本实用新型涉及水力发电厂一次调频测试技术，特别涉及一种水力发电机组一次调频试验装置。
背景技术：
随着电网电能质量要求的提高，电网对水力发电机组一次调频功能要求越来越高，对水力发电机组一次调频的测试精度有更高要求。水力发电厂水轮机调速器为可编程水轮机调速器，当前因为缺少水力发电机组一次调频试验导则，一次调频试验一直未能规范测试。为了分析水力发电机组一次调频动态响应过程，验证机组调速器系统的一次调频功能完好性、在所设定调频参数及现有设备技术条件下的一次调频能力，由于可编程调速器不具备频率信号的模拟功能，用频率信号发生器模拟电网频差，因此，针对水力发电机组调速系统的特点，需要提出对水力发电机组一次调频试验的有效方法的装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种水力发电机组一次调频试验装置，通过使用一个频率信号发生器模拟电网频率，以及使用一个液压随动系统来驱动对谁轮机组水动驱动开度的调整来实现水力发电机组一次调频试验目的。
为了实现上述目的，本实用新型的方案是：
一种水力发电机组一次调频试验装置，包括与水力发电机组连接的一次调频控制回路，一次调频控制回路的信号输入连接水力发电机组的电力输出，用于监测水力发电机组电力输出频率，一次调频控制回路的输出用于控制水力发电机组的导叶开度进而调节水力发电机组的功率输出，其中，所述一次调频控制回路的信号输入通过一个倒相开关连接一个频率信号发生器，当需要对水力发电机组一次调频试验时，将倒相开关断开与水力发电机组的电力输出的连接而连接频率信号发生器，所述一次调频控制回路的输出连接一个数据分析采集仪，所述数据分析采集仪用于监测一次调频控制回路输出的导叶开度状态。
方案进一步是：所述一次调频控制回路包括PID调节控制器和液压随动控制系统，PID调节控制器设置有一个50赫兹标准信号发生器，PID调节控制器将50赫兹标准信号与接收的频率信号发生器发出的频率比较产生的误差信号转换为导叶开度调节信号传送给液压随动控制系统，液压随动控制系统直接驱动控制导叶开度。
方案进一步是：所述切换开关是电控开关，在启动切换开关与电网频率变送器输出闭合的控制回路中设置有互锁开关，当切换开关与频率信号发生器接通时，互锁开关断开防止切换开关与电网频率变送器连接。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过用频率信号发生器模拟电网频率，对测频通道进行检查，对测量通道进行精度测试，同时可以为试验提供精确的、可连续改变的频差信号。通过测量导叶的实际开度来检查永态转差系数误差以及导叶动作方向的正确性。使水电机组一次调频试验可以成功的实现，解决了过去水电机组一次调频无法进行精确定量测试的问题；解决了水力发电机组一次调频缺乏行之有效的试验方法的问题。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1 为实用新型结构示意图。
具体实施方式
一种水力发电机组一次调频试验装置，如图1所示，包括与水力发电机组1连接的一次调频控制回路2，一次调频控制回路的信号输入连接一个电网频率变送器3，电网频率变送器经电力输出变电站4连接水力发电机组1，用于监测水力发电机组电力输出频率，一次调频控制回路的输出用于控制水力发电机组的水轮机导叶5的开度进而调节水力发电机组的功率输出，其中，所述一次调频控制回路的信号输入通过一个切换开关6连接一个频率信号发生器7，当需要对水力发电机组一次调频试验时，将切换开关断开与水力发电机组的电力输出的连接而连接频率信号发生器，所述一次调频控制回路的输出连接一个数据分析采集仪8，所述数据分析采集仪用于监测一次调频控制回路输出的导叶开度状态。
实施例中：所述一次调频控制回路包括PID调节控制器201和液压随动控制系统202，PID调节控制器设置有一个50赫兹标准信号发生器，PID调节控制器将50赫兹标准信号与接收的频率信号发生器发出的频率比较产生的误差信号转换为导叶开度调节信号传送给液压随动控制系统，液压随动控制系统直接驱动控制导叶开度。
