IEC 61362:1998
(Main)Guide to specification of hydraulic turbine control systems
Guide to specification of hydraulic turbine control systems
The contents of the corrigendum of March 2000 have been included in this copy.
Guide pour la spécification des régulateurs des turbines hydrauliques
Le contenu du corrigendum de mars 2000 a été pris en considération dans cet exemplaire.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
INTERNATIONAL 61362
STANDARD
Première édition
First edition
1998-03
Guide pour la spécification des régulateurs
des turbines hydrauliques
Guide to specification of hydraulic turbine
control systems
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61362:1998
Numéros des publications Numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are issued
sont numérotées à partir de 60000. with a designation in the 60000 series.
Publications consolidées Consolidated publications
Les versions consolidées de certaines publications de Consolidated versions of some IEC publications
la CEI incorporant les amendements sont disponibles. including amendments are available. For example,
Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to
indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication incorporating
publication de base incorporant l’amendement 1, et la amendment 1 and the base publication incorporating
publication de base incorporant les amendements 1 amendments 1 and 2.
et 2.
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept under
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état constant review by the IEC, thus ensuring that the
actuel de la technique. content reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de reconfirmation Information relating to the date of the reconfirmation of
de la publication sont disponibles dans le Catalogue de the publication is available in the IEC catalogue.
la CEI.
Les renseignements relatifs à des questions à l’étude et Information on the subjects under consideration and
des travaux en cours entrepris par le comité technique work in progress undertaken by the technical
qui a établi cette publication, ainsi que la liste des committee which has prepared this publication, as well
publications établies, se trouvent dans les documents ci- as the list of publications issued, is to be found at the
dessous: following IEC sources:
• «Site web» de la CEI* • IEC web site*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
(Catalogue en ligne)* (On-line catalogue)*
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
Disponible à la fois au «site web» de la CEI* et Available both at the IEC web site* and as a
comme périodique imprimé printed periodical
Terminologie, symboles graphiques Terminology, graphical and letter
et littéraux symbols
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur For general terminology, readers are referred to
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI). (IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux et For graphical symbols, and letter symbols and signs
les signes d'usage général approuvés par la CEI, le approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et symbols for use on equipment. Index, survey and
compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas. Graphical symbols for diagrams.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.
CEI
NORME
IEC
INTERNATIONALE
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1998-03
Guide pour la spécification des régulateurs
des turbines hydrauliques
Guide to specification of hydraulic turbine
control systems
© IEC 1998 Droits de reproduction réservés ⎯ Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun any form or by any means, electronic or mechanical,
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copie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. writing from the publisher.
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– 2 – 61362 © CEI:1998
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4
INTRODUCTION . 6
Articles
1 Généralités . 10
1.1 Domaine d’application et objet. 10
1.2 Références normatives . 10
2 Terminologie, définitions, symboles et unités . 12
2.1 Définitions générales. 12
2.2 Liste des termes, définitions, symboles et unités . 12
2.3 Termes relatifs à la centrale et aux machines . 14
2.4 Termes relatifs au régulateur. 16
3 Structure du régulateur. 28
3.1 Principales fonctions de réglage. 28
3.2 Configurations des systèmes de régulation combinés . 30
3.3 Configurations des servo-positionneurs . 36
3.4 Commande multiple . 36
4 Performances et composants du système de réglage. 38
4.1 Modélisation et simulation numérique . 38
4.2 Paramètres caractéristiques des régulateurs PID . 44
4.3 Autres paramètres du régulateur . 46
4.4 Relation fonctionnelle entre servo-positionneurs . 50
