引水系统数学模型
6.1.1水轮机调节系统各部分功能及性能应满足GB/T9652.1、GB/T9652.2、DL/T563、DL/T496、 DL/T1245的要求，水轮机组及其引水系统应满足水电厂调节保证计算设计的要求。 6.1.2应在调节系统常规性能验收试验及一次调频试验合格后进行建模与参数实测工作。 6.1.3试验设备应满足DL/T1120、DL/T496及计量要求，实测波形应能满足后期分析处理要求。
■静水状态调节系统的试
6.2.1频率测量单元的校验
6.2.1.1通过信号发生器或试验仪的发频输出端，向调节器频率信号整型电路的各路频率输入通道、试 验仪或频率计的测频输入端，输入与实际电压互感器（TV）信号电压相当的频率信号（包括系统 TV、发电机机端TV)，以及反映机组大轴转速的齿盘探头脉冲信号。 6.2.1.2逐一改变信号频率，使之按一个方向逐次升高或降低，同时记录频率输入值、调节器的频率测 量值、试验仪或频率计的频率测量值；不得采用信号发生器或试验仪的发频显示值代替试验仪及频率 计的频率测量值。 6.2.1.3以试验仪或频率计的频率测量值为参考基准，校验并对比调节器在工作频率范围内的测频分 辨率、测频稳定性、线性度、测频响应的实时性、对频率信号源的适应性等频率测量性能是否符合 DL/T563、DL/T1245及DL/T496的规定。
转差系数和频率/转速列
按照DL/T496的相关规定进行。
6.2.3PID调节参数的校验
按照DL/T496的相关规定进行
按照DL/T496的相关规定进行。
6.2.4随动系统的试验
6.2.4.1接力器关闭与开启时间测定
6.2.4.2随动系统扰动试验
照GB/T9652.2、DL/T4
4.6导叶/喷针同步试验
对于多喷嘴冲击式水轮机或每个导叶接力器单独控制的机组，导叶/喷针间的同步试验参照 652.2、DL/T496进行。
6.2.4.7导叶滞环非线性测试
将调节系统切手动，逐次手动改变导叶接力器行程，待接力器稳定后，记录导叶接力器行程和相 应的导叶开度，每点应测4个～8个导叶开度，取其平均值。 试验应在全行程范围内，从开、关两个方向进行。 为便于数据自动记录，还可采用6.2.2静态特性试验方法，通过输入频率的变化，使导叶接力器行 程根据频率变化自动逐次增加或减小，测试仪将自动记录接力器行程、导叶开度的稳态点。
6.2.4.8模拟并网工况下的频率扰动试验
机组蜗壳（环管）未充水或处于静水状态，短接断路器辅助接点信号，模拟机组并网运行工况， 调节系统处于自动运行方式；切除人工频率/转速死区；置各增益为整定值，频率给定为额定值。 由频率信号源向调速器提供额定的机组频率输入信号，以开度给定将导叶/喷针接力器位移调整到 50%行程附近。改变输入频率进行频率阶跃扰动，记录频率变化前后接力器位移等信号的变化过程曲线。 试验宜在选定2组3组不同的调速器PID参数组合下进行
6.3水轮机调节系统并网试验
6.3.1水轮机增益及工况修正系数测试
a）机组并网带负荷稳定运行，通过改变机组功率/开度给定值或其他方式进行负荷增减调整，记 录机组从空载至额定负荷范围内导叶/喷针开度与有功功率关系。 b）根据步骤a）的实测数据，并结合所选水轮机模型结构，可推算出对应的水轮机增益及工况修 正系数。
DL/T 1800:
6.3.2水轮机传递系数测试
6.3.2.1转桨式机组传
6.3.2.1转奖式机组传递系数测试
调节装置切手动，退出协联关系，保持轮叶主接力器位置不变，以一定步长逐步增加导叶开度， 且开度变化幅度不得超过5%，待机组稳定后，记录调整前后导叶开度、机组有功功率、水轮机流量等 信号；再以一定步长逐步减少导叶开度至初始开度，待机组稳定后，记录调整前后导叶开度、机组有 功功率、水轮机流量等信号。
6.3.2.12试验方法2
调节装置切手动，退出协联关系，保持导叶主接力器位置不变，以一定步长逐步增加轮叶于 开度变化幅度不得超过5%，待机组稳定后，记录调整前后轮叶开度、机组有功功率、水轮机流 号；再以一定步长逐步减少轮叶开度至初始开度，待机组稳定后，记录调整前后轮叶开度、机 功率等信号。
6.3.2.2混流式机组、定浆式机组、冲击式机组传递系数测试
Po,qo,ho，no— 试验工况点的有功功率、流量、水头、转速，均为标么值； Po，Aygo，Ayro,Ago 试验工况点附近的有功功率增量、导叶或喷针开度增量、轮叶开 增量、水轮机流量增量，均为标幺么值。
式中： n. 额定转速，rad/s； no 试验工况点水轮机效率，标么值 n 水轮机最优工况的效率，标幺值 D, 转轮直径，m； H. 水轮机额定水头，m； q 水轮机最优工况流量，标么值； . 水轮机额定流量（p）。
