林建興++陳厚珍++林真

[摘 要]水電站設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性直接關(guān)系整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)供電穩(wěn)定性，為提高水電站設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，本文從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備運(yùn)行情況出發(fā)，簡要介紹當(dāng)前本公司所管轄電站為提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性所進(jìn)行技術(shù)改革創(chuàng)新，同時(shí)為出現(xiàn)類似情況的水電站提供一種借鑒。

[關(guān)鍵詞]水電站設(shè)備 運(yùn)行穩(wěn)定性 技術(shù)改革創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TV547.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）12-0033-01

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷的波動(dòng)性也隨之增大，水電站在維持整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性起到的作用越來越大。然而水電站設(shè)備在運(yùn)行過程中本身存在不穩(wěn)定的因素，為保證水電站能夠更好的維持電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，應(yīng)有效的提高水電站設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性[1]。根據(jù)本公司所管轄電站設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，本文介紹幾個(gè)為提高水電站設(shè)備穩(wěn)定性而所提出的改革創(chuàng)新應(yīng)用范例。

一、基于PLC的機(jī)組測(cè)溫裝置開發(fā)應(yīng)用

水電站機(jī)組溫度測(cè)量系統(tǒng)是監(jiān)測(cè)推力及各導(dǎo)軸承運(yùn)行狀態(tài)的主要手段，系統(tǒng)控制直接作用于機(jī)組水機(jī)保護(hù)使得機(jī)組動(dòng)作停機(jī)，測(cè)溫系統(tǒng)屬于機(jī)組的關(guān)鍵測(cè)控裝置，其運(yùn)行情況直接影響發(fā)電機(jī)組是否能夠安全運(yùn)行。測(cè)溫系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，嚴(yán)重時(shí)可造成機(jī)組事故停機(jī)，對(duì)機(jī)組壽命及電網(wǎng)安全都會(huì)造成不可估量影響[2]。目前本公司管轄的電站采用48路溫度巡檢器加12路單點(diǎn)測(cè)溫表組成，每路接入不同的熱電阻，有兩路信號(hào)出口，當(dāng)機(jī)組瓦溫升高時(shí)，熱感電阻阻值增大，模擬量信號(hào)改變，測(cè)溫巡檢儀根據(jù)模擬信號(hào)的改變判斷機(jī)組瓦溫，根據(jù)定值發(fā)告警信號(hào)或出口事故停機(jī)。運(yùn)行中測(cè)溫系統(tǒng)誤報(bào)故障頻繁，運(yùn)行維護(hù)較困難，一直困擾著電廠運(yùn)行人員和檢修人員，定制的儀表擴(kuò)展性差，輸入、輸出校準(zhǔn)，參數(shù)整定操作復(fù)雜；價(jià)格高，備品備件采購困難。為解決以上各種難題，提出開發(fā)基于通用硬件設(shè)備的測(cè)溫裝置。

隨著電子技術(shù)發(fā)展PLC價(jià)格大幅下降，并且PLC高運(yùn)行可靠性及靈活組態(tài)定制可較好滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，目前單路溫度采集價(jià)格僅幾百元，有較好性價(jià)比?；赑LC的機(jī)組測(cè)溫裝置采用PLC與觸摸屏組成溫度測(cè)控裝置，開發(fā)PLC程序、觸摸屏程序以及上位機(jī)驅(qū)動(dòng)程序。開發(fā)研究系統(tǒng)關(guān)鍵部件及軟件，在所在電站安裝投運(yùn)后，系統(tǒng)運(yùn)行后情況良好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，響應(yīng)速度快，在監(jiān)視報(bào)警、綜合計(jì)算、信號(hào)輸出等各方面滿足電站的運(yùn)行要求，取得了很好的效果，極大提高了水電站運(yùn)行穩(wěn)定性，有較高的推廣價(jià)值。

二、水輪機(jī)主閥電磁閥控制回路優(yōu)化

水輪機(jī)主閥具有為機(jī)組提供安全工作條件，在機(jī)組停機(jī)時(shí)減少機(jī)組漏水量，以及當(dāng)機(jī)組或調(diào)速器發(fā)生故障時(shí)防止機(jī)組飛逸事故的擴(kuò)大等重要作用。如此重要一道保護(hù)裝置，本公司所管轄的水東電站主閥都是通過Rexroth電磁閥控制液路系統(tǒng)的通斷以及改變液流方向來實(shí)現(xiàn)主閥開啟和關(guān)閉。近幾年，主閥保護(hù)控制和兩套油壓裝置運(yùn)行良好，能夠正常的開啟關(guān)閉主閥，但出現(xiàn)過兩次主閥電磁閥控制回路電路燒毀情況，導(dǎo)致機(jī)組LCU出現(xiàn)故障。經(jīng)過仔細(xì)檢查分析回路是否存在串路或電路搭接錯(cuò)誤現(xiàn)象，并沒有找到根本原因，接著對(duì)該控制回路各元件進(jìn)行分析，通過示波器測(cè)量發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有電氣控制回路，由監(jiān)控系統(tǒng)LCU繼電器開出直接控制電磁閥線圈，小型繼電器動(dòng)作快速，斷開電磁閥線圈瞬間，Rexroth電磁閥產(chǎn)生的反向電壓使得電氣控制回路產(chǎn)生很高的操作電壓，導(dǎo)致運(yùn)行維護(hù)中出現(xiàn)控制繼電器電路板被擊穿燒毀，引起主閥拒動(dòng)。

