中试控股技术研究院鲁工为您讲解：水轮机微机型调速系统

ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统

ZSTG2000水轮机调速器仿真测试仪，别名：水轮机调速系统仿真测试仪。英文名（Hydraulic Turbinegovernor Simulationtester）是中试控股针对于水力发电调速系统、水力发电自动准同期系统特性检测与华中科技大学联合开发的一种综合性测试平台，仪器可以完成水轮机调速系统的空载摆动、空载扰动、甩负荷、不动时间，调速器静特性，接力器开关规律、仿真开/关机支持，频率死区测量、负荷响应试验和跟踪电网一次调频等试验项目,自动生成各种类型的试验报告，ZSTG2000水轮机调速器仿真测试仪还可以做通用录波器和频率发生器使用，并且系统采样频率可以达到4KHZ，这大大拓宽了仪器的使用范畴，增强了仪器的灵活性。
ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统内部集成了5种不同类型的水轮机组模型，仪器可以执行这些模型的仿真功能，使之与调速器构成闭环系统，使调速器在没有与真实机组连接的情况下也可以很方便的完成动态检测。
水轮机调速器是水轮发电机组非常重要的辅 助控制设备之一。它的运行品质的好坏直接决定了机组的安全和稳定运行。降低水轮机调速器的故障率是提高机组运行可靠性的最行之有效的手段。

始于1986年 ▪ 30多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商

1.1 ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统简介
ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统是湖北中中试针对于水力发电调速系统、水力发电自动准同期系统特性检测而开发的一种综合性测试平台，中试控股仪器可以完成水轮机调速系统的空载摆动、空载扰动、甩负荷、不动时间，调速器静特性，接力器开关规律、仿真开/关机支持，频率死区测量、负荷响应试验和跟踪电网一次调频等试验项目,自动生成各种类型的试验报告，ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统还可以做通用录波器和频率发生器使用，并且系统采样频率可以达到4KHZ，这大大拓宽了仪器的使用范畴，增强了仪器的灵活性。
ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统内部集成了5种不同类型的水轮机组模型，中试控股仪器可以执行这些模型的仿真功能，使之与调速器构成闭环系统，使调速器在没有与真实机组连接的情况下也可以很方便的完成动态检测。
1.2ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统特性和技术参数
1.2.1 软件系统
ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统具有功能强大的软件系统，在保证仪器能够方便完成各种试验的同时，大大提高了仪器的灵活性和通用性。仪器的软件系统的主要特性可概括如下：
1仪器能够自动生成WORD试验报告，Excel试验报告
2 试验报告对曲线进行自动标识，使试验报告制作完全自动化
3 所有采样通道的名称和单位都可以重新定义
4 各种试验的试验环境设置和仪器设置自动保存
5 内置混流式，轴流转浆式，冲击式，贯流式和非线性5种机组模型，满足不同类型调速器的仿真支持
6 自动计算各种试验的试验参数
7 简单方便的通道滤定方式
8 中试控股使用U盘或移动硬盘等存储设备方便的导出试验数据
9 实时绘制试验曲线，并且提高多种曲线分析工具，使用户可以对曲线进行任意缩放和定位操作
10 Windows XPE操作系统，可以实现软件系统自我保护与恢复，防止病毒攻入与侵蚀
11 采用防抖动处理，避免用户错误操作
12 对输入信号进行实时监测，及时自动切除超过量程范围的输入信号，保护信号采集通道和仪器
1.2.1 ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统硬件系统
ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统硬件系统特性和技术参数如下：
1> 8路低电压／电流模拟量采集，电压和电流可以任意转换，电压输入范围-10V~10V，电流输入范围-20mA~20mA，10%~100%满量程采样误差小于0.2%
2> 2路频率测量通道，45HZ~55HZ范围，频率分辨率为0.001HZ，测量误差小于0.001HZ，测频电压输入范围0.5V~110V
3> 2路无源节点开关量测量通道
4> 2路有源节点开关量测量通道，开关信号输入电压范围12V~220V
5> 8路模拟量采集通道采用隔离采集方式，并且通道和通道之间也相互隔离
6> 2路有源节点开关量测量通道，开关信号输入电压范围12V~220V
7> 1路4-20mA模拟量输出通道,输出误差0.2%
8> 1路频率输出通道，频率分辨率为0.001HZ，45Hz-55Hz范围内输出误差0.001HZ，输出电压幅值AC12V
8> 触摸屏方式实现人机交互
9> 中试控股仪器自带8G数据存储空间
10> 12.1寸大彩屏显示

中试控股产品适用性好，实用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企业以及电力工作者信赖的好伙伴。

