蔡江
四川马回电力股份有限公司四川南充 637000
摘要：随着时代的发展，我国能源方面正在进行激烈的技术革新，其中，水力发电已经成为了能源革命的主力军，而作为水力发电主要生产工具的水轮发电机组启停频繁，容易对推力瓦造成破坏。本文通过对相关文献进行查阅，对柔性电力制动控制技术的基本理论、硬件配置进行了简要阐述，结合相关科学理论知识，最终得出了柔性电气制动控制技术的控制流程与应用效果。希望本文能够在一定程度上促进我国水利发电技术的升级。
关键词：水力发电；PLC；柔性电气制动
引言：水力发电机组具备在电力系统中调峰调频的灵活性，能够辅助调节航运、泄洪。但是其本身启停机组次数过于频繁，机组丛解列到停机整个过程长期保持低转速运行，为了缩短低转速运行时间，技术人员必须想办法增加对发电机组的制动，在过去一段时间里，水力发电机组的制动方式多为机械振动，无法满足当前背景下的制动和需求，因此，复合型制动措施逐渐提上了历史舞台，成为了水力发电企业青睐的重要方式。
1 柔性电气制动控制技术的基本理论
1.1电气制动的原理
电气制动的原理如下：发电机通过电枢反应，将自身的动能转换为热能，从而达到制动的效果。具体来说，在实践中，机组在完成解列后期，励磁系统会自动消磁使机组空转，此时，机端三相的断路开关合闸，励磁系统给转子加磁，定子电枢短路电流，当外部电流经过时，会给发电机组提供一个反向电磁力矩，从而起到制动作用，使发电机组正常制动停止运行。
1.2柔性电气制动的特点
柔性电器制动主要具备一下几个重要特点：（1）可控性。柔性电器制动本身是采用励磁系统调节器进行工作的，能够使调节器在机组解列后转换模式，进行电气制动，通过这种方式可以实现对机组制动的有效控制，具备一定程度的可控性。（2）自动化程度高。柔性电气制动所采用的励磁系统功率柜能够同时支持励磁电流与制动电流一同工作，不需要占用更多的额外空间。（3）成本低。柔性电气制动系统在检修过程中可以直接帮助水电发动机进行干燥，能够节省运维检修过程中的人力、物力成本，有助于提升企业经济效益。
2 柔性电气制动控制技术的硬件配置
2.1 断路器
断路器是柔性电器制动控制技术的重要组成部分，在实践中主要起到连接与分断的作用。具体来说，断路器的工作方式如下：（1）在机组正常开机过程中，励磁断路器QL1处于合闸状态。（2）在机组解列之后，励磁断路器处于分闸状态。（3）分闸、合闸信号由PLC发出。（4）在机组短路后，制动断路器 QL2处在正常工作状态，对制动变压器和功率整流进行控制。（5）制动断路器的分闸、合闸信号也是由PLC发出[1]。
2.2 励磁系统
励磁系统能够帮助水轮发电机组调节功率柜，并整流出制动电流，属于柔性电气制动控制技术的核心组件。具体而言，励磁系统主要有多个部分共同组成，主要包括调节器、切换柜、制动变等。在工作过程中，励磁系统可以全自动进行操作，对控制通道进行调节。但是在对励磁系统进行试验或励磁电流控制时，手动模式是更加合理的处理方法[2]。
2.3 切换单元
切换单元是柔性电气制动控制系统的重要硬件结构，在正常情况下，通过在励磁系统中配置切换单元能够实现常规作用。在机组解列之后，合理运用切换单元能够使系统进入电制动模式，从而使发电机组顺利完成制动。通常来说，这些动作都需要具备较强计算能力的PLC辅助完成。
3 柔性电气制动控制技术的控制流程
3.1 事前控制步骤
柔性电气制动系统在正式投入使用前，应该进行一系列的事前控制步骤，并进行信号检测，在正常工作情况下，将水力发电机组进行解列。首先，PLC控制系统远程发送指令，相对应的励磁调节部分接收到指令后，由其调节单元完成灭磁工作，灭磁工作完成后，LCU系统也不能够直接向励磁系统发放制动信号，而是应该提前满足以下条件：（1）发电机组解列停机之后，相应的断路器分闸，这一信号经由信号传输系统直接传递到中央控制LCU系统内部，中央控制系统再通过信号传递到励磁系统中，最终由PLC输入部分接受这一信号。（2）中央控制LCU系统将停机信号发送到机组励磁系统中，由PLC系统输入部分检测接收机组停机信号[3]。（3）机组调速器等系统向中央控制LCU系统传输机组导叶全部关闭信息。（4）机组继电保护没有报告解列灭磁故障，并将相应信号传输给中央控制LCU系统。（5）水轮发电机组转速测量器将测量出的信息传递到中央控制LCU系统中，中央控制系统将转速相应降低，在转速达到原来的60%后，信号会自动传递到励磁系统中，最终由PLC输出部分接受这一信号并进行相应的监测工作。
3.2 主要控制流程
中央控制LCU系统向励磁系统发送制动信号，再由励磁系统向调节单元进行传递。换单元的PLC检测到所有前置条件之后，会自动对其进行判断，在所有前置条件满足要求之后，PLC系统就会执行对应操作，其基本流程如下：（1）闭锁继电保护系统。其目的是为了阻止设施报警，阻碍控制流程正常进行。（2）闭锁之后，系统会分断切换单元内部的励磁断路器QL1。（3）合闸三相短路接线断路器，在确认励磁断路器QL1、断路器RES都结束任务之后，PLC控制QL2合闸。（4）外部断路器完成操作之后，PCL控制励磁调节单元转为电制动模式，进而输出相应的励磁电流，产生电磁力矩，最终完成制动作业。
4 柔性电气制动控制技术的应用效果
本文以实际工程中的实际案例为例子，对其实际应用效果进行探讨。
某水电站1号机组从灭磁到机组制动全过程一共经过了143.21秒，其中电气制动时间为92.37秒。根据以上数据可以得知，柔性制动系统在一号机制动过程中发挥了重要作用，使其能够平稳制动，这一情况不仅保护了机组本身，还缩短了停机时间，提升了电站能够获取到的经济效益。这也有助于我国水力发电自动化程度的提升。图1为现场1号机组停机时间。图2为现场1号机组电气制动时间[4]。
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图1·现场1号机组停机时间
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图2·现场1号机组电气制动时间
结论：纵观全文，通过对水力发电机组柔性制动系统及其实际工作环境表现的研究可以发现，柔性制动系统在实际工作中发挥出了预期效果，能够与机组本身具备的机械制动系统巧妙配合，进而提升整体机组制动效果。这一复合型制动系统具备时间断、安全保障高的特点，值得相关单位进行学习与推广。此外，这一柔性制动系统还能够提升电站的自动化程度、降低生产成本，进而提升其经济效益，是我国新能源产业发展的重要成果，有着较大的应用空间。
参考文献：
[1] 李土钦. 柔性电气制动控制技术在水力发电中的应用[J]. 现代制造技术与装备, 2020, v.56;No.286(09):203-204+213.
[2] 蒋金花, 楚东明, 荆旭东. 浅谈电气工程及其自动化技术在水电站中的应用分析[J]. 水电水利, 2019, 003(012):P.96-97.
[3] 陈波. 自动化控制技术在水力发电中的应用[J]. 计算机产品与流通, 2020(07):69-69.
[4] 陈均超. 自动化控制技术在水电厂运行中的应用[J]. 中国高新科技, 2020, No.73(13):98-99.