抽水蓄能机组电动工况启动的自动控制

杨世昌

摘 要：对抽水蓄能机组电动工况启动进行自动控制，涉及到的内容比较多，操作过程复杂，技术性强，对技术人员提出了很高的要求。本文主要对电动工况启动的一次回路和控制系统结构进行分析，并针对电动工况启动出现的问题，提出针对性的解决措施，以达到良好的自动控制效果，提高抽水蓄能机组整体性能。

关键词：抽水蓄能机组；电动工况；自动控制

以某地区抽水蓄能电厂为例，它的性质是日调节纯抽水蓄能电站，基础设施完备，主要包括发电电动机组和辅助设备等，用途比较多样化，既可调频、调相，又可用来预防紧急事故。启动电站机组过程中，可将静止变频启动装置（SFC）作为最佳选择，假定未能发挥作用，采用背靠背（BTB）方式，安排其他机组启动。前者的应用原理是静止变频装置的电源发生变化，一直拖动发电电动机，直至并网。而BTB则通过本电站机组进行启动，并拖动其他机组，使其历经静止、额定转速、并网过程。它具备速度和资金方面的优势。

一、电动工况启动的一次主回路

如图1所示，选用以及一机一变组合单元，作为最佳电站接线方式。该过程中，换相闸刀发挥作用，符合相序各要求。机组电动工况启动的先决条件有拖动刀BTB1、被拖动刀SFC1、启动母线，它们适用于抽水蓄能电站中。

电站中的四台机器，在静止变频启动装置方面具有通用性。1号和4号主变压器低压侧对SFC电源进行有效控制，以SFC为载体，对闸刀和开关进行输入，科学选择输入电源去向。

采用SFC拖动1号机的电气连接方法是：1号机定子引出线与SFC连接，实现回路构建。主要实现架构是1号机被拖动闸刀SFC1、启动母线Ⅰ段闸刀ST1和SFC输出开关。充分发挥SFC装置优势，对1号机电动工况拖动，并将它启动至额定转速。

假使启动SFC并未发挥作用，可采用BTB方法，对其他机组进行启动。以2号机拖动1号机的电气连接为例：1号机定子引出线与2号机定子引出线构成回路，主要实现方法是分别由1号机和2号机，对闸刀SFC1和SFC2进行有效控制。使2号机在发电工况下，拖动1号机，并使其处于启动状态，至额定转速[ 1 ]。

二、电动工况启动的控制系统结构

系统结构比较复杂，涉及到很多专业要素，而计算机监控系统和常规硬布线控制回路作为常规主体内容。监控系统的功用是实现数据通信和逻辑控制，硬布线回路主要用以信息反馈和部分重点控制命令。

监控系统控制级配包含9个LCU，前四个用以监控4台机组，LCU5用以监控地下厂房全部公用设备，可在母线闸刀控制系统、SFC系统和LCU启动过程中，对各要素进行架构和链接，并传送SFC和BTB拖动过程中所需信息及命令。

如图2所示，电动工况启动的控制系统结构图。机组和公用设备LCU采用100Mbps冗余双光纤交换式工业以太环网，实现通信。双绞线主要为机组调速器和励磁系统提供服务，实现方式是交换机和机组LCU。Modbus协议在LCU5和SFC通信过程中的应用价值极大，通过光纤进行连接。

三、电动工况启动出现的问题及解决措施

（一）SFC输出变重瓦斯继电器动作跳SFC进线开关

将SFC作为机组启动载体，主要呈现方式是发出报警信号，SFC进线开关跳闸，无法使机组电动工况处于正常启动状态。经片刻，报警信号回归原有状态。而SFC装置经告警复归之后，在热备用状态下使用。采用正确的方式，对输出变压器进行有效核查，将瓦斯断电器、相关回路等，作为主要分析内容，明确重瓦斯继动作原由：输出变压器油中含过多瓦斯气体；重瓦斯继电器接点抖动；强电磁场对跳闸回路长电缆产生干扰。

