珊溪電廠2號機調速器系統的改造綜述
摘要：隨著水力發(fā)電廠微機調速器運行年限的增加，存在負荷變化反應遲緩，調節(jié)不靈敏，并網過程時間長等缺陷，不能滿足安全生產要求，因此需要進行改造。本文詳細介紹了調速器的原理和改造過程，并對改造后的調速器特點及運行效果進行分析。
論文關鍵詞：調速器,系統改造,調頻試驗
調速器是水力發(fā)電廠的重要輔助設備，是水力發(fā)電廠自動調節(jié)中的重要環(huán)節(jié)，與機組的性能和安全穩(wěn)定運行息息相關。部分電站機組性能及調速器功能的問題是由調速器控制系統引起的，調速器控制系統改造中應針對已存在的問題在配置、功能、控制策略等方面進行解決。以下本文結合實踐對珊溪水力發(fā)電廠2號機調速器控制系統改造工作進行分析。
一、工程概況
珊溪水力發(fā)電廠位于浙江省文成縣境內的飛云江上。電廠以發(fā)電為主，兼有灌溉、供水、防洪、航運、旅游等綜合社會效益。電廠裝有四臺50MW的混流式發(fā)電機組，電廠年平均發(fā)電量3.55億千瓦時， 由220千伏系統接入華東電網。該電廠原調速器由武漢事達電氣有限公司生產的BWT-100型步進式可編程微機調速器，從2000年開始運行至今。經過多年運行，該型號調速器存在設備老化、缺陷增多、可靠性降低等問題，因此珊溪電廠決定從2009年開始對調速器進行改造，最終選定的調速器為長江三峽能事達電氣股份有限公司生產的DFWT-100-4.0伺服電機微機調速器。珊溪電廠2號機調速器改造是在2號機大修期間進行的，時間為2010年11月至2011年1月。
二、調速器系統原理及結構運行程序
DFWT-100-4.0型機械液壓系統采用直聯型塊式結構，實現了調速器柜內無明油管，整體結構緊湊、新穎、美觀。其原理如框圖1所示：
圖1
該電機微機調速器電氣部分采用法國施奈德MODICON M340控制器。 M340系列調速器程序中用到了FBD，LD，ST，尤其是大量使用了FBD。FBD使程序趨于簡單化，結構化，如M340系列調速器程序中控制輸出功能塊。LD更適合描述流程，在調速器程序“流程控制”中也用到了LD；ST更接近于高級語言，能表達相對復雜的控制邏輯，例如調速器“一次調頻”，“模式切換”功能的實現等。
調速系統的運行程序包括以下幾個部分： plc_start（調速器上電初始化）、 input(輸入量采集和處理)，freq_remant（殘壓測頻）、 freq_gear（齒盤測頻）、data_comm（雙機通訊）、 freq_select（殘壓和齒盤測頻冗余）、 data_redund（雙機數據冗余）、 tab（插值處理）、 state_init（調速器狀態(tài)初始化）、 mode（模式切換）、 inc_dec（增減處理）、freq_prior（一次調頻）、power_ctrl（功率閉環(huán)控制）、 flow（流程）、 pid_ctrl（PID運算）、 pid_math(PID功能塊)、 output(輸出處理)、 switch（雙機切換）、 comm_hmi（與人機界面、LCU通訊）、gate_ctrl_fbd（控制）。
三、改造過程
珊溪電廠2號機改造是在2號機大修期間進行的，時間為二個月�？紤]到時間充裕，要對設備進行充分了解，進行了細致的準備工作后再施工，使這次改造順利完成。
改造過程要點，筆者認為包括以下幾個部分：
1、電氣柜拆除前，切除電氣柜里的各種電源。工作前先驗電確保電源全部斷開的情況下才能開展工作。有些特殊電纜如電網頻率采集電纜，由于PT是接在單元母線上，就要和運行人員聯系好，把單元母線停下來做好安全措施后再拆除。