4.5 Mesure de signaux. 52
4.6 Commandes manuelles . 56
4.7 Linéarisation . 56
4.8 Systèmes de poursuite . 56
4.9 Commande d´optimisation. 58
4.10 Surveillance de la synchronisation de positionnement des servomoteurs
........................................................................................................................ en
commande multiple . 58
4.11 Fourniture de l´énergie de manoeuvre . 58
4.12 Alimentation électrique des régulateurs électroniques. 68
4.13 Transitions de fonctionnement. 68
4.14 Dispositifs/circuits de sécurité . 72
4.15 Equipement supplémentaire . 74
4.16 Adaptation à l´environnement des composants des régulateurs . 78
4.17 Compatibilité électromagnétique. 78
5 Comment appliquer les recommandations . 80
Formulaires de données 6.1a à 6.6d.82 à 102
Annexe A (normative) Définitions. 104
61362 © IEC:1998 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 7
Clause
1 General. 11
1.1 Scope and object . 11
1.2 Normative references. 11
2 Terms, definitions, symbols and units . 13
2.1 General definitions . 13
2.2 List of terms, definitions, symbols and units. 13
2.3 Terms relating to the plant and the machines . 15
2.4 Terms relating to the control system. 17
3 Control system structure. 29
3.1 Main control functions . 29
3.2 Configurations of combined control systems . 31
3.3 Configurations of servo-positioners . 37
3.4 Multiple control. 37
4 Performance and components of the control systems . 39
4.1 Modeling and digital simulation. 39
4.2 Characteristic parameters for PID-controllers . 45
4.3 Other parameters of the control systems . 47
4.4 Functional relationship between servo-positioners . 51
4.5 Actual signal measurement . 53
4.6 Manual control . 57
4.7 Linearization . 57
4.8 Follow-up controls. 57
4.9 Optimization control . 59
4.10 Monitoring parallel positioning of amplifiers . 59
4.11 Provision of actuating energy . 59
4.12 Power supply for electronic control systems. 69
4.13 Operational transitions . 69
4.14 Safety devices/circuits. 73
4.15 Supplementary equipment . 75
4.16 Environmental suitability of governor components. 79
4.17 Electromagnetic compatibility . 79
5 How to apply the recommendations . 81
Data sheets 6.1a to 6.6d . 83 to 103
Annex A – Definitions . 105
– 4 – 61362 © CEI:1998
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
_________
GUIDE POUR LA SPÉCIFICATION DES RÉGULATEURS
DES TURBINES HYDRAULIQUES
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes Internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques, représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61362 a été établie par le comité d'études 4 de la CEI: Turbines
hydrauliques.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
4/119/FDIS 4/142/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
L'annexe A fait partie intégrante de cette norme.
Le contenu du corrigendum de mars 2000 a été pris en considération dans cet exemplaire.
61362 © IEC:1998 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
_________
GUIDE TO SPECIFICATION OF HYDRAULIC TURBINE
CONTROL SYSTEMS
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters, express as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61362 has been prepared by IEC technical committee 4: Hydraulic
turbines.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
4/119/FDIS 4/142/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
Annex A forms an integral part of this standard.
The contents of the corrigendum of March 2000 have been included in this copy.
– 6 – 61362 © CEI:1998
INTRODUCTION
De récents développements ont conduit à formuler des exigences plus sévères à l'égard des
systèmes de réglage en ce qui concerne la régulation de la puissance-fréquence et le
fonctionnement en réseau isolé. Ces exigences concernent essentiellement le réglage primaire
qui, en raison de l'emploi de composants modernes, pour la plupart électroniques, peut être
effectué avec d'autres fonctions de réglage additionnelles. Le contrôle primaire est aussi
subordonné au système de régulation d'un grand réseau (régulation secondaire).
Ce guide traite essentiellement des spécifications du réglage primaire; il traite aussi des
fonctions additionnelles, mais sans développement sur les détails particuliers.
Précisément, le réglage primaire peut inclure quelques unes ou l'ensemble des fonctions
suivantes:
− démarrage et arrêt du groupe;
− marche à vide avant la synchronisation et après la séparation du réseau et synchronisation;
− fonctionnement en réseau isolé;
− fonctionnement en parallèle sur de grands réseaux en mode régulation de vitesse et en
mode régulation de puissance;
− régulation du niveau amont et/ou régulation de débit;
− transitions entre modes de fonctionnement;
− surveillance et fonctions de sécurité.
