黄河龙口水电站3#水轮发电机组调速器自动切机问题分析

时宏艳　赵远新　张茂盛

摘要：黄河龙口水利枢纽工程下游距已建的天桥水电站约70km，电站装机容量420MW，其中3#水轮发电机组于2010年4月2日并网发电，调速器采用的WDST型双微机调速系统，运行状况基本良好。但机组在停机态下，调速器时有发生A阀在线工况下A/B机自动切换而在线阀不切换的现象。文章对这种现象进行了分析，并提出了解决对策。

关键词：黄河龙口水电站；水轮发电机组；调速器；自动切机；水利樞纽工程 文献标识码：A

中图分类号：TK730 文章编号：1009-2374（2016）03-0126-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.064

黄河龙口水利枢纽工程位于黄河北干流托龙段尾部、山西省和内蒙古自治区的交界地带，坝址距上游已建的万家寨水利枢纽25.6km，下游距已建的天桥水电站约70km，电站装机容量420MW，其中4台单机容量100MW、1台单机容量20MW。3#水轮发电机组于2010年4月2日并网发电，调速器采用的WDST型双微机调速系统，运行状况基本良好。

1 故障描述及初步处置措施

在机组在停机态下，调速器时有发生A阀在线工况下A/B机自动切换而在线阀不切换的现象。随即对机组进行了以下检查处理：（1）对导叶比例A阀进行了清洗、检查，未见异常；（2）更换了比例阀驱动板A，并进行了调速器调零调幅参数整定和静态试验。因此为了检查原因，进一步从程序角度进行分析。

2 程序角度问题分析

通过程序分析可知，A/B机自动切换只在本机电气故障且备用机无故障状态下完成，由电气故障导致的切机指令与切阀指令同步下发。在任何工况下共有三种原因可导致在线机电气故障：（1）并网工况下机频1与机频2均故障；（2）A阀在线且反馈1断线；（3）B阀在线且反馈2断线。A/B机与A/B阀自动切换原因示意图如图1所示：

为了验证基本逻辑的正确性，排除B阀自动切换回路故障的可能性，在机组调速器A阀在线情况下，通过在电调柜端子处拆除导叶反馈1信号线模拟反馈1断线信号。反馈1信号线拆除后调速器在线机正确报出电气故障，同时调速器正确执行切机切阀动作。通过上述分析与验证，在线机自动切换动作很可能是由干扰信号所引起。

3 原因查找

3.1 程序加标记确认故障源

为了在程序中确定A/B机自动切换的具体原因，拟在程序判断电气故障处增加三个相应的计数器变量，分别用于监视引起在线机电气故障并自动切机的上述三个原因。将修改后的PCC标记程序及配合显示计数点的触屏程序分别写入调节器A机、B机和触屏。三个计数点分别在引起电气故障的三种情形下自增计数，并将相应计数值在触摸屏上实时显示，对应关系如表1。计数值每增加1，说明程序在执行该任务时扫描到了该类型故障发生。

随后调节器两次捕捉到切机动作：第一次反馈1故障计数从0增至2，说明导致该次B机切A机动作的原因是反馈1断线信号，且该信号持续了大于一个但小于两个任务扫描周期的时间（10～20ms）。第二次场观察触屏显示内容反馈1故障计数从2增至3，再一次说明导致该次A机切B机动作的原因还是反馈1断线信号，该次信号持续时间小于一个任务扫描周期（10ms）。

在上述监视程序运行期间未曾捕捉到B阀在线工况下的切机动作，结合以上信号捕捉过程，充分肯定导致A/B机自动切换的原因是反馈1断线。切机不切阀是由于该种故障信号仅持续约一到两个任务周期以内（小于10～20ms），该时间仅完成了对切机中间继电器（QH1或QH2）和反馈1断线中间继电器（FKDX1）的短时励磁，但没有足够持续时间去励磁比例阀切换阀线包，而切换阀线包恰恰需要更长的作用时间才动作。

3.2 录波仪进一步确认故障点

导叶反馈1和导叶反馈2信号至电柜端子后分别经A比例阀驱动板和B比例阀驱动板调整之后才送入调节器参与运算处理，为了进一步确定故障点，使用WFLC-VI录波仪对两路导叶反馈信号进行比例阀驱动板输入前和输出后的录波工作。录波工作由切B机中间继电器（JB）的一对常开接点触发，录波仪设置录波时间为切机触发前3s和触发后2s，机组保持A机A阀在线。录波仪各通道含义如表2所示：

在停机和发电工况下对上述测点进行多次录波，停机态手动录波文件如图2所示。此时导叶全关位，U1≈0.02V，U3≈0.04V，U4≈0.02V，但U2（导叶反馈1调整后信号）已经出现较大幅值的毛刺和波动，且负向部分幅值较大，部分负向毛刺幅值已经远远超出程序中判断导叶反馈断线的阈值（-0.076V）。当程序执行到该判断语句时恰有该类毛刺出现，反馈1断线信号有效，电气故障信号有效。而毛刺由于持续时间较短，所以出现了切机不切阀现象。

通过分析上述录波波形可知，导叶反馈1信号经过A比例阀驱动板之后突现大量毛刺干扰信号，问题直指A比例阀驱动板上的调整电路，故自动切机的原因很大可能是由运算放大器本身性能问题或与周围电路不匹配导致的。

4 问题处理

根据分析原因，将放大器芯片LM124J，更换为TL084CN，并在机组停机状态下手动启动录波。如图3所示，U2波形已无明显低于反馈断线阈值（-0.067V）的毛刺干扰信号，已不致频繁切机。A阀在线，将机组开至空转，观察整个过程机组调节正常。

5 结语

随着龙口水电站3#机组的正常运行与热备状态下的跟踪观察，3#机调速器暂未出现过A/B机切换的现象。通过对各个可能出现故障的因素进行全面的诊断和有针对性的措施，确保机组安全、有效的运行。

作者简介：时宏艳（1983-），女，内蒙古乌兰浩特人，黄河万家寨水利枢纽有限公司中级工程师，硕士，研究方向：水电站设备维护。

（责任编辑：蒋建华）