水電站機電改造新技術探討

徐玉慶

(福建閩東電力股份有限公司，福建352100)

1 我國水電站設備的現狀

進入新世紀以來，隨著我國科學技術水平的不斷飛躍和突破，我國的水電事業在建設和運行上都取得了豐碩的成果，整體技術實力躍居世界先進水平，并且在一定范圍內引領著世界水利水電的發展。

雖然我國水電站機電一體化改造工程業績卓著，更換已淘汰或使用年限到期的機電設備，不但提高電站自動化水平，達到安全生產。同時也實現電站少量人值守或者沒有人值守的管理模式。但是我國在水電站技術設備的改革方面很落后，改造任務繁重。看到成績的同時也不能忽視它所存在的諸多問題［1］。

2 我國水電站存在的問題

我國水電站存在的問題主要有3個方面:①設備老化嚴重;②繼電保護自動化程度較低;③水電站管理效率低下。

2.1 設備老化嚴重

由于大部分水電站機電設備運行年代較久，使用情況已經達到上限，設備陳舊老化嚴重，未技改的設備多為耗能、淘汰產品，性能上難以滿足電站運行的可靠性和水電站安全性評價要求。

此外，隨著水電站自動化控制技術的不斷發展，有必要將電站改造成少人值守運行管理模式，提高效率、增加發電量、減少運行人員勞動強度［2］。

機組自動化屏采用常規繼電器控制，設備老化，觸點可靠性差。由于機組自動化元件欠缺較多，機組啟動只能現地開停機，無法實現一個脈沖或一個控制命令開停機操作。

2.2 繼電保護自動化程度較低

水電站采用分立元件保護裝置，繼電器為電磁式繼電器和晶體管繼電器，使用年限長久，性能上難以滿足要求，而且市場上已無備品可買，繼電保護的可靠性和選擇性難以滿足要求。

大部分變壓器屬耗能、淘汰產品。高低壓開關，均是早期產品，經常出現機構卡澀、拒動現象，無法實現備自投功能，可靠性難以滿足要求。此外，普遍存在著機組絕緣等級低的問題［3］。

2.3 水電站管理效率低下

我國小水電站營業粗放，許多管理辦法都是源自于國外，照抄展板，存在業務和流程管理脫節、跨部門協調困難、溝通不暢的現象。傳統的開會、發文等方法，信息傳遞效率低。

整體項目的運作平臺缺乏管理和疏通;建設單位間在知識經驗共享、積累方面存在障礙;項目經驗的重用性不高等。

3 水電站機電改造新技術策略分析

3.1 利用計算機技術進行系統監控

采用計算機監控系統，安全可靠、實用經濟、技術先進，易于維護、有較強的升級換代能力。技改后提高電站自動化管理水平，提高發電效益，減少運行勞動強度，實現電站少人值守運行管理方式。

對主機進行實施監控，并進行監控作用。通過使用雙機熱備用的方法，這樣能夠對所有的信息進行監控，比如一次主接線圖、電氣潮流圖、水輪發電機組等設備的狀態都可以進行詳盡地認識，進行有效的各種數據的有效記錄、以及各種故障信息的有效反映，能夠進行有效的機組的開機、停機、增減功、空載、空轉、增減磁等操作的掌控和操作，還能夠有效地控制斷路器及電動隔離刀閘等分合閘。

一般情況下在主操作員站上進行操作，另一臺工作站作為備用。當主操作員工作站故障時，可以實現備操作員工作站向操作員主工作站轉化的方式。各站之間采用冗余主備工作方式，防止一臺發生故障影響整個系統工作的現在的發生［4］。

3.2 機組轉速測控器

轉速裝置應首選SPCT1/4 轉速測控器，該裝置通過采用測頻和測周期這兩種方式。測頻的主要方面就是對兩路霍爾開關信號進行監控，加上l 路frr(永磁機或電壓互感器)信號(兩路中較大者)進行篩選;兩路frr(永磁機或電壓互感器)信號是測周期方式的主要內容，加上一路霍爾開關信號(兩路中較大者)進行篩選。輸出7個反映不同轉速的開關量輸出供現場使用［5］。

機組出現過速問題時能夠有效地記憶并顯示出來轉速 的最大值，很容易地解決機組事故和甩負荷試驗過速等問題。如果輸入信號在裝置正常運行中出現問題，板燈會點亮報警，但是與此同時只要有一路信號正常，SPCTl/4 轉速測控器仍能穩定工作。

進口控制器是該測控器的主控器。它的測量方式是4 通道并行冗余，能夠實現硬件看門狗，軟件差分抗干擾等多重的效果。動作接點可靠、測量精度高、易操作等是它的最大優點。

3.3 自動準同期裝置

以往的手動準同期裝置通常存在以下缺陷:①合閘時機很難把握，對操作人員的要求較高;②合閘時機的隨意性大，電氣傳動和機械的延時性很難有效地配合斷路器的固有合閘時間，容易對非同期合閘、對斷路器和發電機以及電氣系統造成較大的沖擊;③很難進行有效地自動調節。特別是頻率(轉速)，必須由電氣與水機運行人員多次聯系調節，使并網操作需要較長時間。

微機準同期裝置主要功能有:在并網的時候，可獨立設置機組的各種參數均，能夠自動顯示測量“斷路器操作回路實際合閘時間”。

對于均頻控制系數、斷路器合閘導前時間、合閘允許頻差、均壓控制系數等都能夠自動顯示時間;同時還具備過壓保護功能，在出現ll5%額定電壓的高壓的時候，能夠立即輸出降壓信號，閉鎖加速控制回路，使之恢復正常。因此它又較強的均頻、均壓性能，能夠有效地促成準同期條件，實現較大的快速性。

裝置可以準確地捕捉到第一次出現的準同期時機，因為合閘控制對于軟件、硬件進行了有效閉鎖。在很大程度上保證發電機在相差允許的情況下并入電網。更改為自動準同期裝置后，機組從開機令發出到機組并上系統只需要50 ～90 s。發電機并網前空轉能耗下降同時機組并網時的沖擊明顯減小。

4 結 語

水電站機電安裝工程的改造和技術的革新，不是一勞永逸的，是需要通過不斷的探索和創新，運用科學的技術手段進行技術和設備的更新換代。隨著計算機在各行各業的普及，水電站機電工程也可依靠結合計算機管理和多方軟件的結合模擬優化，只有遵循時代的發展，利用科學進行技術升級，水電站才會更加的造福于人類，使人類步入真正的科技創新時代。

［1］焦雄. 信息技術在水電站機電設備安裝中的應用研究［J］. 科技資訊，2011(18):129．

［2］許芝草. 公伯峽水電站機電安裝工程的監理［J］. 西北水電，2005(04):66－70．

［3］翟建麗. 水電站機電安裝工程竣工資料整編與管理［J］.甘肅科技，2010，26(20):45－46.

［4］王民浩，王小拾，楊志剛，鄭新剛. 水電建設工程安全設施的“三同時”管理［J］. 水力發電，2005，31(08):7－10.

［5］鄧德滿. 蔣家嘴泵站電氣主接線設計淺析［J］. 湖南水利水電，2010(04):88－91．