（贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵州贵阳550002）
摘要：调速器是水电站主要运行设备，直接影响了水电站电力能源传送效率。而电气控制系统是水电站调速器核心控制模块。因此，本文以XX地水电站5台机组DIGIPIDI1550型调速器电器控制系统为例，对其在运行过程中出现的问题进行了简单的分析，介绍了该水电站调速器电气控制系统设计要点，阐述了水电站调速器电气控制系统改造措施。
关键词：水电站；调速器；电气控制系统；设计；改造
前言
XX水电站位于两省交界位置，该水电站共装有5台180.0MW混流式水轮发电机组，其内部调速器均为ALSTOM公司生产的DIGIPIDI1550型产品。该水电站年设计发电量为28.5*108kWh，电站5台水轮发电机均以发变组单元为其与主要发电系统连接渠道。主要发电系统额定电压220.0kV，为双母线三回接入模式。本文对该水电站调速器电气控制系统运行情况进行了简单的分析，具体如下：
一、某水电站调速器电气控制系统概况
XX水电站共有5台混流式水轮发电机组，其中1#为2012年并网首台发电机组。其电力控制单元主要包括两套独立运行的64位工业计算机组成的电气控制箱，为主+备模式。主电气箱、备用电气箱独立运行，其内部共有2块ESB输入——输出终端、1块UCT中央控制单元、1块INT接口模块及1块POS位置调节模块等。
二、某水电站调速器电气控制系统运行问题
1、故障处理效率不高
以往水电站桨叶运动主要以水头下导叶位置为控制依据。若导叶出现风险故障，则会直接影响桨叶正常运作[1]。
2、停机阶段铜瓦磨损大
XX水电站5#调速器电气控制系统在停机阶段，为保证停机效率，需要将桨叶开启至最大程度且转速下降为0后，才可以控制设备回到启动开度。这种控制方式对铜瓦损耗程度较大，且在风险事故状态下，机组黑启动难度较大。
3、通信数据传输速率低
由于以往调速器与监控模块信息监控大多通过硬件回路的方式。整体监控效率不高，信息匹配准确度也较低。
三、水电站调速器电气控制系统设计
1、系统选型与配置
基于XX水电站调速器机械部分运行较稳定。因此，本次改造重点主要为调速器电气控制模块。为保证改造后调速器电气控制模块稳定运行，本次电气控制系统改造类型仍沿用T-SLG系统。该系统包括1个UPC单元处理模块、1个SPC单元处理模块。其中UPC单元处理模块主要为速度调节；而SPC单元处理模块主要功能为接力器行程控制及电液转换器驱动。
2、电气控制系统功能设计
依据该水电站调速器前期运行情况，可以故障处理方式、停机命令回路、并网通信方式为主要改进模块。其中故障处理模式主要是依据2套冗余电气控制系统。每一套电气控制系统均为1路齿盘测频+1路PT电压测频模式。在故障发生后，两路测频模式可自动运行。
停机命令回路主要是依据T-SLG运行情况，在外部开出一脉冲指令后控制调速器运行，脉冲节点维持开启状态。随后在调速器开入节点复位信号发出后，控制停机继电器励磁脉冲发出，控制调速器停机。
并网通信方式改造主要是通过分阶段开机信号控制方式进行通信效率控制。即在调速器接收开机指令后发出导叶信号，随后在电液转换器接收到导叶信号后进行导叶开度调节。最后在导叶开度达到额定速度后，调节有功负荷，保证调速器稳定运行。
3、调速器系统界面及调试
T-SLG调速器系统试运行调试主要包括人机界面、调试软件两个模块。其中人机界面主要包括20英寸触摸屏，其可与两套电气控制系统进行实时逻辑量输入/输出。同时通过对水电站各模块设备运行数据信息监测分析，可自动调整调速器系统运作模式及有功负荷状态；而调速软件为T-SOFT软件，其可在水电站现场设备维护、车间离线调整等方面发挥良好的作用。同时利用调速软件自带数字示波功能，还可以开展各项试验，如静特性测试等。
四、水电站调速器电气控制系统改造
1、故障处理模式改进
首先，为降低导叶或桨叶故障信号反馈对机组运行效率的影响，可从导叶、桨叶两个层面对调速器电气控制故障处理模块进行优化改进。即将桨叶固定原始位置，将导叶切换至手动模式，可有效避免故障信号对两者协联关系的不利影响。
其次，为避免导叶PLC失电、或死机对整体故障处理效率的影响，可将导叶、桨叶设置在一个PLC控制模块中。这种情况下，若PLC控制模块出现死机故障或失去电源控制，可以控制桨叶固定，并保证正常故障信号发出。
最后，针对水电站调速器运行阶段下游水位传感器故障对整体机组负荷波动的影响，可将原有自动水位闭锁解除改为人工故障复归模式。通过故障处理模式改进，可以在传感器故障风险发生后，依据常规固定水头运行参数，进行水头自动固定。同时经工作人员复核后启动故障复归键，避免水头波动幅度过大对机组负荷的不利影响。
2、停机模式改进
为避免调速器停机阶段桨叶大幅度转动对铜瓦的不利影响，可在设备停机阶段对水电站调速器不同桨叶运行开度、投电制动情况进行对比分析。在无投电制动异常风险的情况下，调速器转速下降至0的时间会高于投电制动时间。据此，可得出桨叶直接恢复调速器启动开度频率对调速器停机效率影响不大。这种情况下，可对水电站调速器停机阶段桨叶启动开度进行适当调整。即控制调速器停机阶段至下次开机结束桨叶始终位于启动开度位置。
3、通信方式优化
为保证水电站调速器运行期间电气控制数据与运行系统匹配程度，可采用MODBUS通信协议在原调速器、监控系统间设置硬件通信接口，保证调速器对监控系统脉宽调节功能的正常发挥[2]。同时利用MODBUS通信模块，以通信方式作为负荷主要分配模式。通过直接将调速器负荷调至规定数值，可有效提高整体调速器电气控制程序的安全稳定性，为水电厂调速器事故风险分析提供依据。
总结
综上所述，原有水电站调速器设备故障处理模式单一、停机阶段铜管损耗较大，且整体信号通信效率较低。而通过1路齿盘测频+1路PT电压测频模式的设计搭建，结合多阶段开机信号控制，可有效提高水电站调速器故障处理效率及信号传输效率，保证系统稳定、安全运行。
参考文献
[1]林倩影.水电站调速器电气控制系统设计与改造探讨[J].通讯世界,2016(18):161-162.
[2]王巨.水电站调速器电气控制系统设计与改造研究[J].华东科技:学术版,2017(2):194-194.