热工 463 铜街子水电站机组智能水头测控技术的研究 国电大渡河公司龚嘴水力发电总厂，段伟 摘要：针对目前水轮发电机组调速器系统水头值仍采用人工方式设置，无法精确反映机组实时水头变化情况，调 速器也无法根据水头的变化实时选择最优控制策略的问题，铜街子电站采用智能水头测控系统，改善机组运行过程中的 协联工况，提高机组效率和水能利用率。 关键字：轴流转；智能水头；能利用率；协联 0 引言 铜街子水电站水轮机组为国内大型轴流转桨式 机组，机组调速器系统水头值采用人工方式设置， 无法精确反映机组实时水头变化，由于机组调速器 的开机导叶开度、电气开限等控制参数的选择均与 水头设定值相关，从而导致机组调速器无法根据水 情的变化实时选择最优的控制策略，机组各部振摆、 发电耗水率等指标难以达到最优。随着工业自动化 水平的提高，对电站设备的智能化水平要求也越来 越高。因此，铜街子电站采用智能水头测控系统， 以改善机组在运行过程中的协联工况，提高机组效 率和水能利用率。 本系统由水位测量单元、智能水头控制单元组 成。机组根据计算出的实时水头值，自动选择控制 策略，精准控制导叶开度以及导叶与桨叶之间的协 联关系，从而达到快速平稳地开机和改善机组运行 工况的最终目的。 1 智能水头测控系统的原理 1.1 工作原理 智能水头测控系统由水位测量单元、智能水头 控制单元组成。机组根据计算出的实时水头值，自 动选择控制策略，精准控制导叶开度以及导叶与桨 叶之间的协联关系，从而达到快速平稳地开机和改 善机组运行工况的最终目的。 1.2 水头检测方式 水位测量单元中的浮子式液位传感器采用的自 收缆浮子式水位计，水位计编码器为低转矩、抗雷 击型 （微动开关触点功率为 5A/250V） 绝对值编码器， 并采用镀金防水航空插头座，仪器性能稳定可靠， 无温度、时间漂移；投入式液位传感器采用 WIKA 品 牌产品。水位信号均装设防雷器及模拟量信号隔离 元件。 1.3 水头数据传输研究 上游水位传输： 在大坝控制室内，安装一面中转箱，将上游的 两路水位信号采用独立的两根双绞双屏蔽电缆送至 中转箱，中转箱内的模拟量光纤发射器将 4～20mA 电流信号转换为光信号，然后通过光缆将信号传输 到厂房自动水头测控柜内，测控柜内的模拟量光纤 接收器将光信号还原为 4～20mA 电流信号，再送至 PLC 模拟量模块进行运算处理。 两路水位信号传输所 采用的电缆、光缆及转换元器件均为独立的，任何 一路的电缆或元器件故障，不会影响另外一路信号 的传输。 下游水位传输： 下游水位的两只液位传感器，安装在尾水测量 井中，采用两根独立的双绞双屏蔽电缆直接接入到 厂房公用 LCU 室内的自动水头测控柜内。