Le guide traite également certains aspects de la production de l'énergie de manoeuvre.
La boucle de régulation du régulateur d'une turbine hydraulique, c'est-à-dire la fonction de
transfert correspondante est caractérisée par:
− le ou les groupes, c'est-à-dire la ou les turbines et le ou les alternateurs;
− les ouvrages hydrauliques;
− le réseau auquel le ou les groupes sont connectés;
− les modes de fonctionnement mentionnés ci-dessus.
Les paramètres du régulateur primaire (régulateur de vitesse, régulateur de puissance, etc.)
seront soigneusement adaptés aux conditions de l'installation de façon à:
− obtenir la stabilité adéquate;
− satisfaire aux exigences de performance en ce qui concerne l'amortissement, la réponse,
ainsi que la précision;
− assurer la sécurité en ce qui concerne la limitation des transitoires hydrauliques, etc.
Pour atteindre ces objectifs, la modélisation et la simulation sont dans de nombreux cas une
aide précieuse. Le guide mentionne certains aspects importants à ce sujet.
Les régulateurs devant faire face à un éventail de conditions, il convient de spécifier qu'une
certaine plage d'ajustage des paramètres est disponible dans les régulateurs. Le guide suit
cette pratique dans la partie concernée.
61362 © IEC:1998 – 7 –
INTRODUCTION
Recent developments have led to more stringent control system requirements with respect to
power frequency regulation and to isolated network operation. These requirements essentially
concern the primary control, which due to the use of modern, mostly electronic components,
can be tasked with some additional control functions. Also the primary control responds to a
superimposed large network control system (secondary control).
This guide mainly deals with primary control specifications; additional tasks are covered but the
guide does not elaborate on specific details.
Specifically the primary control can include some or all of the following functions:
– unit start-up and shut-down;
– idling before synchronizing and after separation from the network and synchronizing;
– isolated network operation;
– parallel operation on large networks in speed control and power output control mode;
– head water level and/or flow control;
– operating mode transitions;
– monitoring and safety functions.
The guide also deals with aspects of the actuating energy supply.
The controlled system in a hydroturbine control loop, i.e., the respective transfer function, is
characterized by:
– the unit(s), i.e. turbine(s) and generator(s);
– the water passage system;
– the network to which the unit(s) is (are) connected;
– the modes of operation as mentioned above.
The parameters of the primary control system (speed governor, power output governor, etc.)
are to be carefully matched to the prevailing system conditions in order to:
– achieve adequate stability;
– satisfy performance requirements with respect to damping, response and accuracy;
– provide safety with respect to limitations in hydraulic transients, etc.
To achieve the above, in many cases modeling and simulations are valuable. The guide refers
to some important aspects in this respect.
Since the governors have to be able to cope with a range of conditions, it is suitable practice to
specify that a certain range for the setting of parameters is available in the governors. The
guide follows this practice in the relevant part.
– 8 – 61362 © CEI:1998
Précisément, dans ce guide les définitions concernant la performance se réfèrent à un
régulateur PID, lequel peut être analogique ou digital. Avec la technologie appropriée de la
micro-informatique, des algorithmes de réglage de haut niveau peuvent être également
réalisés. Bien qu'il soit difficile, au moment de la parution de ce guide, de fixer les règles
précises, les critères généraux pour vérifier la performance suffisante d'un régulateur sont
essentiellement indépendants de la stratégie de réglage adoptée. Cela signifie qu'ils restent
applicables tels que décrits dans ce guide et que le régulateur PID peut être considéré et
utilisé comme un régulateur de référence pour estimer la performance de réglage d'un
système.
