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DL／T 1120-2018 水轮机调节系统测试与实时仿真装置技术规程

5.3试验数据采集、存储和数据处理功能

5.3.1数据分析处理、特性指标计算应合GB/T9652.2、DL/T496、DL/T1245的规定， 5.3.2应具有数据采集、存储、曲线生成和特性参数的分析功能，并可自动生成试验报告 5.3.3应具有输出图形、数据的功能

频率检测及频率信号发生

5.4.1应具有信号频率检测的功能，可检测的信号频率范围宜为0.5Hz～100.0Hz。 5.4.2应具有输出正弦波或方波信号的功能，信号频率的范围为0.5Hz～100.0HzGB/T 8740-2013 铸造轴承合金锭，信号电压的幅值范 围为0.1V～200.0V（RMS），频率及电压幅值应能人工调整，或按约定的输出方式改变。

6.1调速器整机静特性及转速死区测试

6.1.1开始试验前，使调节系统进入开度模式或功率模式，将永态转差系数b，整定在4%，用“功率 给定”或“开度给定”或于动操作的方法，将导叶或喷针接力器调整到50%行程位置。 6.1.2试验的频率变化增量、两个相邻测点之间的频率变化速率、测量等待时间（稳定时间）应可设 置，且每组测点频率值在升或降方向的数值应相等。 6.1.3记录测试数据前，应通过升高频率使接力器从50%位置向全关方向运动至10%以下位置，或通 过降低频率使接力器从50%位置向全开方向运动至90%以上位置。 6.1.4通过频率逐次渐变的方法控制接力器朝开启方向或关闭方向移动，在接力器每次变化稳定后， 记录频率（输入）、接力器行程（输出）。 6.1.5静特性试验中记录的频率值应是装置实测的频率值，不宜用信号发生器的设定值。 6.1.6试验完成后，应给出试验记录的数据表和试验结果，并绘出静特性曲线，见图1，i1=bp·△y1； ix2=bpy2；i3=bp‘y3。测试应取3组以上频率，以最大死区值作为调速器的死区被考核值。应采用 实测校验后的b，值计算死区，其校验方法按DL/T496执行。

6.2随动系统开环增益校验

图1水轮机调节系统死区的测试与求取

2.1随动系统输入端应施加相当于接力器全行程20%的阶跌扰动假号，自动记求正/负阶跌扰动 器的运动曲线，并计算接力器向开方向运动和向关方向运动时随动系统可用增益。 2.2确定实际最大可用增益的原则是：能保持随动系统稳定、最大超调量小于2%且波动次数不 6次的最大开环增益，即为实际最大可用增益。

DL/T1120—2018

6.2.3计算最大可用增益下的随动系统开环放大倍数。

6.2.3计算最大可用增益下的随动系统开环放大倍数。

图2随动系统不准确度的测试与求取

应记录从机组启动至机组转速n（频率f）达到80%额定转速n（或额定频率f）的升速日 自机组启动至空载转速（频率）达到同期带（即99.5%f～101%f）及所经历的时间tsR，见图

图3开机升速至同期转速的过程曲线

记录停机过程中的机组转速（频率）、接力器位移曲线，并记录接力器全关时对应的转速、接力 （或机组转速从100%）到转速下降至某一特征值（可选定，如30%）的时间、转速从某一特征 到5%的时间。

6.6空载转速摆动试验

读记录3min，计算在该时段内机组转速的摆动相

Anmax 持续波动周期内的转速最人波峰值，r/min； Anmin 持续波动周期内的转速最小波谷值，I/min n 转速目标值（给定值），r/min。 并以图形的方式显示动态过程，在该过程图中应给山试验结果，并标明转速最人值、最小值和转速的 摆动相对值，见图4。

6.7空载频率扰动试验

图4机组转速波动曲线

按照DL/T496、DL/T563的规定，由空载频率扰动响应曲线，得出频率变化衰减度 W=△f/Afx）、频率最大超调量Amax、调节时间tFR、波动次数Z等动态指标。 可通过下列两种方法进行试验： a）频率给定法：对调节系统施加幅度不小于4%额定转速的阶跃给定，记录动态响应过程，见图5。 b）于动扰动法：于动增/减接力器位移，改变机组当前的实际转速，当转速变化幅度超过4%额定 转速时，再切至自动，见图6。

6.8接力器不动时间测试

6.8.1宜通过现场甩25%负荷、以定子电流消失为起点，测定接力器不动时间。 6.8.2试验采样步长应不人」1mS。 6.8.3接力器不动时间的计算应按DL/T496执行。

.9机组甩负荷过渡过利

应采集定子电流、机组转速、接力器位移、水压、调压井水位等参数；调节时间Tp与Te、升速时 间TM和波动次数Z等动态特性指标的计算，应结合图7按GB/T9652.1、DL/T563的规定执行。

图7甩负荷调节过程曲线

6.10接力器全速开启/关闭试验

6.10.1将开度限制置于全开，然后采用下述方法，使接力器全速开启或关闭： a）在自动方式下向调速器突加全开、全关的控制信号； b）操作快速事故停机阀动作和复归； c）对于装有事故配压阀或重锤关机阀的调速器，还应通过动作事故配压阀或重锤关机阀，使接力 器全速关闭； d）记录在此过程中的接力器位移变化曲线。 6.10.2 接力器开关时间的测量 a 取接力器在75%与25%之间运动时间的两倍作为接力器的开启和关闭时间，以排除接力器两 端的缓冲段对测量时间的影响。 b）当接力器具有分段关闭装置时，应在直线关闭时间调整完毕后，再投入分段关闭装置。

