水电站机电改造新技术探讨

徐玉庆

(福建闽东电力股份有限公司，福建352100)

1 我国水电站设备的现状

进入新世纪以来，随着我国科学技术水平的不断飞跃和突破，我国的水电事业在建设和运行上都取得了丰硕的成果，整体技术实力跃居世界先进水平，并且在一定范围内引领着世界水利水电的发展。

虽然我国水电站机电一体化改造工程业绩卓著，更换已淘汰或使用年限到期的机电设备，不但提高电站自动化水平，达到安全生产。同时也实现电站少量人值守或者没有人值守的管理模式。但是我国在水电站技术设备的改革方面很落后，改造任务繁重。看到成绩的同时也不能忽视它所存在的诸多问题［1］。

2 我国水电站存在的问题

我国水电站存在的问题主要有3个方面:①设备老化严重;②继电保护自动化程度较低;③水电站管理效率低下。

2.1 设备老化严重

由于大部分水电站机电设备运行年代较久，使用情况已经达到上限，设备陈旧老化严重，未技改的设备多为耗能、淘汰产品，性能上难以满足电站运行的可靠性和水电站安全性评价要求。

此外，随着水电站自动化控制技术的不断发展，有必要将电站改造成少人值守运行管理模式，提高效率、增加发电量、减少运行人员劳动强度［2］。

机组自动化屏采用常规继电器控制，设备老化，触点可靠性差。由于机组自动化元件欠缺较多，机组启动只能现地开停机，无法实现一个脉冲或一个控制命令开停机操作。

2.2 继电保护自动化程度较低

水电站采用分立元件保护装置，继电器为电磁式继电器和晶体管继电器，使用年限长久，性能上难以满足要求，而且市场上已无备品可买，继电保护的可靠性和选择性难以满足要求。

大部分变压器属耗能、淘汰产品。高低压开关，均是早期产品，经常出现机构卡涩、拒动现象，无法实现备自投功能，可靠性难以满足要求。此外，普遍存在着机组绝缘等级低的问题［3］。

2.3 水电站管理效率低下

我国小水电站营业粗放，许多管理办法都是源自于国外，照抄展板，存在业务和流程管理脱节、跨部门协调困难、沟通不畅的现象。传统的开会、发文等方法，信息传递效率低。

整体项目的运作平台缺乏管理和疏通;建设单位间在知识经验共享、积累方面存在障碍;项目经验的重用性不高等。

3 水电站机电改造新技术策略分析

3.1 利用计算机技术进行系统监控

采用计算机监控系统，安全可靠、实用经济、技术先进，易于维护、有较强的升级换代能力。技改后提高电站自动化管理水平，提高发电效益，减少运行劳动强度，实现电站少人值守运行管理方式。

对主机进行实施监控，并进行监控作用。通过使用双机热备用的方法，这样能够对所有的信息进行监控，比如一次主接线图、电气潮流图、水轮发电机组等设备的状态都可以进行详尽地认识，进行有效的各种数据的有效记录、以及各种故障信息的有效反映，能够进行有效的机组的开机、停机、增减功、空载、空转、增减磁等操作的掌控和操作，还能够有效地控制断路器及电动隔离刀闸等分合闸。

一般情况下在主操作员站上进行操作，另一台工作站作为备用。当主操作员工作站故障时，可以实现备操作员工作站向操作员主工作站转化的方式。各站之间采用冗余主备工作方式，防止一台发生故障影响整个系统工作的现在的发生［4］。

3.2 机组转速测控器

转速装置应首选SPCT1/4 转速测控器，该装置通过采用测频和测周期这两种方式。测频的主要方面就是对两路霍尔开关信号进行监控，加上l 路frr(永磁机或电压互感器)信号(两路中较大者)进行筛选;两路frr(永磁机或电压互感器)信号是测周期方式的主要内容，加上一路霍尔开关信号(两路中较大者)进行筛选。输出7个反映不同转速的开关量输出供现场使用［5］。

机组出现过速问题时能够有效地记忆并显示出来转速 的最大值，很容易地解决机组事故和甩负荷试验过速等问题。如果输入信号在装置正常运行中出现问题，板灯会点亮报警，但是与此同时只要有一路信号正常，SPCTl/4 转速测控器仍能稳定工作。

进口控制器是该测控器的主控器。它的测量方式是4 通道并行冗余，能够实现硬件看门狗，软件差分抗干扰等多重的效果。动作接点可靠、测量精度高、易操作等是它的最大优点。

3.3 自动准同期装置

以往的手动准同期装置通常存在以下缺陷:①合闸时机很难把握，对操作人员的要求较高;②合闸时机的随意性大，电气传动和机械的延时性很难有效地配合断路器的固有合闸时间，容易对非同期合闸、对断路器和发电机以及电气系统造成较大的冲击;③很难进行有效地自动调节。特别是频率(转速)，必须由电气与水机运行人员多次联系调节，使并网操作需要较长时间。

微机准同期装置主要功能有:在并网的时候，可独立设置机组的各种参数均，能够自动显示测量“断路器操作回路实际合闸时间”。

对于均频控制系数、断路器合闸导前时间、合闸允许频差、均压控制系数等都能够自动显示时间;同时还具备过压保护功能，在出现ll5%额定电压的高压的时候，能够立即输出降压信号，闭锁加速控制回路，使之恢复正常。因此它又较强的均频、均压性能，能够有效地促成准同期条件，实现较大的快速性。

装置可以准确地捕捉到第一次出现的准同期时机，因为合闸控制对于软件、硬件进行了有效闭锁。在很大程度上保证发电机在相差允许的情况下并入电网。更改为自动准同期装置后，机组从开机令发出到机组并上系统只需要50 ～90 s。发电机并网前空转能耗下降同时机组并网时的冲击明显减小。

4 结 语

水电站机电安装工程的改造和技术的革新，不是一劳永逸的，是需要通过不断的探索和创新，运用科学的技术手段进行技术和设备的更新换代。随着计算机在各行各业的普及，水电站机电工程也可依靠结合计算机管理和多方软件的结合模拟优化，只有遵循时代的发展，利用科学进行技术升级，水电站才会更加的造福于人类，使人类步入真正的科技创新时代。

［1］焦雄. 信息技术在水电站机电设备安装中的应用研究［J］. 科技资讯，2011(18):129．

［2］许芝草. 公伯峡水电站机电安装工程的监理［J］. 西北水电，2005(04):66－70．

［3］翟建丽. 水电站机电安装工程竣工资料整编与管理［J］.甘肃科技，2010，26(20):45－46.

［4］王民浩，王小拾，杨志刚，郑新刚. 水电建设工程安全设施的“三同时”管理［J］. 水力发电，2005，31(08):7－10.

［5］邓德满. 蒋家嘴泵站电气主接线设计浅析［J］. 湖南水利水电，2010(04):88－91．