水电厂调速控制系统运行的问题与维护 丰强

水电厂调速控制系统运行的问题与维护丰强
摘要：在许多水电厂的调速系统运行过程中，微机控制技术应用在调速系统中，虽然强化了调速系统的功能，但还是会出现多种实际问题。

所以，为更好的解决
水电厂调速控制系统运行中出现的问题，以及如何维护成为本文研究的重点，通
过一系列的改进措施优化调速系统，保证调速系统的日常运行处在最佳的状态。

关键词：水电厂；调速控制；系统；运行问题
利用调速器对电厂使用的电源以及负荷进行平衡处理，可以为电源起到保护
作用，同时提高电能的生产质量。

另外，电压和频率处在平衡的状态下，并且保
证产生的波形不会出现较大的波动。

所以，预防频率出现偏差，成为电厂日常运
行重点检测对象。

电厂日常使用的电动机，如果降低电动机的转速以及工作频率，会直接降低日常电力的生产效率，而且严重损害电动机的使用寿命。

如果提高电
动机的转速以及工作频率，不但会使功率的消耗提升，还会破坏电力企业经济效
益的增长。

1 调速系统在自动化控制中的重要性
作为水电厂电力生产重要的设备，发电机组中已经广泛应用调速系统，该系
统既能保证发电机组保持在自动化的生产过程中，稳定机组的频率，还能控制电
机的负荷处在稳定的状态下。

利用微机对该系统下达控制指令，使调速器保持在
稳定的状态下，不仅可以提升水电厂的供电质量，而且有效保护水电厂的日常生产，防止出现安全事故问题。

所以，水电站使用自动化控制系统，可以稳定发电
质量的同时，有利于电厂经济效益的提升。

在自动化控制系统中，调速器作为专
用设备，其功能包括控制发电机组的开机、空载以及其它工作，并且调速器质量
的好坏，直接决定自动化控制系统的运行，以及电力系统的日常工作状态。

利用
微机技术具备的监控特点，可以及时发现调速器的运行状态的问题，一旦发现问
题发出预警，保证发电机组的工作质量和效率，而且减少人工对调速器质量的维
修和检测。

另外，利用数字化技术以及自动化技术控制调速器的使用，在减少维
护工作量的同时，保证降低事故率的发生，而且调速器原有的漏油量多的问题也
得到解决，油泵出现多频率的启停问题也随之减少。

结合上述调速系统在自动化
控制中发挥的作用，为水电厂增加经济效益做出突出贡献。

2水电厂调速系统的结构特点
水电厂调速结构组成，包括双微机控制器、比例阀、步进电机冗余电液转换
以及手动控制，同时将独立的I/O 通道配置在结构内，使调速系统的控制可以在
电手动内完成，也可以在双通道自动控制冗余控制内完成。

2.1电气调节装置。

通过计算机编程调速器的控制系统，使主频率保持在
500MHz，同时使设备具备抗干扰以及高精度计算等能力。

另外，将PCC和I/O 模
块加入到调速器中，共同组成双机冗余结构，一旦有一台设备无法正常工作，另
一台设备可以及时投入使用，而且接力器产生的波动通常小于0.2%。

对电气调节
装置进行设计时，软件的自身功能应具备硬件诊断与故障录波能力，而且对调速
器内适应式变参数PID做出调整，让调速器具备以下模式功能，包括功率、频率
以及开度等。

如果调速器处在空载的状态下使用频率模式，在完成并网后处在功
率模式，而出现功率反馈故障时，需要将设备调整到开度模式。

2.2电源回路组成。

该水电厂使用的电源系统，是由四套电源组成的，其中主要的一套电源向门灯、风扇等辅助设备提供电能，而剩余三套电源作为A、B、C
电源使用，在每套电源内设有两道DC24V输出，即使其中一道输出出现问题，设
备会在保护功能下继续运行，保证正常输出不受影响。

如果负载电路出现短路问题，输入电源不会出现故障，是由于有两个冗余结构的保护作用，其中一个提供
三路输入电源形成冗余关系，只要有一个电路保持输出状态，该电源可以正常的
提供电力能源。

在第二个电源内使用24V电源建立冗余结构，每个电源中有一个
模块能正常的提供电力能源，该电源可在负载的状态下完成供电要求。

另外，执
行单元中的电源以及控制器电源，可以成为独立并且不相互干扰的电源，防止执
行单元中电源会影响到控制器的运行状态。

2.3测频回路。

在水电厂调速控制系统中，由相互独立的两套测频回路组成，其中一套配置在电器柜的右侧，作为齿盘测速装置向监控系统发送频率信号；另
一套在左侧，作为调速器测频回路，将产生的频率信号输送到调速控制器中。

