Guide to specification of hydraulic turbine governing systems

IEC 61362:2012 includes relevant technical data necessary to describe hydraulic turbine governing systems and to define their performance. It is aimed at unifying and thus facilitating the selection of relevant parameters in bidding specifications and technical bids. It will also serve as a basis for setting up technical guarantees. The scope of this standard is restricted to the turbine governing level. Additionally some remarks about the control loops of the plant level and about primary and secondary frequency control (see also Annex B) are made for better understanding without making a claim to be complete. Important topics covered are:
- speed, power, water level, opening and flow (discharge) control for reaction and impulse-type turbines including double regulated machines;
- means of providing actuating energy;
- safety devices for emergency shutdown.
To facilitate the setting up of specifications, this guide also includes data sheets, which are to be filled out by the customer and the supplier in the various stages of the project and the contract. Acceptance tests, specific test procedures and guarantees are outside the scope of the guide; those topics are covered by IEC 60308. This second edition cancels and replaces the first edition published in 1998. It is a technical revision. It takes into account the experience with the guide during the last decade as well as the progress in the state of the art of the underlying technologies. Keywords: Hydraulic turbine, Hydraulic turbine governing systems.

Guide pour la spécification des systèmes de régulation des turbines hydrauliques

La CEI 61362:2012 contient les données techniques nécessaires pour décrire les systèmes de régulation des turbines hydrauliques et définir leurs performances. Elle a pour but d'unifier et ainsi de faciliter les spécifications des appels d'offres et les offres techniques. Elle servira également de base pour fixer les garanties techniques. Le domaine d'application de la présente norme est limité au niveau du régulateur turbine. En outre, des remarques sur les boucles de contrôle au niveau de la centrale ainsi que sur le réglage de fréquence primaire et secondaire (voir aussi l'Annexe B) apportent une meilleure compréhension sans avoir la prétention d'être exhaustives. Le guide traite les fonctions importantes suivantes:
- les régulations de vitesse, puissance, niveau d'eau, ouverture et débit (décharge) 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.
Pour faciliter la rédaction des spécifications, ce guide inclut des formulaires de données à remplir par le client et par le fournisseur aux différentes étapes du projet et du contrat. Les essais de réception, les procédures d´essais spécifiques et les garanties ne sont pas traités par le guide mais par la CEI 60308. Cette deuxième édition annule et remplace la première édition parue en 1998. Elle constitue une révision technique qui tient compte de l'expérience acquise avec le guide au cours des dix dernières années ainsi que du progrès des technologies sous-jacentes. Mots clé: turbines hydrauliques, systèmes de régulation des turbines hydrauliques.

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19-Apr-2012
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IEC 61362:2012 - Guide to specification of hydraulic turbine governing systems
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IEC 61362 ®
Edition 2.0 2012-04
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Guide to specification of hydraulic turbine governing systems

Guide pour la spécification des systèmes de régulation des turbines
hydrauliques
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Edition 2.0 2012-04
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Guide to specification of hydraulic turbine governing systems

Guide pour la spécification des systèmes de régulation des turbines

hydrauliques
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
XB
CODE PRIX
ICS 27.140 ISBN 978-2-8322-0057-5

– 2 – 61362 © IEC:2012
CONTENTS
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 8
2 Normative references. 8
3 Terms, definitions, symbols and units . 9
3.1 General terms and definitions . 9
3.2 Terms and definitions related to control levels and control modes . 9
3.3 Terms and definitions from control theory . 9
3.4 Subscripts and prefixes . 10
3.5 Terms and definitions related to the plant and the machines . 10
3.6 Terms and definitions relating to the governing system . 11
4 Control structure . 18
4.1 General . 18
4.2 Main control functions . 18
4.2.1 General . 18
4.2.2 Speed control . 19
4.2.3 Power output control . 19
4.2.4 Opening control . 19
4.2.5 Water level control . 19
4.2.6 Flow control . 20
4.3 Configurations of combined control systems . 20
4.3.1 General . 20
4.3.2 Parallel structure. 20
4.3.3 Series structures . 21
4.3.4 Other configurations . 22
4.4 Configurations of servo-positioners . 23
4.5 Multiple control . 23
4.5.1 General . 23
4.5.2 Parallel structure. 24
4.5.3 Series structure . 24
5 Performance and components of governing systems . 24
5.1 General . 24
5.2 Modeling and digital simulation . 25
5.3 Characteristic parameters for PID-controllers . 26
5.3.1 General . 26
5.3.2 Permanent droop b . 27
p
5.3.3 Proportional action coefficient K , integral action time T , and
p I
derivative action time T . 27
D
5.4 Other parameters of the governing systems . 28
5.4.1 Command signal adjustments for controlled variables (speed, power
output, etc.) and load limiter . 28
5.4.2 Governor insensitivity i /2 . 28
x
5.4.3 Parameters of servo-positioner . 29
5.5 Functional relationship between servo-positioners . 30
5.5.1 Dual regulation of turbines with controllable guide vane and runner
blade angles . 30

61362 © IEC:2012 – 3 –
5.5.2 Dual control of turbines with needles and deflectors . 31
5.5.3 Multiple control . 31
5.5.4 Other relationships . 31
5.6 Actual signal measurement . 31
5.6.1 General . 31
5.6.2 Rotational speed . 32
5.6.3 Power output . 32
5.6.4 Water level . 32
5.6.5 Actuator position (stroke) . 32
5.6.6 Signal transmission from electronic transmitters . 32
5.7 Manual control . 33
5.8 Linearization . 33
5.9 Follow-up controls . 34
5.10 Optimization control . 34
5.11 Monitoring parallel positioning of amplifiers . 34
5.12 Provision of actuating energy . 34
5.12.1 General . 34
5.12.2 System with an accumulator . 35
5.12.3 Systems without accumulator . 38
5.12.4 Direct electric positioner . 39
5.12.5 Recommendation for hydraulic fluid selection . 40
5.13 Power supply for electronic control systems . 40
5.14 Operational transitions . 40
5.14.1 Start-up and synchronization . 40
5.14.2 Normal shutdown . 41
5.14.3 Sudden load rejection . 41
5.14.4 Other operational transitions . 42
5.15 Safety devices/circuits . 42
5.15.1 General . 42
5.15.2 Quick shutdown and emergency shutdown . 42
5.15.3 Overspeed protection device . 43
5.15.4 Interlocks . 43
5.16 Supplementary equipment . 43
5.16.1 Measures to reduce pressure variations . 43
5.16.2 Surge control .
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.