Le guide fait référence à la CEI 60308 sur les régulateurs de turbines hydrauliques. Il s'en
remet à celle-ci pour ce qui concerne les méthodes d'identification du système, la vérification
de la performance, etc. Le but de ce guide est de compléter la CEI 60308 en recommandant
des critères de performance et des plages pour l'ajustage des paramètres.
Pour faciliter la rédaction des spécifications, le guide inclut des formulaires de données à
remplir par le client et par le vendeur aux différentes étapes du projet et du contrat.
61362 © IEC:1998 – 9 –
Specifically, in this guide, the performance-relevant definitions refer to the PID-controller,
which can be implemented by analog or digital means. With appropriate microcomputer
technology, higher control algorithms also can be implemented. Although it is deemed difficult
to set up specific rules at the time of the issue of this guide, the general criteria for the
adequate performance of a control system are essentially independent of the control strategy
used. This means that they remain applicable as described in this guide and that the PID-
controller can be regarded and used as a reference governor to gauge the control performance
of a system.
The guide makes reference to IEC 60308 on hydraulic turbine control systems. It relies on it for
the methods of system identification and verification of performance, etc. It is the intention of
this guide to supplement IEC 60308 by recommending performance criteria and ranges for the
setting of parameters.
To facilitate the setting up of specifications, this guide also includes data sheets, which are to
be filled out by the customer and the vendor in the various stages of the project and the
contract.
– 10 – 61362 © CEI:1998
GUIDE POUR LA SPÉCIFICATION DES REGULATEURS
DES TURBINES HYDRAULIQUES
1 Généralités
1.1 Domaine d’application et objet
Ce guide contient les données techniques nécessaires pour décrire les systèmes de réglage
des turbines hydrauliques et définir leurs performances. Il a pour but d'unifier et ainsi de
faciliter les spécifications des appels d'offres et les offres techniques. Il servira également de
base pour fixer les garanties techniques.
Dans le cas où différentes parties de l'installation sont fournies par des vendeurs séparés,
l'interface entre eux est particulièrement importante.
Le guide n'est pas limité aux fonctions de réglage proprement dites, mais inclut toutes les
fonctions importantes d'un système de réglage, c'est-à-dire traite également des fonctions de
séquençage, etc. On considère ainsi que le réglage des turbines hydrauliques comprend:
− les régulations de vitesse, puissance, niveau d'eau et débit des turbines à réaction et des
turbines à action, y compris les machines à double régulation;
− les moyens de production de l'énergie de manoeuvre;
− les dispositifs de sécurité pour l'arrêt d'urgence, etc.;
− les critères de performance liés à l'environnement.
Le guide aide au choix de certains paramètres importants devant être spécifiés et vérifiés en
rapport avec les différents types d´installation.
Les essais de réception, les procédures d´essais spécifiques et les garanties ne sont pas
traités.
1.2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au
moment de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute document normatif
est sujet à révision et les parties prenantes aux accords fondés sur la présente Norme
internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes
des documents normatifs indiqués ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le
registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 60068-2-6:1995, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Fc: Vibrations
(sinusoïdales)
CEI 60308:1970, Code international d'essai des régulateurs de vitesse pour turbines
hydrauliques
CEI 61000-3-2:1995, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 3: Limites – Section 2:
Limites pour les émissions de courant harmonique (courant appelé par les appareils ≤16 A par
phase)
CEI 61000-3-3:1994, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 3: Limites – Section 3:
Limitation des fluctuations de tension et du flicker dans les réseaux basse tension pour les
équipements ayant un courant appelé ≤16 A
61362 © IEC:1998 – 11 –
GUIDE TO SPECIFICATION OF HYDRAULIC TURBINE
CONTROL SYSTEMS
1 General
1.1 Scope and object
This guide includes relevant technical data necessary to describe hydraulic turbine control
systems and define their performance. It is aimed at unifying and thus facilitating the bidding
specifications and technical bids. It will also serve as a basis for setting up technical
guarantees.
In case of separate vendors for different segments of a system, the interface between them is
especially important.
