楊世昌

摘 要：對(duì)抽水蓄能機(jī)組電動(dòng)工況啟動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)控制，涉及到的內(nèi)容比較多，操作過(guò)程復(fù)雜，技術(shù)性強(qiáng)，對(duì)技術(shù)人員提出了很高的要求。本文主要對(duì)電動(dòng)工況啟動(dòng)的一次回路和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并針對(duì)電動(dòng)工況啟動(dòng)出現(xiàn)的問(wèn)題，提出針對(duì)性的解決措施，以達(dá)到良好的自動(dòng)控制效果，提高抽水蓄能機(jī)組整體性能。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能機(jī)組；電動(dòng)工況；自動(dòng)控制

以某地區(qū)抽水蓄能電廠為例，它的性質(zhì)是日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，基礎(chǔ)設(shè)施完備，主要包括發(fā)電電動(dòng)機(jī)組和輔助設(shè)備等，用途比較多樣化，既可調(diào)頻、調(diào)相，又可用來(lái)預(yù)防緊急事故。啟動(dòng)電站機(jī)組過(guò)程中，可將靜止變頻啟動(dòng)裝置（SFC）作為最佳選擇，假定未能發(fā)揮作用，采用背靠背（BTB）方式，安排其他機(jī)組啟動(dòng)。前者的應(yīng)用原理是靜止變頻裝置的電源發(fā)生變化，一直拖動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)，直至并網(wǎng)。而B(niǎo)TB則通過(guò)本電站機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)，并拖動(dòng)其他機(jī)組，使其歷經(jīng)靜止、額定轉(zhuǎn)速、并網(wǎng)過(guò)程。它具備速度和資金方面的優(yōu)勢(shì)。

一、電動(dòng)工況啟動(dòng)的一次主回路

如圖1所示，選用以及一機(jī)一變組合單元，作為最佳電站接線方式。該過(guò)程中，換相閘刀發(fā)揮作用，符合相序各要求。機(jī)組電動(dòng)工況啟動(dòng)的先決條件有拖動(dòng)刀BTB1、被拖動(dòng)刀SFC1、啟動(dòng)母線，它們適用于抽水蓄能電站中。

電站中的四臺(tái)機(jī)器，在靜止變頻啟動(dòng)裝置方面具有通用性。1號(hào)和4號(hào)主變壓器低壓側(cè)對(duì)SFC電源進(jìn)行有效控制，以SFC為載體，對(duì)閘刀和開(kāi)關(guān)進(jìn)行輸入，科學(xué)選擇輸入電源去向。

采用SFC拖動(dòng)1號(hào)機(jī)的電氣連接方法是：1號(hào)機(jī)定子引出線與SFC連接，實(shí)現(xiàn)回路構(gòu)建。主要實(shí)現(xiàn)架構(gòu)是1號(hào)機(jī)被拖動(dòng)閘刀SFC1、啟動(dòng)母線Ⅰ段閘刀ST1和SFC輸出開(kāi)關(guān)。充分發(fā)揮SFC裝置優(yōu)勢(shì)，對(duì)1號(hào)機(jī)電動(dòng)工況拖動(dòng)，并將它啟動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速。

假使啟動(dòng)SFC并未發(fā)揮作用，可采用BTB方法，對(duì)其他機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)。以2號(hào)機(jī)拖動(dòng)1號(hào)機(jī)的電氣連接為例：1號(hào)機(jī)定子引出線與2號(hào)機(jī)定子引出線構(gòu)成回路，主要實(shí)現(xiàn)方法是分別由1號(hào)機(jī)和2號(hào)機(jī)，對(duì)閘刀SFC1和SFC2進(jìn)行有效控制。使2號(hào)機(jī)在發(fā)電工況下，拖動(dòng)1號(hào)機(jī)，并使其處于啟動(dòng)狀態(tài)，至額定轉(zhuǎn)速[ 1 ]。

二、電動(dòng)工況啟動(dòng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，涉及到很多專(zhuān)業(yè)要素，而計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和常規(guī)硬布線控制回路作為常規(guī)主體內(nèi)容。監(jiān)控系統(tǒng)的功用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和邏輯控制，硬布線回路主要用以信息反饋和部分重點(diǎn)控制命令。

