1、SWT-2000 调速器系统在柬埔寨额勒赛下游水电站的应用摘要：本文主要介绍了柬埔寨国内装机容量最大的水电站水轮机调速系统的特点及应用，包括系统组成、设备特点、现场调试等。通过对调速器系统的调试过程的介绍，希望能为国产调速器系统在国外水电站项目上的设计和运行积累一定经验。 关键词：PCC2003 控制器 SWT-2000 型调速器系统 冗余 导叶闭环控制 中图分类号：TV7 文献标识码： A 1、概况： 额勒赛下游水电站位于柬埔寨王国西部戈公省，首都金边以西约 180公里，戈公市以北 20 公里（公路里程 58 公里）的额勒赛河下游，是在柬埔寨王国工业矿产能源部对额勒赛河流域规划的基础上拟兴建
2、的电站。电站由相距约 8 公里的上、下电站两个梯级组成，即额勒赛下游电站上电站和额勒赛下游电站下电站，总投资约为 5.8 亿美元。电站总装机33.8 万千瓦，其中上电站装机容量为 206 兆瓦，下电站装机容量为 132兆瓦，年总发电量约为 10.2 亿千瓦时，电站装机容量占全国的一半，也是柬埔寨目前最大的水电站。 该水电站的水轮机控制系统采用南瑞集团公司生产 SWT-2000 型调速器系统。该系统电气控制部分采用 SAFR-2000H 型微机系统，其控制系统、电源部分均采用双冗余设计，以奥地利贝加莱公司的 PCC2003 控制器为核心。机械控制部分采用机械控制和油压控制合柜，以 BOSCH 公
3、司的伺服比例阀作为电液转换单元，南瑞自主研发的 ZFL-80/D 系列主配作为机械部分主操作机构，系统的硬件配置和可靠性都很高，软件部分则采用了南瑞专有的变结构变参数改进型 PID 控制等，拥有完全自主知识产权。2、调速系统技术特点 21 调速器调节原理 图 1SWT-2000 系统调节原理图 采用了多级闭环、变结构变参数的控制系统，整个控制系统由主环和导叶副环组成。主环控制是变结构的控制机构，变换的原则是适应当时运行工况和控制方式以获得最优调节品质，多级闭环控制包括成组调节环，功率、频率、开度闭环等控制。另外，CPU 在完成正常调节的空闲时间里，利用分时工作法，进行各种在线诊断和控制逻辑的分
4、析判断。 22 电气控制柜 微机控制部分选用 PCC2003 系列作为硬件核心，配置如下： 主机模块：CP476，CPU 模块集成四个本地插槽，CPU 模件资源分配：串口 1：IF1，RS232，MODBUS 通讯协议，和触摸屏通讯接口。CAN 口：双机之间 CAN 协议通讯 开入开出模块：DM465，16 开关量输入 16 开关量输出，开关量输入：包括开机令、停机令、增加令、减少令、断路器、主从状态、功率方式、现地远方、伺服阀故障、导叶手动、主配位置等。开关量输出：共 16 路，包括一般故障、较重故障、调试运行、一次调频动作等 频率输入模块：DI135，主要处理机频、网频、齿盘测速 通信模块
5、 ：IF321，主要处理和监控通信功能 模拟量输入模块：AI774，四路电流量输入通道，分别引入导叶开度信号，水头信号，功率变送器信号 模拟量输出模块 ：AO352，共两路输出，电压及电流输出内部拨码可选，本调速器采用电压量输出 图 2SAFR-2000H 的系统结构图 CPU 的 TPU 功能，可以对机组频率和电网频率测量，通过其强大的通信和计算、管理功能，可以轻松完成调速器所有信息的采集、数据处理、通讯、调节计算、控制输出、调度管理、故障判别等。PCC 之间通过 CAN接口进行通信，下位机 PCC 和触摸屏通过 MODBUS 协议进行通讯，此外PCC 和监控系统之间也可通过 MODBUS
6、协议进行交换信息。 双机之间的可靠切换是由欧姆龙公司的 ZEN 智能切换 PLC 来实现，人机接口触摸屏部分选用昆仑通态高亮度液晶触摸显示屏，作为整个系统的监控显示和操作界面。 23 机械液压控制柜和油压控制合柜 调速器液压控制和油压控制采用合柜，其系统共用电源，同时空间节省，成本降低，亦可在手动操作导叶时实时观测到油位和油压情况。 图 3 ZFL-80/D 液控系统原理图 导叶液压控制部分，自动控制设计中采用了微控制器来实现各反馈量的采集及闭环控制。导叶自动控制回路包括两种方式，正常情况下通路为：电气控制柜输出控制信号（连续电压）至伺服阀功放，至伺服比例阀，至主配，至接力器。该控制的稳定性和
