湖北能源集团房县水电公司三里坪水电站 湖北省十堰市 442100
摘要：近年来，在社会经济不断进步的背景下，我国加快了水电站建设，提高了电能可靠性，并实现了环境及生态保护，对于实现长期可持续发展起到了促进作用。在这种情况下，提升水电站运行可靠性具有重要意义。本文进行抽蓄电站直流系统配置和运维调研，进行了缺陷统计分析，制定针对性预防措施，为直流系统运维及设备升级改造提供参考。
关键词：水电站；直流系统；安全运行
引言
水处理系统在各类工厂中担任重要角色，为工厂各设备及人员提供生产生活用水。以某水电站为例，其水厂为水轮发电机组提供主轴密封用水，并承担消防用水及生活用水的供应。若水厂控制回路故障，导致供水中断，影响水轮发电机组正常运行，造成机组停机、甩负荷等一系列严重后果。因此，为提高水厂安全、经济运行水平，设计一个更具有安全性能水电站水处理设备直流系统具有相当的必要性。
1直流系统的构成与运行
水电站在构建直流系统的过程中，拥有蓄电池两组和直流电源屏五面。在电站中控室当中是布置直流电源屏的地点。在这些直流电源屏当中，拥有两面整流充电屏，其具有较强的高频性，还包含一面直流电源进线屏和两面直流馈线屏；而在蓄电池室当中是布置两组蓄电池的主要地点，每组有103个蓄电池组成，共拥有300Ah和220V的容量。同时，该蓄电池为铅酸蓄电池，在应用过程中拥有免维护性和较强的密封性。直流系统在本水电站中拥有两段母线，不同母线能够对不同的蓄电池进行连接，同时，还存在一些直流电源，其经过了高频整流，为400V母线。在该系统正常运行过程中，不同母线的运行是分段的，断开位置是母联开关的主要位置，直流负荷的供电需要在不同母线的充电机下得以实现，同时可以将浮充电现象作用于不同位置的蓄电池组。在日常运行过程中，如果交流失电现象产生于一侧蓄电池组当中，或者该侧充电机停止运行以后，需要合上母联开关，而全水电站的供电需要由另一侧充电机来完成，同时继续将浮充电作用于两端的蓄电池当中。在检测及监控直流系统运行状况的过程中，水电站应用了JKQ—3000B集中监控器，主要监控方式为分散式，促使实时监控在蓄电池组、充电机及绝缘中得以实现，与此同时还可以成为重要的电站媒介实现信息的传递，促使相关工作人员能够远程进行直流系统的监督和测控。开关电源模块在充电机当中具有智能高频的特点，并能够实现380V、50Hz的交流输入和220V、10A的标称输出，至少留一个充电机并联作用于不同直流母线当中。其运行过程中的主要原理为：在滤波和三相整流的作用下，将三相交流转变成直流，在全桥交换电路作用的基础上，实现了从直流向高频交流的转换，主变压器在应用过程中可以对高频交流进行隔离，保证直流输出过程中更加具有稳定性。
2直流系统优化方式研究
2.1将单一24V直流电源改造为双直流电源
增设一路24V直流电源，其交流侧与原直流电源取自不同回路，以保证交流侧供电可靠性。两路直流电源出口处通过二极管并接，连接至新增直流端子母排，在保证直流侧供电可靠性的同时，排除直流电源出线端子因接线过多而导致的接线松脱、短路等风险。当其中一路直流电源故障失电时，另一路直流电源可继续供电。
2.2将PLC电源模块单一电源供电改造为双电源供电
增设一路交流220V电源，并与原PLC电源模块电源通过双电源开关，形成电源互为备用。当一路交流电源故障失电时，双电源切换开关自动切换至正常回路供电，保证PLC电源模块及CPU供电的持续性。将双电源开关辅助触点信号通过电缆直接送至监控系统LCU，当主用电源回路发生故障切换至备用电源回路供电时，中控室运行人员收到故障报警，检修人员可及时赴现场对故障交流回路进行检查处理。