監(jiān)控系統(tǒng)控制級(jí)配包含9個(gè)LCU，前四個(gè)用以監(jiān)控4臺(tái)機(jī)組，LCU5用以監(jiān)控地下廠房全部公用設(shè)備，可在母線閘刀控制系統(tǒng)、SFC系統(tǒng)和LCU啟動(dòng)過(guò)程中，對(duì)各要素進(jìn)行架構(gòu)和鏈接，并傳送SFC和BTB拖動(dòng)過(guò)程中所需信息及命令。

如圖2所示，電動(dòng)工況啟動(dòng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。機(jī)組和公用設(shè)備LCU采用100Mbps冗余雙光纖交換式工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)通信。雙絞線主要為機(jī)組調(diào)速器和勵(lì)磁系統(tǒng)提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)方式是交換機(jī)和機(jī)組LCU。Modbus協(xié)議在LCU5和SFC通信過(guò)程中的應(yīng)用價(jià)值極大，通過(guò)光纖進(jìn)行連接。

三、電動(dòng)工況啟動(dòng)出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

（一）SFC輸出變重瓦斯繼電器動(dòng)作跳SFC進(jìn)線開(kāi)關(guān)

將SFC作為機(jī)組啟動(dòng)載體，主要呈現(xiàn)方式是發(fā)出報(bào)警信號(hào)，SFC進(jìn)線開(kāi)關(guān)跳閘，無(wú)法使機(jī)組電動(dòng)工況處于正常啟動(dòng)狀態(tài)。經(jīng)片刻，報(bào)警信號(hào)回歸原有狀態(tài)。而SFC裝置經(jīng)告警復(fù)歸之后，在熱備用狀態(tài)下使用。采用正確的方式，對(duì)輸出變壓器進(jìn)行有效核查，將瓦斯斷電器、相關(guān)回路等，作為主要分析內(nèi)容，明確重瓦斯繼動(dòng)作原由：輸出變壓器油中含過(guò)多瓦斯氣體；重瓦斯繼電器接點(diǎn)抖動(dòng)；強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)跳閘回路長(zhǎng)電纜產(chǎn)生干擾。

變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)SFC輸出之后，從根本上杜絕變壓器油枕真空狀態(tài)和漏油情況。經(jīng)油樣檢測(cè)，變壓器油中各氣體含量無(wú)超標(biāo)情況，符合基本運(yùn)行訴求。一種短路含兩種保護(hù)功能，傳感器探測(cè)是其主要實(shí)現(xiàn)方法。該過(guò)程中，也能夠是其余無(wú)保護(hù)動(dòng)作，自動(dòng)復(fù)歸重瓦斯保護(hù)信號(hào)。綜上所述，能夠?qū)FC輸出變壓器油中瓦斯氣體含量超標(biāo)導(dǎo)致的重瓦斯保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行有效排除[ 2 ]。

錄波SFC控制回路，主要功用是撲捉SFC跳閘事件。采用正確的方式，校驗(yàn)重瓦斯繼電器整定值，發(fā)現(xiàn)其無(wú)偏差。分析繼電器動(dòng)作回路時(shí)，采用重瓦斯繼電器常閉節(jié)點(diǎn)，科學(xué)驅(qū)動(dòng)中間繼電器，由中間繼電器常開(kāi)點(diǎn)送硬布線回路瞬時(shí)出口跳閘和SFC控制器延時(shí)2S出口跳閘，上位機(jī)接收信號(hào)，滿(mǎn)足保護(hù)訴求。選用常開(kāi)接點(diǎn)，并對(duì)控制和監(jiān)視回路進(jìn)行修改，避免繼電器抖動(dòng)，以對(duì)誤動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)視和解決。

采用上述方法實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，瓦斯繼電器仍會(huì)因電纜干擾，發(fā)生誤動(dòng)。更改回路控制電源，使其轉(zhuǎn)化為DC220V，避免強(qiáng)電對(duì)DC24V繼電器造成干擾，產(chǎn)生誤動(dòng)作。