The guide is not confined to the control loop functions proper but includes all important
functions of a control system, i.e., it also treats sequencing functions, etc. Hydraulic turbine
control is thus understood to include:
– speed, power, water level and discharge control for reaction and impulse-type turbines
including double regulated machines;
– means of providing actuating energy;
– safety devices for emergency shut-down, etc;
– environmental performance criteria.
The guide aids the selection of some important parameters to be specified and checked in
relation to the different types of installations.
Excluded topics are acceptance tests, specific test procedures and guarantees.
1.2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this International Standard. At the time of publication, the editions
indicated were valid. All normative documents are subject to revision, and parties to agreement
based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility of applying
the most recent editions of the normative documents indicated below. Members of IEC and ISO
maintain registers of currently valid International Standards.
IEC 60068-2-6:1995, Environmental testing – Part 2: Tests – Test Fc: Vibration (sinusoidal)
IEC 60308:1970, International code for testing of speed governing systems for hydraulic
turbines
IEC 61000-3-2:1995, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3: Limits – Section 2: Limits
for harmonic current emissions (equipment input current ≤16 A per phase)
IEC 61000-3-3:1994, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3: Limits – Section 3:
Limitation of voltage fluctuations and flicker in low-voltage supply systems for equipment with
rated current ≤16 A
– 12 – 61362 © CEI:1998
CEI 61000-4-1:1992, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 4: Techniques d'essai et
de mesure – Section 1: Vue d'ensemble sur les essais d'immunité
CISPR 11:1990, Limites et méthodes de mesure des caractéristiques de perturbations
électromagnétiques des appareils industriels, scientifiques et médicaux (ISM) à fréquence
radioélectrique
ISO 3448:1992, Lubrifiants liquides industriels – Classification ISO selon la viscosité
2 Terminologie, définitions, symboles et unités
2.1 Définitions générales
Ce guide emploie autant que possible la terminologie et les définitions de la CEI 60308.
L´équation différentielle simplifiée du régulateur PID idéalisé utilisée dans ce guide et
l´équation différentielle d´un régulateur PI idéalisé utilisée dans la CEI 60308 sont données à
titre de comparaison à l´annexe A.
Pour les besoin de la présente Norme internationale, les définitions suivantes ainsi que les
définitions données dans la CEI 60308 s'appliquent.
2.1.1
équation différentielle
description du comportement dynamique du système dans le temps, comme à l´annexe A.
2.1.2
réponse transitoire
réponse du système (sortie) à une variation en échelon de l’entrée.
2.1.3
réponse fréquentielle
réponse dynamique du système linéarisé à une variation sinusoïdale du signal d’entrée
obtenue par la résolution de l’équation différentielle en appliquant la transformée de Fourier.
2.1.4
fonction de transfert
réponse dynamique du système linéarisé à une variation arbitraire du signal d’entrée. Elle
s’obtient en appliquant la transformée de Laplace à l’équation différentielle.
2.2 Liste des termes, définitions, symboles et unités
Para- Terme Définition Symbole Unité
graphe
2.2.1 Indice indiquant le point de fonctionnement nominal/assigné r–
Nominal/assigné
de l'installation
2.2.2 Maximum Indice indiquant la valeur maximale ou minimale de toute max. –
grandeur min.
Minimum
2.2.3 Ecart Ecart de toute grandeur par rapport à sa valeur en régime Δ
établi
2.2.4 Aube Indice associant une grandeur aux aubes directrices/au ga –
vannage
directrice/
vannage
2.2.5 Indice associant une grandeur aux pales de roue ru –
Pales de roue
2.2.6 Injecteur Indice associant une grandeur à un injecteur nz –
2.2.7 Indice associant une grandeur à un déflecteur de –
Déflecteur
61362 © IEC:1998 – 13 –
IEC 61000-4-1:1992, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4: Testing and measurement
techniques – Section 1: Overview of immunity tests
CISPR 11:1990, Limits and methods of measurement of electromagnetic disturbance
characteristics of industrial, scientific and medical (ISM) radio-frequency equipment
ISO 3448:1992, Industrial liquid lubricants – ISO viscosity classification
2 Terms, definitions, symbols and units
2.1 General definitions
This guide uses as far as possible the terms and definitions of IEC 60308. For clarification, the
simplified differential equation of the idealized PID-governor as used in this guide in
comparison with that of an idealized PI-governor used in IEC 60308 is given in annex A.