Rexroth電磁閥在斷電瞬間產(chǎn)生的反向電壓的原因，電磁閥的工作原理是對(duì)線圈通電產(chǎn)生電磁力將閥體內(nèi)關(guān)閉元件從閥座提起，斷電電磁力消失由彈簧將關(guān)閉件壓在閥座上，然而在斷電瞬間，電感性負(fù)載使得線圈會(huì)產(chǎn)生很高的反電勢(shì)，形成反向電壓對(duì)控制回路進(jìn)行沖擊。通過示波器測(cè)量發(fā)現(xiàn)反向電壓最高峰值發(fā)生在剛斷電瞬間，電流下降的速度（每秒安培）= 該反向電壓（伏）÷ 線圈電感量（亨利），從這個(gè)公式里可知，反向電壓越高，電流下降越快，即：消磁時(shí)間越短，并且電感上電流不會(huì)突變，因此我們提出在：用續(xù)流二級(jí)管反向在并電磁閥線圈上，對(duì)電磁閥控制回路進(jìn)行簡單的優(yōu)化。通過加裝續(xù)流二級(jí)管有效抑制最高反沖電壓，經(jīng)實(shí)驗(yàn)達(dá)到預(yù)期效果。

主閥電磁閥控制回路優(yōu)化，解決主閥電磁閥控制回路電路板燒毀嚴(yán)重缺陷，杜絕安全隱患的發(fā)生，提高整個(gè)電廠應(yīng)對(duì)緊急事故的快速處理能力，保障機(jī)組穩(wěn)定安全的運(yùn)行。該回路的優(yōu)化不僅僅只是解決電路板受到反向沖擊電壓燒毀，而且可以有效解決反向電壓對(duì)直流220V系統(tǒng)的影響，長期受到反向高電壓的沖擊，直流系統(tǒng)電池壽命將大大縮短，影響直流系統(tǒng)對(duì)整個(gè)電廠控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及事故照明提供可靠的直流電源。

三、水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組PQ調(diào)節(jié)功能完善

本公司管轄水東電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用NARI公司的NC2000系統(tǒng)，PQ調(diào)節(jié)由上位機(jī)設(shè)定目標(biāo)值至現(xiàn)地LCU，由現(xiàn)地LCU根據(jù)給定值執(zhí)行PID閉環(huán)調(diào)節(jié)。PID閉環(huán)調(diào)節(jié)程序有嚴(yán)格的條件判斷，如出現(xiàn)傳感器故障、超調(diào)、越限、變化過大等異常將自動(dòng)退出調(diào)節(jié)。日常運(yùn)行中出現(xiàn)由于系統(tǒng)波動(dòng)原因，機(jī)組PQ超出設(shè)定范圍，此時(shí)調(diào)節(jié)自動(dòng)退出且無法再次投入，只能由運(yùn)行人員到現(xiàn)地機(jī)旁控制柜調(diào)節(jié)，不利于故障、事故快速處理。因此很有必要對(duì)PQ調(diào)節(jié)功能進(jìn)行改進(jìn)完善。

現(xiàn)PID調(diào)節(jié)程序在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行多年，可靠穩(wěn)定，不修改PID程序采取另外增加單步調(diào)節(jié)方式，作為異常時(shí)的調(diào)節(jié)補(bǔ)充。計(jì)算機(jī)監(jiān)控上位機(jī)增加發(fā)單步調(diào)節(jié)控制令給LCU，由LCU經(jīng)過相關(guān)條件判斷，直接驅(qū)動(dòng)開出繼電器，對(duì)負(fù)荷一定范圍調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)在PID功率調(diào)節(jié)退出時(shí)實(shí)現(xiàn)在中控室可調(diào)整負(fù)荷。

四、小結(jié)

水電站作為重要的清潔能源之一，目前在電網(wǎng)系統(tǒng)中占據(jù)著無可替代的地位，為保證水電站能夠?yàn)殡娋W(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)揮更大作用，提高水電站運(yùn)行穩(wěn)定性是唯一的突破口。新的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，本文作者根據(jù)所管轄設(shè)備自身存在缺點(diǎn)利用現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改革創(chuàng)新應(yīng)用，提高整個(gè)水電站設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周國洪.水電站水輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)措施分析[J].陜西水利.2014（1）：157-158.

[2] 韋彝.水電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].大科技.2014（12）：91.

作者簡介：

林建興（1989.04-），男，福建泉州，福州大學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，水電廠自動(dòng)化；

陳厚珍（1977.04-），男，福建尤溪，東北電力學(xué)院，管理信息系統(tǒng) ，水電廠自動(dòng)化；

林真（1986.03-），女，三明尤溪，中原工學(xué)院，電力工程及其自動(dòng)化，水電廠自動(dòng)化。