中试控股践行“精细制造，深耕技术”产出优质产品能够在市场中赢得用户信赖,树立中试控股新形象打下了坚实的根底。

第二章 仪器组成
2.1硬件组成
 
图2.1 ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统
硬件系统面板如图2.1所示，整个面板分为三个区域。
一 接线区
面板接线区全部采样BNC接线柱，通过我们提供的BNC连接线正确连接仪器与被试品，接线区的通道配置为：
1) 8个低电压输入通道，信号范围为-10V~10V，各个通道相互隔离
2) 8个弱电流输入通道，信号范围为-20mA~20mA，各个通道相互隔离
3) 2个频率信号测量通道，输入电压范围0~110V（有效值），测量范围1HZ~200HZ
4) 2个无源节点开关量输入通道，输入信号为机械节点
5) 2个有源节点开关量输入通道，输入信号电压范围为12V~220VDC
6) 1个频率信号和一路模拟量输出通道，频率通道输出信号幅值范围AC12V，模拟量通道输出信号幅值范围4-20mA
注意：接线时请注意面板上信号的输入输出范围
二 人机交互区
仪器带有一个12.1寸的真彩LCD，所有的试验数据和试验结果都由该LCD显示，仪器本身没有接盘，输入方式为触摸屏，数字和汉字输入由软件内置的虚拟键盘完成。除了试验触摸屏外，还可以外接USB键盘和鼠标完成人机交互工作
三 操作面板区
操作面板上有1个系统电源开关按钮，1个系统复位按钮，一个接地柱和一个USB外接口。
2.2软件组成
 
图2.2ZSTG2000水轮机调速器和机组同期综合仿真测试系统软件操作主界面
 
图2.3 软件工作界面
1 仪器最上面的按钮所在栏目为仪器操作工具栏
在仪器操作工具栏可以选择新建试验，保存数据，读取数据，设置仪器参数，设定仪器通道配置，设置仿真模型，导出数据，查看系统帮助等操作。
2 试验项目选择栏
在图2.2中，仪器操作工具栏的下方蓝色区域为试验项目选择栏，用户在试验项目选择栏选择要进行的试验项目或仪器工作模式，点击工具栏的新建试验将会出现试验项目选择栏
3 工作状态显示栏
试验项目选择栏的下方蓝色区域为工作状态显示栏，此处会显示的信息包括，仪器运行状态，当前试验项目，当前系统时间，是否正在进行仿真等信息。
4 示波器
进入选择的试验项目后，试验项目选择栏会消失出现如图2.3所示的录波器，当试验运行时，录波器显示当前的实时曲线或实时数据，试验停止后，示波器显示整个过程中所采集的数据曲线，并提供曲线分析功能，用户可以通过“工具尺”定位曲线某一点的信息，也可以缩放查看曲线的局部信息。
5 试验参数显示栏
在工作状态显示栏左下方为试验参数显示栏，在选择某一试验后，此栏会显示当前试验的参数配置，点击设置参数可以改变当前的试验参数配置。
6 试验操作栏
在工作状态显示栏右下方为试验操作栏，此处可以控制试验的开始，停止和结果查看。
第三章 仪器操作
3.1 仪器启动与关闭
打开仪器面板的电源开关仪器将进入开机过程，开机过程和计算机类似。关闭仪器时请首先使用软件关闭系统，等仪器提示可以安全关机时再切断仪器的电源。
3.2 仪器设置
 
图3.1 仪器设置
仪器设置选项用于设置试验单位，试验人员，试验地点，被测对象等信息。在软件操作主界面中点击“仪器设置按钮”出现图3.1所示仪器设置对话框。所有的设置信息都会被自动保存，下次再次启动软件时系统会维持上次修改的运行参数。
 
图3.2 虚拟键盘
仪器设置界面中的参数含义为：
1 测试对象信息：当前进行试验的调速器的名称编号，类型，装置容量，参数表示形式，KP,KI,KD,BP等调速器参数，以便于生成试验报告和日后方便查阅历史试验记录
2 测试仪信息：当前的试验地点，试验人员，试验单位，仪器编号，试验编号，试验报告页脚/页眉内容，这些信息都会被反应在自动生成的试验报告中，便于仪器自动生产试验报告
3 时间设置：点击“时间设置”按钮可以设置系统的当前时间信息。
4 虚拟键盘：如果仪器启动后右上角没有橙黄色的方形图标，则可点击此处的“虚拟键盘”启动仪器的虚拟键盘，虚拟键盘的功能和实际键盘完全一致。虚拟键盘如图5所示。
3.3 仿真设置
仿真设置界面如图3.3所示，仪器的所有仿真操作都在该选项完成，可以进行的仿真操作包括模型选择，仿真启动或停止。仪器内置了混流式机组模型、灌流式机组模型、轴流转桨式机组模型、冲击式机组模型和非线性机组模型，用户可以根据调速器的具体应用环境选择模型。
当仿真启动以后在仪器右下角将会出现闪动的“正在仿真”提示。只有空载摆动试验，空载扰动试验，甩负荷试验和仿真开停机试验可以进行仿真，在仿真状态启动其它试验时，仿真将自动停止。
注意：
1 仿真模式和非仿真模式，空载摆动试验，空载扰动试验和甩负荷试验的接线方式不同。
2 仿真开停机试验无须在仿真设置界面启动仿真，当进入该试验项目启动试验后，仪器会自动进入仿真模式。
 