7、精度靠三个闭环反馈来实现：伺服比例阀位移反馈、主配压阀位移反馈、主接力器位移反馈。比例伺服阀异常情况下，装置自动切除伺服阀控制，并切换到手动控制阀，其通路为：机械控制柜手动控制阀（断续脉冲） ，至主配，至接力器，此时仍能维持接力器手动开环控制。 紧急停机是通过操作紧急停机阀完成，其直接控制主配压阀完成关方向动作。 手动控制通路为：手动控制开关（断续脉冲）至主配，再至接力器。根据主配自复中的特性，实现开环控制。 导叶主配压阀控制包括：切换阀 V2D、V5D，伺服比例阀 V6D，手动增减阀 V4D，紧急停机阀 V7D。自动控制时采用伺服比例阀 V5D 为主控；手动控制时，通过切换阀 V2D（通）
8、、V5D（断）动作，切换到手动增减阀V4D 控制。紧急停机时，切换阀 V2D（断） 、V5D（断）动作，电磁阀 V7D得电动作，主配压阀往关方向动作，快速关闭导叶。 主配是弹簧自服中控制，阀芯上下腔有两个压力油控制，通过控制阀芯上下两端压力油大小，从而控制主配压阀芯的运动方向、速度和输出流量，达到控制导叶接力器的移动方向和速度的目的。除接力器上安装了位置传感器外，在伺服比例阀、主配压阀阀芯都加装了位移传感器，这样和控制电路部分组成多级闭环控制，使得整个系统的控制精度很高、响应速度更快。 调速器油压装置控制部分，采用台达 PLC 的 DVP 系列，配备DVP40EH00R2 主机模块和 DVP-
9、F2AD 模入扩展卡，采集 4 个油位节点和油位、油压模拟量信号，通过程序控制，根据设定值启停油泵、补气、油压油位保护功能、报警功能。单台油泵工作于自动主泵方式，另台油泵工作于备泵方式。打油时可以自动实现油泵空载起动并延时后使油泵加载运行。油压低于主泵启动油压时主泵启动，油压低于备泵启动油压时备泵启动。另外，控制柜可以人工切除进入检修状态。 3、现场应用 上电站 2 台大机组已经投运完毕进入商业运行，整个系统连续运行比较稳定，下面就现场试验情况做一些简单介绍。 31 静特性试验 取永态差值系数 Bp 为 6%，进行静特性试验，详细数据如下表： 频率 BP=6，水头：134m 导叶开度上行% 导
10、叶开度下行% 51.25 8.32 8.32 51.00 16.66 16.67 50.75 25.00 24.94 50.50 33.33 33.31 50.25 41.65 41.67 50.00 49.99 49.99 49.75 58.33 58.33 49.50 66.67 66.65 49.25 75.00 74.99 49.00 83.33 83.33 48.75 91.68 91.68 试验后经计算,转速死区为 0.001% ，符和国标中对静特性转速死区的要求（国标为（不大于 0.02%） ，永态差值系数校验也非常理想，表明调速系统机电配合的性能非常好，伺服比例阀和主配压阀的精
11、度非常高，动态响应速度快、灵敏度高，完全满足调速器的开机、并网、一次调频等各项调节要求。 32 空载扰动试验 电站进行了多次空载扰动试验，分别进行了1Hz、2Hz、3Hz、4Hz 扰动试验，PID 参数进行了多组配合及选择，参数选定为 Kp=4，Ki=0.3，Kd=0.5，调速器的调节过程还是比较理想的，机组转速超调不大，调节次数仅 1 次，没有反调。 图 4 扰动-1Hz 频率及导叶录波图 5 扰动+4Hz 频率及导叶录波 33 自动开停机试验 调速器一旦接到开机令，即执行开机操作，开机动作迅速，整个过程启动无冲击，转速上升平稳，超调量仅为 0.28Hz, 机组振动较小，约50 秒转速稳定到
12、额定，可见开机规律较优，满足机组启动及迅速并网要求。 调速器一旦接到停机令，即执行停机操作，接力器 2s 内达到全关。 图 6 自动开机曲线录波图 7 自动停机曲线录波 4、结束语 作为柬埔寨目前最大的水电站，柬埔寨国家领导人非常重视，国家首相亲自到现场视察工作。至 2013 年 10 月，额勒赛下游电站上电站已经全部投运完毕进入商业运行，对柬埔寨用电的自主化起到了极大的作用，不用再因为要从邻国买电而遭受他国对柬埔寨本国的用电约束。南瑞产品的优异表现，将伴随着东南亚各国水电发展的步伐，而不断涌入东南亚诸国大门。 参考文献 南海鹏，水轮发电机组 PCC 控制，西安：西北工业大学出版社，2002 作者简介：孙振，男，助理工程师，主要研究方向：水电厂综合自动化