在
调速控制系统中，使用的调速器测频回路由A、B两套调速器提供。

这两套测频
回路在工作过程中，不会出现互相干扰的情况，而且集中使用在两路齿盘测频以
及机端PT残压测频中。

测频回路在不出现异常情况运行过程中，将残压作为信
号源使用，一旦出现残压故障，系统转换到一号齿盘上继续测频，如果一号齿盘
无法承担测频任务，系统会自动进入到二号齿盘中进行测频。

如果整个系统出现
异常无法正常的工作，只需使用另外的控制器完成测频工作。

因此，频率测量回
路中通常会出现五路信号，保证其中一路信号的畅通即可进行回路测频工作。

在
齿盘测速装置中主要由三个频率信号进行测频，其中两路作为齿盘信号，剩下的
一路作为机端PT残压信号进行测频。

在正常运行中以残压信号作为主信号，如
果残压信号处在不稳定状态下，将一号齿盘作为主测频回路，若一号盘出现问题，使用二号齿盘作为测频回路。

在齿盘测速装置中建立两路模拟量输出回路，然后
逐渐形成思路模拟量输出回路。

2.4人机界面。

人机界面结构组成，包括图形内存、主内存以及独立处理器，在该界面内可以进行二次开发，根据电厂生产需求开发出相应的功能，如实验数据。

显示相关图像等。

同时，将COM、USB等通讯接口配置在触媒屏幕上，为人
机操作提供更多便利的条件。

2.5随动系统。

组成随动系统的结构，包括电机自复装置、比例阀以及主配阀等。

在系统控制阀中，利用板式集成结构通过简单的操作，即可完成对系统的操作。

另外，使用电机自复中装置输出控制以及比例阀等设备，可以有效的控制电
机输出与输入效率。

为防止使用比例阀出现卡涩的问题，使用质量好的油可以减
少卡涩情况的发生，而步进电机作为开环控制设备，满足调速器运行需求的同时，可以与比例阀独立的为调速器提供运行支持，并保证调速器处在稳定的冗余状态。

2.6可扩展性。

使系统具有一体化功能，水电厂调速系统应实现可扩展性的目标。

目前，已经有15项标准通讯协议应用在调速系统中，而且保证系统与GPS
完成实时对接，对系统进行远程诊断以及维护等提供便利条件。

3调速控制系统存在的问题和改进措施
3.1传感器按照的位置。

在调速系统测压管上安装传感器，通常会出现在部分调速控制系统内，而且安装位置相对紧密，对传感器设备的日常维护造成一定的
困难，特别是在设备内油源会发生堵塞情况，造成传感器的油压失去控制，会使
控制系统受到严重的损伤。

所以，使用多个油源成为解决上述问题的方法之一，
同时新增加一个测压管道，有利于控制低油压信号。

3.2液压系统冗余。

控制好液压系统的稳定性，通常在系统内配置两套 I/O 模
件以及PLC，PLC起到控制油压的作用。

在液压系统安装时，虽然已经预留出监
控后备回路空间，但是没有安装传感器，导致该后备回路不能正常的投入使用。

因此，对油压装置做好后备回路，应将传感器安装在油压装置内，提高液压系统
的运行稳定能力。

3.3一部分回路设计缺乏合理性。

在调速器内，使用普通继电器配置在隔离阀、调速器原补气阀内，但是普通继电器的容量无法满足回路需求，已经将电力型继
电器替换掉普通继电器。

另外，将电力型继电器配置在原回路中，会提升设备出
现故障的风险。

所以，应科学合理的设计回路，保证设备运行处在稳定的状态中。

3.4回油箱冷却回路。

将回油箱冷却回路配置在大泵卸载回路上，而小油泵卸载回路不会进入到冷却器中。

由于大小泵的运行以及中断方式的不同，油泵在冷
却器内的回路能力不能有效的利用上。

如果大泵的启动加载速度提高到6.3MPa，在此刻进行卸载并在2秒内完成，使设备停止运转，冷却器在设备内无法发挥应
用的作用。

因此，控制流程中的温度，并增加大泵的卸载流程，可以保证油温在
稳定的状态下提升设备的运行效率。

结论：
综上所述，围绕水电厂调速控制系统的特点以及优势进行深入的分析，发现
设备的型号以及设计都会对调速系统的运行与维护产生直接或者间接的影响。

而
在液压系统以及水轮机调速器使用过程中，针对出现的问题还需电厂技术人员，
对系统进行不断的调试，保证调速系统处在稳定的状态下，进而提升电厂日常生
产的安全性。

参考文献：
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优化研究[J].水力发电.2014(10)：122.
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