介紹幾種實(shí)用的農(nóng)村小水電自動(dòng)化改造方案

              深圳市國(guó)電旭振電氣技術(shù)有限公司

                   總工程師     李家朋

     我國(guó)的農(nóng)村小水電雖然總裝機(jī)容量不大，但數(shù)量很多，而且普遍自動(dòng)化程度低，發(fā)電質(zhì)量低，“勞動(dòng)強(qiáng)度”大，有進(jìn)行自動(dòng)化改造的廣闊空間和實(shí)際需求。但實(shí)際調(diào)查的結(jié)果很多農(nóng)村小水電業(yè)主對(duì)自動(dòng)化改造并不特別感興趣，原因可能有很多，有觀念上的，有信息上的，有資金上的…等等，我認(rèn)為最主要的是還沒有一種特別實(shí)用的適合農(nóng)村小水電普遍技術(shù)水平的自動(dòng)化改造方案。（案例1、案例2、案例3見附錄）。

    我公司通過多年研發(fā)中小型發(fā)電控制設(shè)備，形成了系列化的自動(dòng)化產(chǎn)品。有同期裝置、勵(lì)磁裝置、發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置、數(shù)字電位器、功率適配器、功率因素控制與信息采集器等一系列產(chǎn)品。用他們可以組合出一系列可高可低、可繁可簡(jiǎn)的自動(dòng)化改造方案。下面允許我介紹一下我們公司的系列產(chǎn)品特點(diǎn)和各種組合的自動(dòng)化改造方案：

• 產(chǎn)品特點(diǎn)：
  1. 同期裝置：
     1. PTQ2000A1，中擋同期裝置，單通道，有線路同期功能。適合中小型發(fā)電機(jī)和變電站，不少用戶用于大型發(fā)電機(jī)組，快速、準(zhǔn)確、可靠性高。可單獨(dú)作為發(fā)電機(jī)的調(diào)速器用。
     2. PTQ2000B1，中擋同期裝置，單通道，同期成功后變成發(fā)電機(jī)過流、過壓保護(hù)器。適合中小型發(fā)電機(jī)，性能與PTQ2000A1相當(dāng)。
     3. PTQ2000C，高端同期裝置，包括PFX-1分線器、PTX-1R通訊盒，最多八個(gè)通道，可以任意指定為發(fā)電機(jī)或線路同期，采用國(guó)際上通用的《Modbus》通訊規(guī)約，可以遠(yuǎn)距離監(jiān)控。適合大型發(fā)電機(jī)組和變電站。我們可以提供上位機(jī)軟件。
     4. PTQ2007，低端同期裝置，去除了調(diào)壓、調(diào)速功能，保留了最核心同期功能，有極高的性價(jià)比。開孔尺寸與PTQ2000A1、PTQ2000B1同。
     5. PTQ2008D，高端同期裝置，中文菜單顯示，包括PFX-1D分線器、PTX-1R通訊盒，最多八個(gè)通道，可以任意指定為發(fā)電機(jī)或線路同期，采用國(guó)際上通用的《Modbus》通訊規(guī)約，可以遠(yuǎn)距離監(jiān)控。適合大型發(fā)電機(jī)組和變電站。
  2. 勵(lì)磁裝置：

1）PXL-1A，密封型，單相半控橋，額定電流6A，最大輸出電壓100V，有“無功調(diào)差”功能，可以并機(jī)運(yùn)行。適合于野外和船用柴油發(fā)電機(jī)組。

2）PXL-1B，密封型，IGBT控制，額定電流8A，最大輸出電壓200V（三相半波整流），有“無功調(diào)差”功能。最大特點(diǎn)是有非常優(yōu)良的恒壓特性，可以在頻率的激烈變化中（35HZ～120HZ）保持電壓恒定。適合于小型風(fēng)力發(fā)電和頻率變化激烈波形畸變嚴(yán)重的柴油發(fā)電機(jī)組。