2.3增设电源监视继电器
2.3.1增设直流电源出口电压监视继电器
增设一路直流电源后，在#1、2直流电源出口处各安装一个直流继电器，作为直流电源监视。取继电器常开节点进行串联，且节点信号通过电缆直送至监控系统LCU。正常情况下，两个继电器均吸合，常开节点均处于闭合状态，电压信号送至LCU后，中控室显示水厂直流电源正常。若任一直流电源发生故障后，由于其出口二极管的反向截止作用，备用直流电源电压无法返送至继电器线圈，继电器节点断开，电压信号无法传输至LCU，中控室接收到故障报警。
2.3.2增设PLC电源模块电压监视继电器
在PLC电源模块直流侧安装一个直流继电器，作为直流电源监视。取继电器常开节点电压信号直接通过电缆送至监控系统LCU。故障原理同上述直流电源出口电压监视继电器故障原理。
2.3.3增设控制系统进线电源电压监视继电器
在控制系统进线开关下级装设一个交流继电器，当进线电源故障后，继电器节点电压信号无法传输至LCU，监控系统上反应故障报警信息。增加24V直流电源模块PWR2、二极管、电源监视继电器KA4J，项目技术改造后电气图，如图2所示。
2.4增设数字量通道至监控系统LCU
2.4.1增设水泵运行状态信号通道
水厂全部水泵运行状态信号均为数字量，并送至PLC数字量输入模块，当水泵异常停运时，信号通过PLC通讯至监控系统LCU。PLC失电后，此类信号将无法送出。取各水泵电气一次回路主接触器常开辅助节点，将节点电压信号通过电缆直送至监控系统LCU，在全部直流供电回路及PLC均失电的极限故障情况下，仍能将故障信号送至中控室。
2.4.2增设液位报警信号通道
水厂各水池液位报警数字量信号均通过PLC通讯至监控系统LCU，同样存在PLC失电后报警信号无法送达等问题。取各水池液位计备用报警信号节点，将节点电压信号通过电缆直送至监控系统LCU。在PLC故障失电后，液位报警信号仍能正常送达。
2.5增设模拟量通道至监控系统LCU
水厂液位信号均为模拟量并送至PLC模拟量输入模块，并通过PLC通讯至监控系统LCU，中控室监控系统上可显示实时水位。PLC故障失电后，此类模拟量信号无法实时传输，信号中断后，中控室实时水位显示将停留在PLC失电前瞬间数值，易造成误判。增设一组液位计模拟量通道由电缆直连至监控系统LCU，在PLC故障失电情况下，中控室仍能正常读取各水池液位实时数据，对故障处理做出正确布置。
3预计成效
（1）提高操作安全性。可自动运行实现投、退功能，降低操作人员的操作安全风险。（2）操作简单。操作时只需一人控制即可实现其投、退功能，节约了人力资料成本，提高了工作效率。（3）结构简单，便于检修，维护成本低。该装置三合一减速箱与锁定梁采用螺栓连接，方便拆卸，便于后期的检修跟维护。（4）推广价值较高。该装置不需对原有的锁定梁进行改造，因此在现有技术下如需实现锁定梁的自动位移功能，只需增加连接底板、三合一驱动装置、齿轮及齿条即可实现，改造较为简便，具有较高的推广价值。
结束语
在自动化控制设备运行中，现场或技术管理人员应掌握设备的基本原理，在实际问题中科学分析，研究合理的解决方案。水厂直流系统作为其控制回路中最为关键的一部分，其稳定性应予以高度重视，本文阐述的提高水电站水厂设备直流系统可靠性施工措施及工艺，具有良好操作性，可扩展性，为同类型水处理设备直流系统优化研究提供参考实例。
参考文献：
[1]李立秋.天荒坪抽水蓄能电站闸门系统介绍[J].水电站机电技术，2002，25（2）：12-13.
[2]文兴.平板闸门精确控制信号改造[J].中国设备工程，2018（19）.