For the purpose of this International Standard the following definitions, as well as the
definitions given in IEC 60308, apply.
2.1.1
differential equation
equation describing the dynamic system behavior in the time-domain, as shown in annex A.
2.1.2
transient response
system response (output) to a step change of the input.
2.1.3
frequency response
dynamic response of the linearized system to a sinusoidal change of the input signal derived
from the differential equation by applying the Fourier transformation.
2.1.4
transfer function
dynamic response of the linearized system to an arbitrary variation of the input signal derived
from the differential equation by applying the Laplace transformation.
2.2 List of terms, definitions, symbols and units
Sub- Term Definition Symbol Unit
clause
2.2.1 Rated Subscript indicating the rated operation point of the system. r –
2.2.2 Subscript indicating maximum or minimum values of any term. max. –
Maximum
Minimum min.
2.2.3 Deviation of any term from a steady-state value –
Deviation Δ
2.2.4 Guide vanes Subscript associating a quantity to wicket gate ga –
2.2.5 Subscript associating a quantity to runner ru –
Runner
2.2.6 Nozzle Subscript associating a quantity to nozzle nz –
2.2.7 Subscript associating a quantity to deflector de –
Deflector
– 14 – 61362 © CEI:1998
2.3 Termes relatifs à la centrale et aux machines
Para- Terme Définition Symbole Unité
graphe
2.3.1 Energie hydrau- Energie massique de l'eau disponible entre les sections de E –1
J ⋅ kg
référence de haute et basse pression de la machine
lique massique
de la machine
2.3.2 H = E/g définition de E, voir 2.3.1 H m
Hauteur de
chute nette de la g = accélération due à la pesanteur
–2
turbine = 9,81 m ⋅ s (au niveau de la mer)
3 –1
2.3.3 Débit Volume d’eau par unité de temps s´écoulant à travers une Q
m ⋅ s
section de l’installation
2.3.4 Vitesse de Nombre de tours par unité de temps n
–1
t ⋅ min
rotation
2.3.5 Fréquence Nombre de cycles par seconde f Hz
2.3.6 Puissance Puissance mesurée à la sortie de l’alternateur P W
G
2.3.7 Moment d'inertie Moment d’inertie pour le calcul de l’effet de volant d’inertie. I 2
kg ⋅ m
2 2
de masse I = M ⋅ D /4 = MR
(M = masse, D = diamètre de giration,
R = rayon de giration)
61362 © IEC:1998 – 15 –
2.3 Terms relating to the plant and the machines
Sub-
Term Definition Symbol Unit
clause
–1
2.3.1 Specific energy Specific energy of hydraulic water available between the high- J ⋅ kg
E
and low-pressure side sections of the machine
of machine
2.3.2 Turbine head H =E/g definition of E, see 2.3.1 m
H
g = acceleration due to gravity.
–2
= 9,81 m⋅s (at sea level)
2.3.3 Discharge Volume of water per unit time flowing through any section in 3 –1
Q m ⋅ s
the system
2.3.4 Number of revolutions per unit time
Rotational –1
n t ⋅ min
speed
2.3.5 Cycles per second f Hz
Frequency
2.3.6 Generator Generator power measured at generator terminals P W
G
output
2.3.7 Moment of Moment of inertia for calculation of fly-wheel effect. 2
kg ⋅ m
I
2 2
I = M D /4 = MR
inertia of mass
(M = mass, D = diameter of gyration,
R = radius of gyration)
– 16 – 61362 © CEI:1998
2.4 Termes relatifs au régulateur
Para-
Terme Définition Symbole Unité
graphe
2.4.1 Grandeur Grandeur variable à régler, par exemple: vitesse n,
puissance P , niveau d’eau h:
réglée
G
− grandeur absolue, valeur dimensionnelle X var.
