下福水电厂是以发电为主，兼有航运、灌溉、水产养殖、旅游等综合利用效益的水利工程，位于广西桂江河段中游，昭平县下福村，距上游的县城14 km。是广西平乐县以下桂江河段6个梯级综合开发利用规划中的第3个梯级装有3台灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量16.5 MW×3。机端电压10.5 kV，开关站形式为GIS，110 kV母线接线方式为单母线分段接线，共有两条110 kV出线；2台主变压器，其中2#主变容量为40 000 kVA、1#主变容量为20 000 kVA。1F经1B送出负荷，2F、3F经2B送出负荷，10.5kV母线经隔离开关分成两段，本厂设有2台厂变压器，为暗备用。

云南省陇川县位于中国西南边陲，介于北纬24°08′～24°39′、东经97°39′～98°17′。东邻芒市，南连瑞丽市，北接梁河县、盈江县，西与缅甸毗邻，国境线长50.899 km，国土面积193 100 hm2，县城章凤距省府昆明779 km，是中国西南边陲的最前端。区域最高海拔2 618.8 m，最低海拔780 m，境内高黎贡山余脉纵贯，西南走向。地貌特征为“三山两坝一河谷”，东北高峻，西南低平。陇川县是一个典型的边疆少数民族地区农业县，2017年末全县总人口19.54万人，其中农业人口12.22万人。县内自然资源优势突出，地理区位优势明显，是通往缅甸、发展外向型经济的重要门户。

1 调速器简介

DFWST系列调速器是由武汉事达电气有限公司（现在更名为：长江三峡能事达电气股份有限公司）开发的伺服电机自动复中无油型微机调速器，是一种具有比例、积分、微分（PID）调节规律的数字式转速及功率调节器，采用伺服电机直线位移转换器接受微机调节器发出的电信号转换成机械位移来调整导叶开度（和轮叶角度）改变进入水轮机的流量，从而控制水轮发电机组转速和出力。

下福水电厂的水轮机调速器为DFWST—100—6.3—Stars型，采用电柜和机柜分离布置，电柜主要有以下电气元件：三菱PLC（包括CPU、电源、模拟量输出、模拟量输入、高速记数、中断、定位、输入、输出、通讯9个模块和基板）、智能显示触摸屏、驱动器等。机柜主要有以下件：伺服电机、伺服电机直线位移转换器、主配压阀（含引导阀），紧急停机阀、双滤油器等。具有调节控制，诊断、容错和故障保护，调试，维护诊断等主要功能和可靠性高，可操作性、可维护性强，外观美观等结构特点。

（1）该调速器有3种调节模式：转速（频率）调节模式、开度调节模式、功率调节模式见表1。

 

表1 3种模式参数表

  

项目转速调节模式开度调节模式功率调节模式调节规律PID给定参数FG/YG Ef Ef-P 00跟踪参数PG←P PI YG 0.3HZ 1%PG←P运行工况空载/负载负载PI PG 0.3HZ 1%YG→Y负载自动切换条件测功异常频率超差频率超差

所谓“远甩”，即远方甩负荷，由于网架不完善，下福的机组有时候会处于只带单条长线路负荷的运行状况，线路开关有时会因为保护动作跳开而造成甩负荷，因为不是由于出口开关跳开甩负荷，所以把这种情况称为远方甩负荷。在前期的运行中，出现过几次“远甩”，机组基本上都115%过速停机，特别是重负荷时，甚至出现过160%过速停机。

并网后，调速器主要任务是控制机组稳定的发电，此时处于功率（开度）调节模式（下福电厂只用开度模式，无功率模式）。采用PI调节规律及一组适当的PID参数，可使机组减少不必要的调节过程，且运行稳定不会造成负荷的波动，同时可降低设备的油耗减少油泵电机的工作次数。当机组频率波动较大或超过给定频率死区时，采用PID调节规律及适合于调频运行的一组PID参数，控制机组频率稳定在给定频率。同时采用该调节方式，可保证由于线路跳开关使机组转速上升时，调速器进行快速调节不至于造成机组过速。

3.1.2 开胸手术构建二尖瓣反流模型 模型优点是能够通过直接控制二尖瓣附属物研究其各部分对于左室功能的影响；缺点为需要开胸手术，难度较大[10-15]。

经过对几次事件的分析，发现每次发生“远甩”后，调速器都不能按甩负荷流程（见图1）进行调节，当远方甩负荷时，发电机出口断路器也许还在合的位置，而调速器甩负荷流程的主要判据为断路器的分合闸状态，这时如果不给调速器一些判断依据，就会导致机组过速动作。