6.3.3频率阶跃试验
节装置在自动运行方式下，投入一次调频功能，机组带60%～90%额定负荷稳定运行，通过信 页定频率基础上施加正/负偏差的频率阶跃信号，有效频率偏差绝对值宜为0.1Hz～0.25Hz，记 原频率、主接力器位移、机组有功等信号的变化过程。
6.3.4实际电网频率扰动试验
a）调节装置在自动运行方式下，投入一次调频功能，机组带60%～90%额定负荷运行，通过频率 信号源施加一段与实际电网频率扰动过程相似的频率信号，有效频率偏差绝对值不应小于 0.1Hz，记录信号源频率、主接力器行程、机组有功功率等信号的变化过程曲线。 调节装置接实际机频信号，投入一次调频功能，人工频率/转速死区置0Hz～0.05Hz，使机组 带60%～90%额定负荷运行，记录实际电网频率变化时机组频率、接力器行程、机组有功功率 等信号的变化过程曲线。
6.3.5负荷扰动试验
机组并网，使机组在选定的水轮机工作点稳定运行，通过改变调节装置开度/功率给定的方法进行 负荷阶跃扰动，记录开度/负荷改变前后接力器行程、蜗壳（环管）进口（或导叶前）水压信号和机组 有功功率等信号的变化过程。试验一般应在机组60%～90%额定负荷下进行，同时宜避开机组振动 区，负荷变化宜控制在机组5%~15%额定负荷。
6.3.6水流惯性时间常数T测试
式中： H。——接力器动作前的水压，m;
H. 一额定水头，m； H，一t时刻对应的水头，m; 2。—接力器动作前的流量，m/s； O. 额定流量，m²/s； Jgo—接力器动作前的行程，标么值； gl—t,时刻对应的接力器行程，标么值； 水轮机额定工况对应的接力器行程，标幺值。
图24甩负荷或快减负荷时的水压变化过程曲线
机组惯性应包括发电机、水轮机以及流道水体惯性，可通过甩50%以上额定负荷测试机组惯性时 间常数，试验步骤及方法可参照GB/T1209、GB/T9652.2、DL/T496、DL/T563进行
6.4.1应根据所采取的模型辨识方法，确定现场试验项目和相应的激励信号输入。 6.4.2采用时域测量辨识法进行模型参数辨识试验时，宜采用实际电网频率变化时的响应，也可采用 频率阶跃响应方法。
7.1参数辨识宜作为对参数实测方法的补充，对于不能采用试验方法直接或间接求取模型参数的环 节，可以采用参数辨识的方法求取模型参数。 7.2根据现场设备的传递函数框图，确定各部分的模型结构，在此基础上测辨其参数。 7.3参数辨识可以采用频域测量辨识法和时域测量辨识法，为保证水轮机调节系统的运行安全性，宜 采用时域测量辨识法。 7.4模型参数辨识算法宜采用最小二乘法或改进型最小二乘法。 7.5数据采集和预处理：对试验结果进行标幺化处理，对输入/输出数据进行零均值化和去噪声处理。 76根据辨识结果，得出与实际水轮机调节系统一致或相近的模型参数。
应通过仿真校验GB/T 8872-2011 粮油名词术语 制粉工业，评估水轮机调节系统模型结构及参数的合理性。 校核项目至少应包括并网运行状态下的频率扰动试验。 调节器的调节参数实测值与理论值的偏差应满足DL/T563的要求。 随动系统、水轮机及引水系统的仿真校核结果应满足如下要求之一： a）仿真验证相似度不低于95%。 b）延滞时间、上升时间、调节时间、峰值时间、超调量、反调峰值功率、反调峰值时间等 数，其仿真与实测偏差符合DL/T1235的规定
8.2校核项目至少应包括并网运行状态下的频率扰动试验。 8.3调节器的调节参数实测值与理论值的偏差应满足DL/T563的要求。 8.4随动系统、水轮机及引水系统的仿真校核结果应满足如下要求之一： a）仿真验证相似度不低于95%。 b）延滞时间、上升时间、调节时间、峰值时间、超调量、反调峰值功率、反调峰值时间等特征参 数，其仿真与实测偏差符合DL/T1235的规定
9.1建模报告应提交模型结构的最终确认结果及其模型参数，并提供仿真曲线与实测曲线的对比结 果，给出仿真验证相似度指标。 9.2建模报告应提交调节系统基本技术参数汇总表，其格式可参考附录B。 9.3建模报告的编写内容与要求，见附录C
膜报告应提交模型结构的最终确认结果及其模型参数，并提供仿真曲线与实测曲线的对比结 仿真验证相似度指标。 莫报告应提交调节系统基本技术参数汇总表，其格式可参考附录B。 模报告的编写内容与要求，见附录C。
附录A.1～A.5给出了目前最常见的水轮机调节系统数学模型，具体使用时，可根据设备实际 又相近的模型结构，或结合本标准第5章与本附录，对现有模型结构做出适应性调整，组合或汉 斤的模型结构。
QWMX 0001S-2015 无棣明晓商贸有限公司 食用地瓜淀粉调节器常用模型见图A.1图A.8。