–
− écart relatif par rapport à une valeur en régime établi, x
x = ΔX/X
r
x −
Vitesse de rotation
n
x −
Puissance
p
x −
Niveau d’eau
h
2.4.2 Signal pouvant être ajusté extérieurement:
Signal de
consigne
− signal absolu, valeur dimensionnelle C var.
− écart relatif par rapport à une valeur en régime établi, c –
c = ΔC/C
r
−
Vitesse de rotation c
n
−
Puissance c
p
−
Niveau d’eau c
h
2.4.3 Course du Course du servomoteur principal actionnant les aubes
servomoteur directrices/pales de la roue/injecteurs/déflecteurs:
− valeur absolue Y m
− écart relatif par rapport à une valeur en régime établi, −
y
y = ΔY/Y
2.4.4 Etendue de réglage de la grandeur réglée, avec une valeur
Etendue de
moyenne du statisme permanent:
réglage de la
grandeur
− valeur maximale de la variable réglée pour Y/Y = 0 X −
max max
réglée
− valeur minimale de la variable réglée pour Y/Y = 1,0 X −
min min
(voir figure 1)
X
X
X
max
X
max
Y
Y
Y
Y max
max
1,0
X
min
X
min
Fig. 1 IEC 320/98
Figure 1 – Etendue de réglage de la grandeur réglée
61362 © IEC:1998 – 17 –
2.4 Terms relating to the control system
Sub-
Term Definition Symbol Unit
clause
2.4.1 Controlled Variable which has to be controlled as speed n, output P ,
G
water level h:
variable
– absolute, dimensional value X var.
–
– relative deviation from a steady-state x
–
value, x = ΔX/X
r
x –
Rotational speed
n
x –
Output
p
x –
Water level
h
2.4.2 A signal which can be set by an external adjustment:
Command
signal
– absolute, dimensional value C var.
c –
– relative deviation from a steady-state value, c = ΔC/C
r
–
Rotational speed c
n
–
Output c
p
–
Water level c
h
2.4.3 Stroke of the main servomotor which moves the gate/runner
Servomotor
stroke blades/nozzles/deflectors
– absolute value Y m
y –
– relative deviation from a steady-state value, y = ΔY/Y
max
2.4.4 Controlled Adjusting range for the setting of the controlled variable with
an average setting of the permanent droop:
variable range
– maximum value of the controlled variable for Y/Y = 0 X –
max max
– minimum value of the controlled variable for Y/Y = 1,0 X –
min min
(see figure 1)
X
X
X
max
X
max
Y
Y
Y
Y max
max
1,0
X
min
X
min
IEC 320/98
Fig. 1
Figure 1 – Controlled variable range
– 18 – 61362 © CEI:1998
Para-
Terme Définition Symbole Unité
graphe
2.4.5 Signal de sortie Signal de sortie au régulateur = signal d’entrée du servo-
positionneur suivant
de régulateur
Ecart relatif par rapport à une valeur en régime établi s −
2.4.6 Signal de sortie d’un servo-positionneur pilote = signal
Signal de sortie
d'un servo- d'entrée du servo-positionneur principal suivant
positionneur
pilote Ecart relatif par rapport à une valeur en régime établi. s −
v
2.4.7 courbe de statisme: Courbe représentant la grandeur réglée relative en fonction de la
course relative du servomoteur/de la puissance relative en régime établi (voir figure 2).