2 运行情况

从2005年12月开始在下福水电厂安装调试到2006年6月最后一台机组调试完毕并网发电，以及后来的运行过程中，DFWST—100—6.3—Stars型调速器主要的技术指标：转速死区、静态特性曲线线性度误差、随动系统不准确度、协联精度、接力器不动时间等，均能达到部颁标准或厂家规定。在和水轮发电机的水机自动化保护、发电机保护、发电机励磁装置等各回路的协调过程中，可以做到中控室或现场的顺利开、停机控制；各保护均可以正常可靠动作，对水轮发电机的安全运行起到很好的保护作用；且在并网后调节频率变化时对电网无明显的冲击。由于下福电厂的灯泡贯流式水轮发电机组的机械特性和其他原因，在对这种调速器系统的安装调试及维护过程中遇到了一些问题，现在对这些的问题进行讨论，并分析这些问题出现的原因以及解决的方法。

调速器在频率模式时，接收到增加/减少命令，将增加/减少频率给定值；调速器在功率（开度）模式时，接收到增加/减少命令，将增加/减少功率（开度）给定值。控制系统在PI调节的同时，加入了实际积极开度与给定开度的偏差，使机组能快速跟踪给定值。

3 问题及解决方案

3.1 “远甩”问题

（2）3种模式的转换。并网前，机组处于空载状态，此时调速器控制机组跟踪电网频率处于频率调节模式。采用PID调节规律及适合于空载运行的一组PID参数，选用该调节规律可控制机组快速跟踪电网频率，使频率偏差小，便于机组并网。

3.2 原因分析

在同种模式下均有对其它模式给定值的跟踪功能，所以在3种模式切换时，调速器均无扰动。

因此，在经过一段时间的运行后，结合实际情况在程序里加了两个判断依据，一个是单纯靠频率判断（见图2），一个是加入有功的判断（见图3）。前者完全靠频率的判断，当频率超过51.5 Hz时，延时0.8 s动作，即切为转速模式运行，此时，若频率大与50.3 Hz，开度给定值减少2%，再把二开机度（空载）作为导叶开度给定，保证机组不会过速。

  

图1 甩负荷流程逻辑图

3.3 解决办法

也许，正如人们所说，决定我们每个人命运的不是机遇，而是选择。因为你未来的人生之路，就在你的每一次选择中。但抉择之后，我们要做的就是坚持，就像俞敏洪3次考北大，用13年时间坚持做“新东方”一样，坚持做下去便能做出成绩，“熬”出一个伟大的人生。

  

图2 单纯靠频率判断远甩逻辑图

  

图3 加入有功的判断远甩逻辑图

在这着重介绍后者，其判断具体条件是：先判断有功功率反馈无故障，然后要求功率小于800 W（接近空载），导叶开度小于43%（协联点），并且频率大于50.3 Hz。当上述条件都满足时，延时0.2 s，把第二开机度，即空载开度作为导叶开度给定，30%导叶开度作为导叶开限，把调速器的运行方式由开度模式切为转速模式。把30%导叶开度作为导叶开限，是经过结合机组特性及几次试验而确定的，因为导叶开限放太大了，也可能会过速，放太小了也不行，那样的话，频率会低于45 Hz，可能导致励磁系统低频逆变，从而造成事故停机。加了这两个判断依据之后所发生的“远甩”情况，调速器都会根据判断依据迅速的动作将导叶回关至空载状态，这时发电机出口断路器若还在合的位置，机组如果没有灭磁的话可以还带着一部分厂用电，如果这时需要停机可以执行正常的停机流程。

尽管如此，由于远甩情况复杂，调速器判断依据有限，还要避免误判，越高的水头下带满负荷运行时出现远甩过速的几率越大，要在任何情况下调速器都能够使机组不过速动作而压回空载，就要对有功采集的信号稳定性和可靠性有较高的要求，而这又受制于PT的采集是否可靠，PT断线是目前电站发生较多的故障，这样的故障发生就有可能影响到第二个判断的准确和速动性。一旦发生就完全靠频率的判断了，频率超过51.5 Hz时才会动作。

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4 结语

下福水电厂运行10多年来，针对水轮发电机组运行中的技术要求和实际问题，采取理论与实践紧密相结合的研究方法，调节参数的整定根据具体的现场条件来进行试验确定，才能使调速器在实际的应用中得到检验和发展。