引水系统水锤现象、水轮机的非线性特性、发中

应根据水轮机综合特性曲线（具有制动工况的信息）建立水轮机数学模型。应能方便地输入、修 改、复现、确认水轮机非线性特性、水轮发电机组惯性时间常数Ta、引水系统时间常数Tw、水锤波相 时间常数T、水轮机孤立运行条件下的负荷特性系数e。等原始参数。

7.3引水系统水锤数学模型

可选用刚性水锤数学模型、近似弹性水锤数学模型或弹性水锤数学模型，适用条件和计算公式参 见附录A.3。

7.4实时仿真系统计算步长

7.5.1参数输入处理模块，应能方便地输入或选择如下参数： a）水轮机力矩特性、流量特性参数表； b）引水系统特性参数Tw、T,及选择的水锤计算模型； c）水轮机型号、发电机型号、机组惯性时间常数Ta及负荷特性系数eg; d）仿真初始工况时的水轮机发电机组稳态参数（水头、频率、功率、开度及流量等）。 7.5.2实时仿真模块，应具备以下功能： a）水轮机力矩（功率）计算及输出； b）水轮机流量计算及输出； c）引水系统水锤计算及输出； d）水轮发电机组转速计算及输出。 7.5.3实时仿真试验功能模块，应利用被控对象实时仿真系统与实际调速器构成闭环调节系统，完 5.2所列试验项目。

DL/T 1120 2018

8.1装置应接规定程序批准的图纸和文件制造，交货前应接订货协议、本标准及有笑标准出用户组织 验收。验收的程序、技术要求及负责单位应按订货协议执行。 8.2随产品一起供给用户的技术文件应齐全，主要有使用说明书、维护调试说明书、产品出厂检验报 告、合格证及装箱清单。应提供本装置重要元件/组件原制造厂的相关技术文件

8.1装置应接规定程序批准的图纸和文件制造，交货前应按订货协议、本标准及有笑标准出用户组织 验收。验收的程序、技术要求及负责单位应按订货协议执行。 8.2随产品一起供给用户的技术文件应齐全，主要有使用说明书、维护调试说明书、产品出厂检验报 告、合格证及装箱清单。应提供本装置重要元件/组件原制造厂的相关技术文件

A.1.5相对参数值计算公式：

附录A （资料性附录） 水轮机实时仿真系统采用的计算公式、计算方法

2.=f(a,n.) 1..=f(a,n.) =Q,DH M=M,DH

（A.4) (A.5)

(A.6) (A.7) (A.8) (A.9) （A.10） (A.11) （A.12) （A.13) (A.14)

n=nfn x=n。/ n, x=n/n, h=H。/H, h=△H/H, q,=Q,/Qur m.,=M/M.. y=Y, / Ymax V=AY/Y

流量、力矩计算公式：

A.1.6差分方程的计算公式：

式中： Y—输出信号； 输入信号； S—拉普拉斯算了。

(A.15) (A.16)

DL/T1120—2018 差分后有：

DL/T1120—2018 差分后有：

由t1、t2时刻的输入信号值Xi、X2及t时刻的输出信号值Y,可计算出t2时刻的输出信号 图A.1。

A.2水轮机力矩、流量特征矩阵的计算公式

图A.1参数的差分计算

A4.2.1水轮机的单位力矩特性及单位流量特性：输入至计算机的水轮机特性原始数据应具有制动工况 区的信息，山此特性（见图A.2）可得参数表A.1和表A.2，并按规定格式输入计算机。

2混流式水轮机单位力矩及单位流量特性示例

表A.1水轮机单位力矩表

DL/T11202018

DL/T11202018

表A.2水轮机单位流量表

A.2.2水轮机流量力矩特征矩阵的推导：

2.2水轮机流量力矩特征矩阵的推导： 可用n一1次多项式表征a=a,时的流量：

(t) [4,A,A,,A(x)? : (x)"1

A,=a+aa,+aa,+...+aa A=a2+aa,+aa?+.+an2a, A, = a, +a2.a, + aa.a?+.+a..a.

Ili公式（A.21）可以归纳出在表格中各结点上的参数（q),及（m),，这些参数构成了求解有 的已知条件，并可有矩阵关系式：

ag(a),/((X)g=[(q)g) (ag)n(am)gn((X)g=(m)g)

矩阵(a。),、(a.),}称为水轮机流量和力矩的特性矩阵，矩阵中各元素和分布规律综合表达了 不同类型水轮机的流量和力矩对导叶开度和转速变化的敏感程度。水轮机流量、力矩特性矩阵的表达 式为：

D/T 1120 2018

D/T 1120 2018

(a)g=(ag(q)()) (am),）=(a,）((m,),((x),）

A.26 (A.27)

石端4个矩阵及水轮机流量和力矩的特 务阶段根据有关数据表A.1和表A.2 求得，对于转桨式水轮机，对应每个定桨特性相类似地 求取水轮机流和力矩的特性矩阵；在实时仿 真的主程序段，只要已知某一时刻的x，和a.，就可很快地计算出该时间的单位流量和单位力矩

A.3.1刚性水锤：

SF/T 0020-2017 全国司法行政信访管理信息系统技术规范适用条件：T./T>6及T./T>2。

A.3.2近似弹性水锤：

A.3.2近似弹性水锤：

适用条件：3

其，A表示压力钢管未端，B表示引水管进口处。 适用条件：T,/T<3，T./T<0.5。

DB21T 1988-2012 营运车辆卫星定位监控管理系统： qu=(1,a,a,a")(ag)g) X 一： m=(1,a,a,,.",a,")(am),)

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