將大功率繼電器放置在SFC變壓器本體控制箱中，避免因瓦斯繼電器原因?qū)е抡`動(dòng)。增加掉牌信號(hào)繼電器，瓦斯繼電器動(dòng)作之后，采用正確的方式，驅(qū)動(dòng)大功率繼電器，并對(duì)具體動(dòng)作情況進(jìn)行監(jiān)視。如果二次跳閘，可將掉牌與否作為瓦斯繼電器誤動(dòng)和長(zhǎng)電纜干擾跳閘回路中間繼電器誤動(dòng)判定標(biāo)準(zhǔn)。

采取該種方法，無(wú)類(lèi)似跳閘事件。表明SFC跳閘回路長(zhǎng)電纜很容易受強(qiáng)電磁場(chǎng)影響。而瓦斯繼電器本身接點(diǎn)抖動(dòng)也會(huì)使SFC出現(xiàn)跳閘問(wèn)題。

（二）BTB啟動(dòng)問(wèn)題及解決方法

低水頭下BTB拖動(dòng)失?。阂阅畴娬緸槔?，拖動(dòng)機(jī)選4號(hào)機(jī)，水頭不超過(guò)254m。具體實(shí)踐中，常出現(xiàn)調(diào)速器導(dǎo)葉開(kāi)動(dòng)值超限，而轉(zhuǎn)速?zèng)]有達(dá)到98%，表明開(kāi)限將開(kāi)度壓住，機(jī)組轉(zhuǎn)速無(wú)上升，導(dǎo)致拖動(dòng)失敗。經(jīng)與廠家多次溝通，該機(jī)因安裝工藝，轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼大，先前的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不具備適用性，需要增大該參數(shù)。

修改參數(shù)時(shí)，要求極為嚴(yán)格，容易出現(xiàn)安全問(wèn)題，需經(jīng)過(guò)嚴(yán)密計(jì)算和專(zhuān)業(yè)論證，方能夠使參數(shù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和具體要求。實(shí)施該導(dǎo)動(dòng)之后，該機(jī)無(wú)類(lèi)似情況發(fā)生[ 3 ]。

98%轉(zhuǎn)速信號(hào)抖動(dòng)造成BTB拖動(dòng)失?。罕晨勘惩蟿?dòng)啟動(dòng)過(guò)程中，被拖動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)98%，投入和調(diào)節(jié)同期裝置，會(huì)存在轉(zhuǎn)速不足98%的情況。將原邏輯中轉(zhuǎn)速大于98%作為S4B-4的反饋，假使出現(xiàn)信號(hào)丟失或抖動(dòng)狀況，流程會(huì)即刻下發(fā)非滿(mǎn)足信號(hào)，機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)停機(jī)。專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行轉(zhuǎn)速超出98%反饋時(shí)，可添加自保持回路，以符合具體反饋要求。該種背景下，即使同期調(diào)節(jié)或其他原因?qū)е碌霓D(zhuǎn)速低于98%，也無(wú)反饋丟失情況，從根本上對(duì)該種問(wèn)題進(jìn)行有效規(guī)避。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，抽水蓄能機(jī)組電動(dòng)工況啟動(dòng)自動(dòng)控制中涉及到的相關(guān)要素及專(zhuān)業(yè)內(nèi)容比較多。SFC和BTB在抽水蓄能電廠中具有適用性，且控制流程復(fù)雜。

專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員要采用正確的方法，對(duì)具體控制流程和SFC啟動(dòng)過(guò)程中的具體流程及內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格控制，并對(duì)拖動(dòng)過(guò)程中的異常情況進(jìn)行合理分析，以對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行全面掌握，達(dá)到良好的故障處理效果，確保水泵工況啟動(dòng)成功，推進(jìn)電站全面快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊文道，張巖雨，等.抽水蓄能機(jī)組電動(dòng)工況啟動(dòng)的自動(dòng)控制[J].水電與抽水蓄能，2015（04）：16-21.

[2] 劉鵬龍，劉春茹，等.大型抽水蓄能機(jī)組同步控制回路設(shè)計(jì)[J].水電與新能源，2016（08）：9-13.

[3] 李瀟洛，徐東海，等.大型抽水蓄能機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)特點(diǎn)分析[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2014（04）：57-59.