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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。
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