霍邱县西湖排灌站新老励磁更改后应用对比分析

霍邱县西湖排灌站新老励磁更改后应用对比分析

李大付

霍邱县排灌总站安徽霍邱237400

摘要：霍邱县排灌管理总站西湖站，地处淮河临淮岗洪水控制工程上游1公里处，该站1966年兴建，1969年投入运行，设计排涝进水位为18.0m，排涝出水位25.2m，设计灌溉进水位16.5m，灌溉出水位为22.8m。实际排涝面积142KM2，灌溉0.54万亩，是一座排涝为主，灌溉为辅的泵站。站内装有1.6HLQ-7混流全调节泵及配套同步电机TDL800-24/250型11台，总装机容量8800KW。该站先后在1975年、1982年、1994年开展维修，但受资金及技术限制，没有真正改变机组运行病态。后经2004年和2011年2015年三次更新改造，更换了新机组和励磁设备，彻底改变了机组带病运行状态，本文主要对WKLF-11型微机全控励磁设备和老晶闸管励磁设备进行应用对比分析。

关键词：排灌；新老励磁；应用分析

1、老的晶闸管励磁设备存在的问题

由于老晶闸管励磁设备全是模拟线路加之元器件老化，还存在着设计缺陷，经常工作时遇到以下问题：

（1）机组起动问题。起动脉振声音异常，起动绕组开焊、起动时间过长使绝缘老化严重、过早投励或机组加速至亚同步转速不投励，使机组起动失败等。

（2）运行可靠性问题。因元器件故障引起失步跳闸、电网电压变化或负载变化引起失步强烈脉振跳闸、灭磁电阻在运行中经常带电甚至烧毁、直流励磁机故障时跳闸、环境温度变化和振动时励磁输出波动大等。

（3）故障问题。设备故障多，缺少专业技术人员。设备发生故障，难以维修，不仅费工误时，而且影响正常排涝抗旱。

（4）通信问题。老式晶闸管励磁设备是模拟电路，由分立元件构成，无数字元件，没有通信接口，无法与上位机通信，不符合无人或少人值班运行要求。

2、更新改造过后

2.1新WKLF-11型励磁设备控制原理

为了保障抗旱排涝工作正常进行，必须解决老晶闸管励磁设备存在问题，从2004-2015年间间断性的进行改造和更换，先后选用了WKLF-11和LZK-3G型同步电机励磁装置，本文以WKLF-11励磁装置作应用对比分析，WKLF-11励磁装置采用全控整流桥方式，全数字励磁调节。为了提高同步电机及机组的动态稳定性，减少电机由于电网或负载等突然波动而导致电机失步的机率，确保机组运行的连续性与稳定性，在WKLF-11型砺磁装置中，引入了转子励磁电流负反馈与定子功率因数负反馈相结合的双闭环调节系统。从而使整机的性能指标大大提高，具体表现在：①供给励磁系统的低压380V电源发生波动时，励磁调节器内环（电流环）能迅速作出反应，自动调整可控硅触发导前角，使励磁电流基本保持稳定（恒等于给定值）。②在励磁绕组直流电阻随温度变化时，励磁调节器内环将自动改变可控硅触发导前角，维持励磁电流恒定（恒等于给定值）。③同步电机定子供电电源和负载发生波动时，励磁调节器的外环（功率因数环）迅速作出反应，自动加大或减小励磁电流给定值，在一定范围内（电机不长时超额运行）保持同步电机功率因数恒定。

在装置的主机箱面板上，设有开/闭环控制钮，当旋钮置于开环位置时，外环退出运行，励磁调节器为恒励磁电流调节；当旋钮置于闭环位置时，功率因数环和电流环同时投入，只是在某些故障状态时（如PT回路断线）功率因数环才退出运行。

在开、闭环状态下，控制方法不同。控制原理图如下：

本装置均为全数字式闭环调节，并引入了比例积分（PI）调节器，使系统在保持良好的稳定性的同时，具有较好的动态性能。PI调节器的参数除可理论计算外，还可通过励磁装置的辅件—RW2型读写控制器进行在线修改，调试十分方便。

为了实现双闭环励磁调节，在可控硅整流主回路，触发脉冲形成及放大电路，单片机及其外围电路，信号测取电路等硬件的支掌下，配置合理的保护类软件、测量运算类软件、控制类软件程序。为了使主机具有更高的可靠性，在WKLF-11型励磁装置中，控制部分设置了两个完全相同的通道，分主/备运行，每个通道除配有完成双闭环励磁控制的所有软硬件外，还设有故障巡检、定位、报警和自动切换功能，使整机具有极高的运行可靠性。

2.2.WKLF-11型励磁装置主要性能和特点

（1）起动控制性能好。能消除电机启动脉振，能使电机异步启动过程平稳快速，可满足电机降压和全压启动，投励无冲击，能迅速准确捕捉到滑差实现真正准角投励。

（2）运行可靠性大步提高

WKLF-11型励磁装置具有两套独立的微机调节控制通道，每个通道均能设置为自动（闭环）和手动（开环）运行，可人为指定其中一套为工作通道，备用通道自动跟踪工作通道，在工作通道发生电源故障、硬件故障和软件故障时自动切换备用通道，而且切换平稳无抖动。采用内外环，双闭环励磁调节系统，充分保证在外部扰动时，迅速调节励磁，防止失步，同时功率因数环的调节也能保证电机负载波动或电网电压波动时功率因数恒定运行。

（3）操作、调试、维护简便，故障检测智能化

本装置以数字电路为基础，励磁调节和控制采用微机处理器，消除模拟电位器调整的繁琐和由温度变化带来的励磁漂移，同时具有独特的读写控制器，便于操作维护，在不占用主机的时间下，可自主进行参数设定、修改、调试，全中文界面，通过系统串行通讯，智能化检测定位电源故障、硬件故障及软件故障，在设备发生故障时，根据不同的故障类别，以代码形式传给读写控制器并由读写控制器读出功能翻译成汉字字符，从而直接找出故障点，根据故障情况处理维护，大大的降低现场运行人员的工作水平。

(4)WKLF-11型励磁装置控制器具有标准通信接口，能与上位PC机实现联网通讯

WKLF-11型全控励磁装置采用微机处理器能与上位机进行输入输出信息交换，具有RS-485串行通讯接口并配置MODBUSRTU通讯软件，可以方便的与上位PC机系统连接。上位机可实时显示、记录现场的运行参数，能实现多机热备份，主备用通道间设有自动跟踪装置，可实现通道间无扰动自动切换。同时也可在线设定、修改控制器的实时运行参数，改变其运行的方式。能够满足远程遥信、遥测、遥控.遥调的计算机集散控制功能要求。大大减少了整机操作、运行和维护的工作量。

结束语

通过更改前后对比发现，WKLF-11型全控微机励磁装置彻底解决了老晶闸管励磁装置存在的起动脉振，投励滑差捕捉不到，投励冲击，运行中起动电阻发热，半控桥失控时励磁变压器发热甚至烧毁等问题，能实现闭环调节和控制，可使同步电动机和供电网络的动态稳定性加强，无功分配优化，还具有失步保护和不减载自动再同步性能，以及老励磁不能实现的控制，限制、保护和自诊断恢复功能。真正实现了机组运行安全、节能、高效的目标，为西湖站排涝抗旱增产增效。

参考文献：

北京前锋电子应用公司WKLF-11全控励磁装置手册