X
X
b
b s
p
b b
p s
Y P
Y P
,
,
Y P
Y maxP r
1,0 max r
Fig. 2
IEC 321/98
Figure 2 – Statisme permanent
Para- Terme Définition Symbole Unité
graphe
2.4.8 Statisme Pente de la courbe de statisme (voir figure 2):
permanent
− en un point de fonctionnement déterminé b %
p
%
− définie par les valeurs extrêmes de la courbe de b
s
statisme
2.4.9 Gain Amplification proportionnelle définie par le saut initial de la K −
p
1)
proportionnel réponse à un échelon du régulateur avec b = 0, p = 0,
p p
T = 0 et le signal d’entrée x = 1 (voir figure 3)
v
1)
Inverse du coefficient de statisme transitoire vitesse/course b , comme défini en 5.3.5 de la CEI 60308.
t
61362 © IEC:1998 – 19 –
Sub-
Term Definition Symbol Unit
clause
2.4.5 Governor output Output signal at the governor = input signal of the following
servo-positioner
signal
Relative deviation from a steady-state value s –
2.4.6 Output signal of Output signal of a pilot servo-positioner = input signal of
the following main servo-positioner
a pilot servo-
positioner
Relative deviation from a steady-state value –
s
v
2.4.7 droop graph: A graph showing the relative controlled variable as a function of the
relative servomotor stroke/the relative output under steady-state conditions (see figure 2).
X
X
b
b s
b b
pp s
Y P
Y P
, ,
Y P
1,0 Ymax rP
max r
Fig. 2
IEC 321/98
Figure 2 – Permanent droop
Sub- Term Definition Symbol Unit
clause
2.4.8 Permanent Slope of the droop graph (see figure 2):
droop
– at a specific point of operation, %
b
p
– defined by the end values of the droop graph b %
s
2.4.9 Proportional Proportional amplification, defined by the step of the governor K –
p
1)
transient function with b = 0, p = 0, T = 0 and input signal x = 1
gain
p p v
(see figure 3)
1)
Reciprocal value of the temporary speed droop, b , as per 5.3.5 of IEC 60308.
t
– 20 – 61362 © CEI:1998
Y
Y
K
Kp
p
t
t
T
Ti
d
IEC 322/98
Fig. 3
Figure 3 – Temps d'action intégrale
Para-
Terme Définition Symbole Unité
graphe
2.4.10 Constante de temps de l'action intégrale du régulateur, définie T s
Temps d'action
i
1)
intégrale
par la pente de la courbe de réponse du régulateur à un
échelon avec b = 0, T = 0 et le signal d'entrée x = 1
p D
(voir figure 3)
2.4.11 Temps d'action Constante de temps de l’action de dérivation d’un régulateur- T s
d
2)
PID idéalisé, en accord avec l'annexe A. T peut être réalisé
de dérivation
v
approximativement seulement par un terme de dérivation
3)
multiplié par un retard du premier ordre selon la fonction de
transfert de la partie de dérivation
k T p
D 1d
⋅
1 + T p
1d
Pour les petites valeurs de T p on assume
1v
T ≈ K T
d D ⋅ 1d
La réponse échelon du régulateur-PID est en accord avec
l'annexe A, le terme proportionnel et intégral devient zéro
tel qu’indiqué à la figure 4.
1)
Constante de temps de la réaction transitoire, définie en 5.3.4 de la CEI 60308, T = K /K , K gain de
d p I I
l’action intégrale. T ⋅ T (CEI 60050-351).
d i
2)
Réalisation également par un correcteur retard du second ordre.
3)
T = K /K (CEI 60050-351) dans les régulateurs à structures parallèles avec ajustage du gain, K = gain
d D P D
différentiel. La CEI 60308 ne définit aucune action dérivée.
61362 © IEC:1998 – 21 –
Y
Y
K
Kp
p
t
t
T
Ti
d
IEC 322/98
Fig. 3
Figure 3 – Integral time constant
Sub-
Term Definition Symbol Unit
clause
2.4.10 Integral action Time constant of the integral action of the governor, defined by T s
i
1)
time the slope of the governor step response curve with b = 0,
p
T = 0 and input signal x =
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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