巨型轴流转桨式机组调速系统的研究与实践.pdf

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1、第47卷第12期人民长江Vo1．47，No．122016年6月YangtzeRiverJune，2016文章编号：1001—4179(2016l12—0059—04巨型轴流转桨式机组调速系统的研究与实践张卓然，郑兴华，黄业华，严国强，王爱生，潘熙和(长江科学院武汉长江控制设备研究所有限公司，湖北武汉430010)摘要：四川安谷水电站安装的水轮发电机组是我国轴流转桨式机组之最。为了确保该机组的稳定运行，专门开发研制了一套以X20系列PLC作为控制计算和以GEFC系列主配作为执行机构的调速控制系统。调速系统在四川安

2、谷水电站现场的成功投运及稳定运行表明，该调速控制系统具有良好的调节品质和控制适应能力，各项指标均处于国内先进水平。该工程的成功，可为我国巨型轴流转桨式和贯流式机组调速系统的制造提供可靠的技术保障；同时，对类似调速器系统的研发与设计也具有一定的参考和指导意义。关键词：巨型轴流转桨式机组；水轮机调速器；研发设计；安谷水电站中图法分类号：TV734文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2016．12．0145000型主配，将其分别作为核心控制单元和主驱动单1工程背景元；以此为基础，

3、开展了电控和机械执行2个部分的设大渡河安谷水电站位于四川省乐山市境内，电站计。电控部分又可分为5个子系统，包含供电、控制计安装有4台装机容量为190Mw和1台装机容量为12算、测频、导／桨叶及主配位置反馈采集以及控制信号Mw的轴流转桨式水轮发电机组，总装机容量为772调制放大。对所有子系统均设计有主、备2套系统，可MW，年均发电量为31．44亿kW·h，工程总投资为以全程无扰动地实施热切换或者任意交叉作业，即实96．99亿元，是目前国内该型式单机装机容量最大的现了全热冗。下面将对子系统的主要功能特点和发电机机组

4、⋯。武汉长江控制设备研究所有限公司技术指标作具体介绍和说明。(以下简称长控所)承担了该电站所有机组调速系统2．1供电系统的设计、生产以及调试工作，为保证该系统的可靠性，根据水电站的系统特点，该调速器的前级供电系经过反复调研和充分论证，采用了以PCCX20系列统电源采用交、直流互为备用的设计方案，由来自厂用PLC作为控制计算和以GEFC系列主配作为执行机电母线AC220V电源和蓄电池系统所提供的DC220V构的全冗式调速控制系统．，并将其作为该项目的解决共同组成，以确保对调速系统的无间断供电。交流母方案，全方位、

5、多层次地实现了热冗余。同时，通过优线与调速器交流供电回路之间采用了变压器耦合的方化设计方案和程序开发，实现了多套冗余系统的交叉式，然后通过整流滤波变为脉动的直流，并与由蓄电池工作，获得了相当成熟和可靠的解决方案，各项技术指盘柜提供的直流电通过二极管相互叠加。这样不仅可标均处于国内领先水平。以隔离交流N与直流DC，而且还可以去除母线上的信号干扰以保护调速器的供电系统，简化供电系统的2调速控制系统硬件组成检修。该调速系统设计主要采用了贝加莱公司推出的调速系统的后级供电可以分为3个部分，即PLCX20系列CP1584

6、CPU和美国通用公司推出的FC和人机界面供电、传感器和集成电路板供电以及电磁收稿日期：2015—10一O8；修回日期：2016—02—17作者简介：张卓然，男，工程师，硕士，主要从事水轮机调速器系统控制、信息化和通信方面的研究与设计工作。E—mail：Har．’ryzzr@126．corn人民长江阀的供电。考虑到水电站的交流电源具有电压变化快测频，根据具体的特性，独立设计了将测量通道集成于(主要体现在幅值不稳定，且范围宽和频带宽度宽)的接口功能版当中，分别供2套PLC系统使用。通过将特点，这将直接影响到系统的稳

7、定工作和各个元器件外来的交变信号滤波，然后通过运算放大器整形为脉的电气安全，所以在该系统中，二级供电电源采用了法冲信号，接着再经过无延时分频处理，最后通过光电隔国Schneider公司的ABL系列开关电源。该开关电源离放大装置将脉冲信号放大并隔离，输出驱动PLC的具有可交直流输出、宽电压和宽频带以及可靠性高等DS1319模块以实现高效测频。在完成上述程序以后，特点，其中直流输出范围为110～370V，交流输入有最终实现了0．1—160V频率信号的检测和32倍实时效值范围为100～240V，频率为47～63Hz，

8、同时还保性及精度的前级调节。在该系统中，每套系统均有3证每个部分均具有2套开关电源供电，而且对于每个路测频通道，且完全独立可单独工作，分别提供给2套主要独立电源均设计有故障反馈装置，方便后期运行残压和1套齿盘装置使用。及维护人员的检修，以保证各个部分的供电可靠性和2．4导叶／桨叶及主配位置反馈采集系统安全性。导叶／桨叶位置反馈以及主配阀芯位移量均是参2．2PLC控制器系统与计算和调节的