2、對原電纜做到每根電纜都確定它的作用和去向并做好記號后再拆除。
3、對新增電纜，要確定對側盤柜位置，電纜架的走向，做好危險點分析后再施工。
4、配線前，對電纜進行絕緣檢查，確保合格。配線過程中，由于新電纜和舊電纜同時存在，盡可能的做到美觀。
5、上電檢查
�。�1）上電前，斷開調速器柜內主設備電源輸入端（位移傳感器電源、接近開關電源等）。
�。�2）通入交直流電源，測量上一步驟中斷開各端電源電壓是否正確，并記錄當前工作電源的電壓值。記錄如下：
AC220V:223V DC220V: 221V(極性) DC24V: 23.2V (極性)
以上電壓值要求在±10％為正常值
驅動裝置直流電源: 229V（伺服電機驅動器DC200V~DC230V間）
�。ū壤y、數字閥DC24V±10％）
（3）在開度傳感器側測量與傳感器接線電纜電源值：23.0 V（與設計傳感器電源相同）
�。�4）測量接近開關輸入電源值：DC23.0V（與設計傳感器電源相同）
�。�5）上電后，觀察10分鐘，無明顯燒焦、異味、放電聲等等。
�。�6）檢查完畢，斷開電源，恢復線路。
四、一次調頻試驗分析
在機組開機且?guī)Ъs60%額定有功功率時，調速器切機手動運行，拆開殘壓機頻信號，接入仿真儀發(fā)頻線，手動狀態(tài)下校驗測頻準確性。
發(fā)頻為50Hz時，調速器切自動控制，投入一次調頻功能，按照電網要求修改頻率死區(qū)。分別發(fā)頻49.90Hz，49.85Hz，49.80Hz，49.75Hz以及49.70Hz，記錄頻率、導葉開度和有功功率的變化，每次發(fā)頻結束，修改發(fā)頻為50Hz；然后分別發(fā)頻50.10Hz，50.15Hz，50.20Hz，50.25Hz，50.30Hz記錄頻率、導葉開度和有功功率的變化。
試驗過程中調整PID參數，選出最好的參數，設置為運行參數。調速器切機手動工作，恢復接線。
通過對水電廠機組進行一次調頻試驗以檢驗機組一次調頻功能，在確保機組安全穩(wěn)定運行的情況下，測試并確定一組一次調頻運行參數以滿足一次調頻性能要求。要求的一次調頻試驗機組應該達到的、需要通過現場試驗進行驗證的技術指標如下：
1）機組一次調頻的頻率死區(qū)控制在±0.05Hz 以內；
2）機組的永態(tài)轉差率不大于4％；
3）最大調整負荷限幅：為確保一次調頻投入后機組的安全運行，暫定一次調頻的最大調整負荷限制幅度為機組額定負荷的±10％；
4）機組調速器轉速死區(qū)小于0.04％;
5）響應行為
額定水頭在50 米及以上的水電機組，其一次調頻負荷響應滯后時間應小于4s；額定水頭在50 米以下的水電機組，其一次調頻負荷響應滯后時間應小于8s；
當電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時，機組一次調頻的負荷調整幅度應在15s內達到一次調頻的最大負荷調整幅度的90％；
在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始的45 秒內，機組實際出力與機組響應目標偏差的平均值應在機組額定有功出力的±10%以內。
五、結束語
通過試驗，珊溪電廠2號機調速器完全達到國標要求，滿足業(yè)主最初改造的目的，自此調速器改造圓滿結束。以上是筆者對調速器改造中的工作和一點體會，如有不足之處，請各位專家指正。
參考文獻:
［1］ 崔新明. 水輪機調速器改造分析［J］. 中國水能及電氣化，
2009.
[2] 趙全華. TC-300水輪機調速器控制回路改進[J]. 小水電 , 2005,(06)
