水电站微机调速器跟踪功能缺陷处理探讨

陈大涛

摘要：微机调速器跟踪功能是水电站运行阶段速度频率调整的主要依据，现阶段多数水电站微机控制器内部跟踪功能均存在一定缺陷，对水电站稳定运行造成了较大的威胁。因此，本文以某水电站6-STARS型微机调速器跟踪功能缺陷为切入点，阐述了该水电站微机调速器运行中发生的一起跟踪功能缺陷事故，分析了微机调速器跟踪功能缺陷原因。并采取了适当的处理措施，以期为类似水电站微机调速器跟踪功能优化提供一定的借鉴。

关键词：水电站；微机调速器；跟踪功能缺陷

前言：水电站是将水能转化为电能的主要装置，具有环境效益高、利用便捷、成本低的优良特点，而微机调速器是水电站运行中重要的组成部件，其与水电站工作质量息息相关，可以保证水电站机组稳定运行。而微机调速器跟踪功能缺陷的存在，严重影响了水电站机组运行效率。因此，对水电站微机调速器跟踪功能缺陷处理措施进行适当分析非常必要。

一、水电站微机调速器跟踪功能缺陷概述

某水电站主要采用通用电气亚洲设备有限公司生产的四台ZZ-LH-800型立轴轴流转桨式水轮发电机组（单机容量35.0MW）发电，微机调速器为武汉事达电气股份有限公司生产的DFWST-110-7.2-STARS型号，具体连接形式如下图所示。

图1某水电站电气主接线图

在该微机调速器运行过程中，由于一号发电机1G、2G均存在微机调速器跟踪功能故障，导致系统解列或者远方跳闸阶段，无法促使发动机回归至空载额定电流状态，进而导致发电机速度超出标准140%ne。且频繁出现发电机过电压保护动作，致使整体机组电力能源功能中断。

二、水电站微机调速器跟踪功能缺陷分析

以图1中一号发电机1G为例，一号发电机配套微机调速器为残压测频的模式。在该模式运行过程中，自动跟踪系统频率测频电压主要来自发电机母线电压互感器，即TV2；而发电机机组本身测频电压主要来自发电机端口电压互感器，即TV1。此时在发电机机组正常运行的情况下，发电机系统母线电压及频率正常，在调速器自动跟踪网频功能下，待并机可以在短时间内调节本系统频率平衡[1]。

若在实际运行阶段，由于其他风险因素导致发电机出现保护动作跳闸，则发电机系统电压仍为正常运行数值，而在发电机断路器跳闸事故发生一瞬间发电机端部电压频率瞬时增高。此时速度跟踪器可利用自身功能，在短时间内将发电机机组调节至空载额定频率系啊，避免机组速度超出标准值；若速度跟踪器出现缺陷，如速度跟踪器上网线路对侧断路器跳闸、上网线路短路且发电机出口断路器正常运行、水电站机组段跳闸等，就会导致速度跟踪器所测量的发电机端口电压互感器电压（TV1）、发电机母线电压互感器（TV2）均为发电机电压。这种情况下，即使外界突然甩负荷，速度跟踪器所感受到的仍然为基准网频电压，导致其无法及时发现线路风险，也不会及时关闭小导叶及大导叶，最终整体发电机机组运行频率会超出1440.0%ne，甚至出现过速保护动作紧急停机情况。

三、水电站微机调速器跟踪功能缺陷处理措施

1.重新编制跟踪程序

针对该水电站微机调速器跟踪功能缺陷问题，在微机调速器程序编制时，相关技术人员可以在自动跟踪网频阶段，加入机组113.0%ne的限制条件。在加入该限制条件后，只有机组转速达到113.0%ne后，微机调速器才会关闭跟踪功能，不再跟踪电网频率。而是转入自动运行状态，将机组关闭，促使其回归至空载额定频率、额定电压状态[2]。

2.增设功率变送装置

为避免微机调速器跟踪功能缺陷问题，相关人员可以在发电机出口位置，增设功率变送器，测量该水电站输出功率。在功率变送器运行过程中，一旦输出功率达到某个数值，就可以直接作用于微机调速器，促使其转入小网运行方式。而在功率突变量位于一个较大值时，功率变送器可以微机保护模块联合，利用线路微机保护的功率保护动作，启动调速器，直接作用于调速器，同时关闭机组导叶，促使其进入空载状态。并在后续运行过程中始终维持额定电压、额定转速状态，从根本上降低事故停机概率。

3.开展系统技术改造

在小规模水电站增效扩容改造作业进行期间，技术人员可以利用微机调速器与微机励磁装置联合装置。在微机调速器运行调试阶段，利用机组出口断路器跳闸，对机组解列事故进行模拟分析。以确定速度跟踪器跟踪水平，保证发电机机组可以在短时间内从满载运行状态回归至空载额定电阻、额定电压状态。在这个基础上，为进一步优化机组运行效率，相关技术人员可综合分析可编程调节器、液压随动系统两个模块功能，依据国家《水轮机调速器及油压装置技术条件》GB/T9652.1-1997的相关规定[3]。以转速死区小于0.08%、导叶静态特性曲线非线性度小于3.0%、机组自动空载频率摆动值小于±0.25%为依据，对微机可编程控制系统参数进行调节。

为最大限度降低发电机机组自动空载速度限度，相关人员可对接力器反应时间常数进行调节。考虑到微机调速器与二次回路开关存在孤立节点，相关技术人员可利用触摸式图形操作终端，在0-10.0%范围内，对微机调速器永态转差系数进行适当调整。并调整缓冲时间常数、加速时间常数分别在11-20s、0-2.0s之间。在这个基础上，相关技术人员可依据微机调速器调试/跟踪选择开关运行原理。采用电磁换向阀，通过不同液压机能切换，控制液流方向、流量。随后对频率跟踪状态蜗壳运行水平进行适当分析。并根据分析结果，进行手动增功率或减功率，以保证事故停机或者电气故障情况下，速度跟踪器可以正常运行，保证整体微机控制装置运行安全性。

总结：

综上所述，在水电站微机调速器运行过程中，跟踪功能障碍虽然是一个小故障，但是也会导致大事故的出现。因此，在微机调速器运行过程中，相关技术人员可从软件编程、硬件改造两个方面入手，对微机调速器软件处理程序进行适当改进。并增设功率变送装置，结合系统技术改造，可有效解决微机调速器故障，保证微机调速器稳定运行。

参考文献：

杨建伟,廖润,王郧中.桐子林水电站调速器典型缺陷分析[J].水电站机电技术,2018(1):65-68.

刘平,詹坤,李细妹.水布垭水电站三微机调速器的技术改造[J].水电与新能源,2015(9):47-50.

赵德.水轮机微机型调速系统的常见故障分析及处理措施[J].中国战略新兴产业,2017(4):139-142.