提高水電站設(shè)備運行穩(wěn)定性的技術(shù)創(chuàng)新應用

林建興++陳厚珍++林真

[摘 要]水電站設(shè)備的運行穩(wěn)定性直接關(guān)系整個電網(wǎng)系統(tǒng)供電穩(wěn)定性，為提高水電站設(shè)備運行穩(wěn)定性，本文從現(xiàn)場實際設(shè)備運行情況出發(fā)，簡要介紹當前本公司所管轄電站為提高設(shè)備運行穩(wěn)定性所進行技術(shù)改革創(chuàng)新，同時為出現(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 運行穩(wěn)定性 技術(shù)改革創(chuàng)新

中圖分類號：TV547.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）12-0033-01

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)負荷的波動性也隨之增大，水電站在維持整個電網(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，應有效的提高水電站設(shè)備運行穩(wěn)定性[1]。根據(jù)本公司所管轄電站設(shè)備的實際運行情況，本文介紹幾個為提高水電站設(shè)備穩(wěn)定性而所提出的改革創(chuàng)新應用范例。

一、基于PLC的機組測溫裝置開發(fā)應用

水電站機組溫度測量系統(tǒng)是監(jiān)測推力及各導軸承運行狀態(tài)的主要手段，系統(tǒng)控制直接作用于機組水機保護使得機組動作停機，測溫系統(tǒng)屬于機組的關(guān)鍵測控裝置，其運行情況直接影響發(fā)電機組是否能夠安全運行。測溫系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，嚴重時可造成機組事故停機，對機組壽命及電網(wǎng)安全都會造成不可估量影響[2]。目前本公司管轄的電站采用48路溫度巡檢器加12路單點測溫表組成，每路接入不同的熱電阻，有兩路信號出口，當機組瓦溫升高時，熱感電阻阻值增大，模擬量信號改變，測溫巡檢儀根據(jù)模擬信號的改變判斷機組瓦溫，根據(jù)定值發(fā)告警信號或出口事故停機。運行中測溫系統(tǒng)誤報故障頻繁，運行維護較困難，一直困擾著電廠運行人員和檢修人員，定制的儀表擴展性差，輸入、輸出校準，參數(shù)整定操作復雜；價格高，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)備的測溫裝置。

隨著電子技術(shù)發(fā)展PLC價格大幅下降，并且PLC高運行可靠性及靈活組態(tài)定制可較好滿足現(xiàn)場要求，目前單路溫度采集價格僅幾百元，有較好性價比?；赑LC的機組測溫裝置采用PLC與觸摸屏組成溫度測控裝置，開發(fā)PLC程序、觸摸屏程序以及上位機驅(qū)動程序。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后，系統(tǒng)運行后情況良好，數(shù)據(jù)準確，響應速度快，在監(jiān)視報警、綜合計算、信號輸出等各方面滿足電站的運行要求，取得了很好的效果，極大提高了水電站運行穩(wěn)定性，有較高的推廣價值。

二、水輪機主閥電磁閥控制回路優(yōu)化

水輪機主閥具有為機組提供安全工作條件，在機組停機時減少機組漏水量，以及當機組或調(diào)速器發(fā)生故障時防止機組飛逸事故的擴大等重要作用。如此重要一道保護裝置，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現(xiàn)主閥開啟和關(guān)閉。近幾年，主閥保護控制和兩套油壓裝置運行良好，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，導致機組LCU出現(xiàn)故障。經(jīng)過仔細檢查分析回路是否存在串路或電路搭接錯誤現(xiàn)象，并沒有找到根本原因，接著對該控制回路各元件進行分析，通過示波器測量發(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，導致運行維護中出現(xiàn)控制繼電器電路板被擊穿燒毀，引起主閥拒動。

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，電感性負載使得線圈會產(chǎn)生很高的反電勢，形成反向電壓對控制回路進行沖擊。通過示波器測量發(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），從這個公式里可知，反向電壓越高，電流下降越快，即：消磁時間越短，并且電感上電流不會突變，因此我們提出在：用續(xù)流二級管反向在并電磁閥線圈上，對電磁閥控制回路進行簡單的優(yōu)化。通過加裝續(xù)流二級管有效抑制最高反沖電壓，經(jīng)實驗達到預期效果。

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重缺陷，杜絕安全隱患的發(fā)生，提高整個電廠應對緊急事故的快速處理能力，保障機組穩(wěn)定安全的運行。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)對整個電廠控制、信號、繼電保護、自動裝置及事故照明提供可靠的直流電源。

三、水輪發(fā)電機機組PQ調(diào)節(jié)功能完善

本公司管轄水東電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用NARI公司的NC2000系統(tǒng)，PQ調(diào)節(jié)由上位機設(shè)定目標值至現(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退出調(diào)節(jié)。日常運行中出現(xiàn)由于系統(tǒng)波動原因，機組PQ超出設(shè)定范圍，此時調(diào)節(jié)自動退出且無法再次投入，只能由運行人員到現(xiàn)地機旁控制柜調(diào)節(jié)，不利于故障、事故快速處理。因此很有必要對PQ調(diào)節(jié)功能進行改進完善。

現(xiàn)PID調(diào)節(jié)程序在現(xiàn)場運行多年，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，作為異常時的調(diào)節(jié)補充。計算機監(jiān)控上位機增加發(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)動開出繼電器，對負荷一定范圍調(diào)整，以實現(xiàn)在PID功率調(diào)節(jié)退出時實現(xiàn)在中控室可調(diào)整負荷。

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，為保證水電站能夠為電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)揮更大作用，提高水電站運行穩(wěn)定性是唯一的突破口。新的科學技術(shù)不斷發(fā)展，本文作者根據(jù)所管轄設(shè)備自身存在缺點利用現(xiàn)有的技術(shù)進行改革創(chuàng)新應用，提高整個水電站設(shè)備運行穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1] 周國洪.水電站水輪機穩(wěn)定運行技術(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)的應用及發(fā)展趨勢研究[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，機械設(shè)計制造及其自動化，水電廠自動化；

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

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