图3.3 仿真设置
3.4 通道滤定
通道率定是指设定采样通道实测信号值和真实物理量的对应关系，在软件主界面点击“通道率定”按钮出现图3.4所示界面。
 
图3.4 通道滤定
对于模拟信号采集通道CH1（导叶行程通道）,CH2（浆叶行程通道）,CH3（涡壳压力通道）,CH4（机组功率通道），CH5（备用通道1）和CH6（备用通道2），可以选择通道信号类型，信号类型可以是电压或者电流，选定通道类型后仪器将采集点切换到对应的物理通道，如果选择电压信号则对应的电流通道信号将不会被采集，选择电流信号则对应的电压信号通道不会被采集。对于模拟信号采集通道CH7（备用通道3）和CH8（备用通道4），可以选择的信号类型为电压，电流和方波频率信号，如果选择电压则电流和方波频率信号不会被采集，如果选择电流则电压和方波频率信号不会被采集，如果选择方波信号则电压，电流模拟信号不会被采集，在方波信号采集模式，通道率定对机组频率测量和电网频率测量无效。
选定模拟通道类型以后设定两个采集点和真实物理量的对应关系，一般情况下应尽量选择传感器的零点和满量程点，传感器都是线性变换，对于电压输出型传感器，如果传感器输出电压为V1时对应的物理量为R1，输出为V2时对于的物理量为R2，V1,R1,V2,R2和V1->R1和V2->R2的对应关系已知时，仪器会自动计算出实时采集的物理量值。例如对于导叶位移传感器，假设传感器输出为0V时对应的导叶开度为0%，10V时对应的导叶开度为100%，则此时通道1的设置应如图3.4所示，试验时仪器会自动显示采集的调速器导叶开度值。
3.5 试验环境设置
试验环境包括两个方面：1 试验时仪器的参数设置，这些参数包括调速器的参数KP,KI,KD,BP，试验地点，试验人员，试验单位和试验编号等信息，这些信息将会显示在试验报告文档中，用于标识试验时的仪器设置。2 试验参数设置，试验参数和每个试验相关，包括记录时长，采样频率等，这些参数控制试验的过程和停止。某些试验参数也会被记录在试验报告中。
3.6 试验数据导出
仪器所保存的所有试验数据文件和试验报告文件都可以通过移到存储设备（U盘或移到硬盘）导出，点击软件主界面的数据导出按钮出现图3.6所示界面。
 
图3.6 数据导出
选择要导出的文件类型后，软件会列出仪器当前所存储的所有试验文件，插上U盘，然后选择要导出的文件，则该文件会自动导出至U盘的WorkData文件目录下。
注意：在该界面中点击清空存储器是指清空所插入的U盘WorkData下的所有文件。
3.7 数据保存与读取
试验完成后点击软件主界面的保存按钮，则当前的试验数据会被保存至仪器，保存的文件名称格式为“××年××月××日××时××分××秒 试验类型”，只有在“查看数据”，“查看结果”，“查看历史数据”和“查看历史结果”状态时才可以保存数据。
点击软件主界面的读取按钮会出现图3.7所示界面，选择要读取的历史试验，则仪器进入查看历史数据或结果的状态，所保存的试验曲线，结果和当时的试验环境都会被重现。读取历史数据界面也可以清楚存储器中所存储的历史试验文件。
 
图3.7 读取历史试验
 
图3.8 空载摆动试验结果
3.8生成试验报告
试验完成后试验结果以图3.8的方式展示，在结果查看器中选择生成报告类型，然后点击生成报告则在仪器中会自动生成WORD/EXCEL格式的试验报告，试验报告的名字与保存的试验文件名字相同。
试验报告中的曲线图形和当前显示的示波器中的图形完全一样，并且仪器会对图形进行自动标识，仪器的试验报告如图3.9所示。