实施例中：所述切换开关是电控开关，为了安全操作，在启动切换开关与电网频率变送器输出闭合的控制回路中设置有互锁开关，当切换开关与频率信号发生器接通时，互锁开关断开防止切换开关与电网频率变送器连接。
水力发电机组一次调频功能过去是通过可编程水轮机调速器来实现，由于可编程调速器不具备频率信号的模拟功能，在本实施例中：用频率信号发生器模拟电网频率，对测频通道进行检查，可以精确的对测量通道进行精度测试，同时可以为试验提供精确的、可连续改变的频差信号，满足一次调频试验的基本要求。
调速器（导叶4的调节器，是本实施例的一次调频控制回路）的永态转差系数是一次调频的关键参数，调频性能与其直接相关。试验中用频率信号发生器模拟电网频差，对测频通道进行检查，记录测试数据并检查误差是否满足规定要求；调速器的永态转差系数测试，用频率信号发生器模拟电网频差，从额定参数（50Hz）分别向增大和减小方向变化，通过导叶的实际开关来检查永态转差系数误差以及导叶动作方向的正确性。记录测试数据并检查误差是否满足规定要求。本实用新型通过频率信号发生器（现场综合过程校验仪FLUKE744）模拟电网频差，使用Dimension 4i数据采集器来测量调速器的永态转差系数以及导叶动作方向的正确性，使水电机组一次调频试验可以成功的实现。
实施例中：通过联动试验确认机组调速器与监控系统间“一次调频投入”和“一次调频动作”信号传输准确，画面显示无误。
实施例中：通过联动试验确认机组监控系统送至省调的“一次调频投入” 信号传输准确。
实施例中：在调速器人机界面上应具备以下功能：
（1） 调速器根据设定的一次调频死区，可辨识一次调频启动范围（50Hz±△f），自动由“负载功率调节”或“负载开度调节”切换至“负载一次调频调节”；
（2）“一次调频投入”功能投退操作正常；
（3） 一次调频的永态转差率精度bp、比例系数bt、积分时间Td、微分时间Tn可正常设定；
（4） 一次调频的调整幅度限制定值（导叶开度限制）可正常设定；
（5）“一次调频动作”信号采集、记录正确。
实施例中：依据有关规范，将机组一次调频死区设置为±0.05Hz；机组永态转差系数bp设置为4%。除了调速系统软件内部设置的人工死区外，调速系统的电液转换机构和执行机构均会存在一定的不灵敏区（转速死区），通过此试验测试机组调速系统迟缓率。
一次调频静态模拟试验目的是：（1）测试机组频率精度；（2）测试机组永态转差率精度；（3）检查频差出现后导叶的动作方向是否正确。
调速系统灵敏度试验目的是：除了调速系统软件内部设置的人工死区外，调速系统的电液转换机构和执行机构均会存在一定的不灵敏区（转速死区），通过此试验测试机组调速系统迟缓率。
不投功率闭环和AGC控制时的频差扰动试验目的是：在监控系统退出功率闭环控制且监控系统侧没有手动负荷调整时，监控系统对调速系统不进行干预调整，此时如果电网频率出现偏差需要调频时，调频功能由调速器独立实现。此试验主要检查调速器调频的响应速度、响应幅度、稳定时间和稳态值是否满足要求，同时检查调速器和监控系统的控制作用是否协调。
投功率闭环时的频差扰动试验目的是：如果机组一次调频动作，监控系统中调频需求量应该正确叠加以改变机组出力，不能因为功率自动回路的投入，又将机组实发功率回调至机组设定功率（调频作用被抵消）。此试验主要考察调速系统调频功能与监控系统中的功率调节功能是否协调，同时也考察此方式下机组的一次调频动态响应情况是否满足要求。
投功率闭环和AGC控制时的频差扰动试验目的是：机组投入AGC控制，机组应该正确响应电网频率变化进行一次调频，正确改变机组出力，不能因为AGC回路的投入将机组功率回调到AGC给定功率。此试验主要考察试验机组投入AGC控制时调速系统的一次调频功能和监控系统中的AGC功能是否协调。