摘要：为了更好地发挥水电站的电力生产作用，需要针对水电站调速器系统进行相应的技术改造。因为传统的水电站调速器系统都存在过负荷、无保护、多故障等问题，所以要针对问题进一步改造和优化，通过相关改造可以提升水电站工作效率，确保水电站的安全、可靠的运营。
关键词：水电站调速器；系统运行；改造技术
一、水电站调速器系统常见故障与改造必要性
一些水电站调速器系统因为运行时间过长，就会产生相应的问题，比如调速器油压装置油泵启动频繁、机组在空转时转速较大、参数不符合规定、经常死机等。
如某水电站调速器油泵平均九分钟启动一次，气温较高时三、四分钟就启动一次，并且有漏油、抽动现象。因为其机组空转速度较大，往往在并网之后的负荷波动最多可达百分之六的范围，远远高于水电站负荷波动的标准。
另一水电站的调节器出现机组频率摆动值较大、调节时间较长、稳定性差、灵敏度差等问题，因为经常漏油，节流孔也经常处于被堵塞的状况。
从水电站调速器系统常见故障来看，需要从技术、硬件、系统等层面上对水电站调速器系统进行改造，以此提升水电站调速器系统整体的稳定性，更好地为水电站服务。
二、水电站调速器系统改造的具体措施
（一）注重调速器的选配问题
目前国内的水电站调速器选配主要经历了以下几个阶段：机械液压型发展阶段、电气液压型阶段以及微机型发展阶段等（如图一所示）。在明确交流伺服电机电液转换器应用结构的同时要确定技术改造范围，即选择的调节器与基本位置、安装高程以及基础板尺寸是否相符等，进行改造之前要完成端子连接图以及电缆接线图的绘制与审核工作，才能够根据水电站的实际状况，掌握好凸轮工作位置选择合适的型号（如图二所示）。
比如在微机型调速器的选择上可以分为单微机、双微机等型式。根据对于国内水电站调速器型号选用的市场调研与分析上来看，电气控制部分一般选择PLC与PCC等技术应用，并且还要考虑到根据数字阀来选择型号。比较上来看PLC无故障时间能够达到三十万个小时，而PCC则相对更高，可以达到五十万个小时。通过比较任务处理能力时会发现PCC综合性能是最为优秀的，所以可以选择PCC作为电气控制部分可编程计算机控制器，从系统内部进行优化。
图一：交流伺服电机电液转换器 图二：凸轮工作位置示意图
（二）引用全新的建模试验技术
我国水电站调速器改造技术不断发展，在2018年4月终于完成了机组调速器建模试验工作。龚嘴发电站成为了我国首台机组调速器改造建模试验的成功表率，可以在修改程序的同时，增加开度小网运行控制模式以及开度孤网运行控制模式。调速器系统一般在程序修改之后再进行小网模式参数确认以及调速器系统全网的调节试验，从而根据计算建立更加准确的试验模型，将机组并网运行的同时达到减少弃水、抢电发电的最终目的。
（三）针对故障问题有针对性进行改造
以小型水电站调速器故障问题为例，经常所表现的故障形式都是电液转换器、开限、开度反馈方面的问题，而这些故障发生原因可能一方面是因为转换器本身就存在着问题，这样就会在调速器正常自动化运行的过程之中，开度与导片无法符合；其次整体水电站的调速器系统接点压力表的触电容量也会存在保持不住压力的问题，因为触点容量较小就只能带动小型继电器以及电子元件，触点几乎没有保持压力的范围；人机接口方面是存在空缺的，主用泵在长期工作的前提下，设备利用出现不平衡的状态，频繁开关的不平衡、不稳定的状况下所产生的电流则会很大程度上烧坏原有的接触器。所以针对这些故障问题应该有针对性地进行改造，才能够从根本上提升小型水电站的运行能力。
比如可以利用电子继电器的形式来代替常规的继电器，并且加强自动化与手动化之间的转化，这样能够降低节流孔被油污堵塞现象，避免开限、开度问题。手动化能够更加灵活的处理调速器的实际问题，具有更高价值的使用意义（如图三所示）。
图三：调速器各位置故障手动操作表
其次在油泵的使用上来看，长时间使用一个油泵会造成油泵使用负荷、使用较大，容易产生故障，所以应该使用热继电器进行回路电流保护。即使电流出现过大的状况，也会及时切断油泵的主回路双向晶闸管。其中需要注意的是，这种方案需要再配备一台备用的油泵，只有两台油泵交替进行工作，再配合继电器的保护动作，才能够保护油泵的正常使用。另外双向晶闸管对于水电站调速器的性能优化而言具有很大的促进作用，可以直接取代交流接触器，从根本上实现无触点通断的效果。
其实两台设备交替使用的形式在调速器其他部分也有体现，即AB机双机运行、自动切换的方式。正常A机在线运行时B机是备用运行的，如果A机出现故障问题是可以通过外部继电器回路，将B机直接切换到在线运行的形式。设定好自动切换的规则，同时启动外部预警装置。除了自动化切换之外，还可以通过点击主机面板上的切换按钮，实现人工的自然切换，其中只有一种情况是强制性的手动切换，就是双机同时处于故障状态。所以为了使机组稳定，就需要强制手动状态来保障机组的稳定状况。
还可以利用多样化的手段进行油压过高保护、热继电器保护、故障低压启动保护等多种保护体系，实现故障的自动化处理与整个系统的相应保护。浆叶出现波动状况时首先要考虑影响因素，比如有效水头跳动、采样的自动水头故障、水头信号接触不良、导叶反馈变化、导叶开度采样跳动等，这些因素都会引起浆叶的波动。在明确故障影响因素的同时，加强对于其因素的控制，提升水头信号接触的敏感程度，并在计算之中将误差值进行反向计算，从而提升浆叶的稳定程度。
（四）明确调速器开关量的优先级
在调速器开关量优先级的设定过程之中，以紧急停机为最优先，然后手动、停机、并网、开机、无开关量工况等，优先级逐渐呈下降趋势。在明确调速器开关量优先级的基础之上，对于变速器进行改造就可以加强对于各个调节运算参数范围的明确，比如P=0.5~20的参数则具有放大作用，I=0.05~10则具有消除偏差和放大的作用，bp=0~10%则意味着调差，并在同一电网上的机组会根据此类的系数去分配负荷。
三、结束语
目前水电站变速器的改造还有很大的发展与进步空间。需要在高度认识目前水电站发展需要与常见故障的基础之上有针对性地进行改进，优化调速器内部性能以及自身结构，通过注重调速器的选配问题、引用全新的建模试验技术、针对故障问题进行改造、明确调速器开关量的优先级等多种方式，从根本上优化水电站调速器的改进方案。
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论文作者:王以军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/2
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