变压器重瓦斯保护动作，经SFC输出之后，从根本上杜绝变压器油枕真空状态和漏油情况。经油样检测，变压器油中各气体含量无超标情况，符合基本运行诉求。一种短路含两种保护功能，传感器探测是其主要实现方法。该过程中，也能够是其余无保护动作，自动复归重瓦斯保护信号。综上所述，能够对SFC输出变压器油中瓦斯气体含量超标导致的重瓦斯保护动作进行有效排除[ 2 ]。

录波SFC控制回路，主要功用是扑捉SFC跳闸事件。采用正确的方式，校验重瓦斯继电器整定值，发现其无偏差。分析继电器动作回路时，采用重瓦斯继电器常闭节点，科学驱动中间继电器，由中间继电器常开点送硬布线回路瞬时出口跳闸和SFC控制器延时2S出口跳闸，上位机接收信号，满足保护诉求。选用常开接点，并对控制和监视回路进行修改，避免继电器抖动，以对误动问题进行监视和解决。

采用上述方法实现运行，瓦斯继电器仍会因电缆干扰，发生误动。更改回路控制电源，使其转化为DC220V，避免强电对DC24V继电器造成干扰，产生误动作。

将大功率继电器放置在SFC变压器本体控制箱中，避免因瓦斯继电器原因导致误动。增加掉牌信号继电器，瓦斯继电器动作之后，采用正确的方式，驱动大功率继电器，并对具体动作情况进行监视。如果二次跳闸，可将掉牌与否作为瓦斯继电器误动和长电缆干扰跳闸回路中间继电器误动判定标准。

采取该种方法，无类似跳闸事件。表明SFC跳闸回路长电缆很容易受强电磁场影响。而瓦斯继电器本身接点抖动也会使SFC出现跳闸问题。

（二）BTB启动问题及解决方法

低水头下BTB拖动失败：以某电站为例，拖动机选4号机，水头不超过254m。具体实践中，常出现调速器导叶开动值超限，而转速没有达到98%，表明开限将开度压住，机组转速无上升，导致拖动失败。经与厂家多次沟通，该机因安装工艺，转动阻尼大，先前的设置标准已经不具备适用性，需要增大该参数。

修改参数时，要求极为严格，容易出现安全问题，需经过严密计算和专业论证，方能够使参数符合相关标准和具体要求。实施该导动之后，该机无类似情况发生[ 3 ]。

98%转速信号抖动造成BTB拖动失败：背靠背拖动启动过程中，被拖动机转速超过98%，投入和调节同期装置，会存在转速不足98%的情况。将原逻辑中转速大于98%作为S4B-4的反馈，假使出现信号丢失或抖动状况，流程会即刻下发非满足信号，机组自动转停机。专业技术人员进行转速超出98%反馈时，可添加自保持回路，以符合具体反馈要求。该种背景下，即使同期调节或其他原因导致的转速低于98%，也无反馈丢失情况，从根本上对该种问题进行有效规避。

四、结语

综上所述，抽水蓄能机组电动工况启动自动控制中涉及到的相关要素及专业内容比较多。SFC和BTB在抽水蓄能电厂中具有适用性，且控制流程复杂。

专业技术人员要采用正确的方法，对具体控制流程和SFC启动过程中的具体流程及内容进行严格控制，并对拖动过程中的异常情况进行合理分析，以对设备结构和特性进行全面掌握，达到良好的故障处理效果，确保水泵工況启动成功，推进电站全面快速发展。

参考文献：

[1] 楊文道，张岩雨，等.抽水蓄能机组电动工况启动的自动控制[J].水电与抽水蓄能，2015（04）：16-21.

[2] 刘鹏龙，刘春茹，等.大型抽水蓄能机组同步控制回路设计[J].水电与新能源，2016（08）：9-13.

[3] 李潇洛，徐东海，等.大型抽水蓄能机组励磁系统特点分析[J].水电自动化与大坝监测，2014（04）：57-59.