3）PXL-3，單相半控橋，額定電流12A，最大電流20A，最大輸出電壓100V，帶勵(lì)磁開關(guān)。并網(wǎng)前工作于“恒壓”模式，有自動(dòng)電網(wǎng)電壓跟蹤功能。并網(wǎng)后工作于“恒勵(lì)磁電壓”+ “無功調(diào)節(jié)”模式。裝置自動(dòng)鎖定“無功電流”，具有間接的“恒功率因素”控制能力。不怕電網(wǎng)電壓的瞬間變化和長(zhǎng)期變化，自動(dòng)化程度高，可以作到無人值守或少人值守。適合于中、小型無刷機(jī)組。注：如果采用直流屏或小型UPS作獨(dú)立供電（裝置本身工作電源）時(shí)具有最優(yōu)良的品質(zhì)。

4）PXL-4，單相全控橋，額定電流16A，最大電流25A，最大輸出電壓200V，當(dāng)外接可控硅時(shí)（加勵(lì)磁變壓器）額定電流可以到160A，最大電流250A。有RS485通訊接口，帶勵(lì)磁開關(guān)。有孤網(wǎng)（并機(jī)）工作方式和并網(wǎng)工作方式。孤網(wǎng)方式功能與PXL-1A相同，但功率大一些。并網(wǎng)方式功能與PXL-3相同，同樣功率大一些，但有遠(yuǎn)距離監(jiān)控功能。適合于中、小型無刷機(jī)組，外接可控硅時(shí)也可以用于中、小型有刷機(jī)組。

5）PLC-1通用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，IGBT控制，額定電流16A，最大電流25A，最大輸出電壓200V（三相半波整流），當(dāng)外接IGBT時(shí)額定電流可以到200A，最大電流300A（加勵(lì)磁變壓器、三相全波整流）。有RS485通訊接口，并網(wǎng)前工作于“恒壓”模式，有自動(dòng)電網(wǎng)電壓跟蹤功能。并網(wǎng)后工作于“恒功率因素”模式。不怕電網(wǎng)電壓的瞬間變化和長(zhǎng)期變化，自動(dòng)化程度高，有遠(yuǎn)距離監(jiān)控功能，可以作到無人值守或少人值守。適合于中、小型無刷機(jī)組，外接IGBT時(shí)也可以用于中、小型有刷機(jī)組。

6）PLC-1F風(fēng)力發(fā)電勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，IGBT控制，額定電流16A，最大電流25A，最大輸出電壓200V（三相半波整流），當(dāng)外接IGBT時(shí)額定電流可以到200A，最大電流300A（加勵(lì)磁變壓器、三相全波整流）。有RS485通訊接口，有非常優(yōu)良的恒壓特性，可以在頻率的激烈變化中（30HZ～120HZ）保持電壓恒定。適合于中、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

3．發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置：

1. PLB-1發(fā)電機(jī)過流、過壓保護(hù)器，具有過流、過壓、欠壓保護(hù)功能。過流保護(hù)采反時(shí)限特性，自動(dòng)測(cè)量顯示最大的一相電流值，欠壓保護(hù)可以取消。數(shù)字顯示，故障時(shí)顯示自動(dòng)停留在故障點(diǎn)上，一組繼電輸出負(fù)責(zé)跳閘。這是我公司針對(duì)過去中、小型發(fā)電機(jī)的過流、過壓保護(hù)大多采用多個(gè)繼電器組合，成本高、性能不可靠而開發(fā)出來的，有專利，是國(guó)內(nèi)最早開發(fā)此類產(chǎn)品的廠家。
2. PLB-2發(fā)電機(jī)綜合保護(hù)器，具有過載、過流、短路三段反時(shí)限保護(hù)，會(huì)根據(jù)并網(wǎng)與否（有載與否）處理過壓、欠壓、過速、欠速、飛車故障。同樣自動(dòng)測(cè)量顯示最大的一相電流值，欠壓、過速、欠速可以取消。數(shù)字顯示，故障時(shí)顯示自動(dòng)停留在故障點(diǎn)上。二組繼電輸出，一組負(fù)責(zé)跳閘，另一組負(fù)責(zé)關(guān)“調(diào)速器”。
3. PLB-2B 400HZ發(fā)電機(jī)專用保護(hù)器，同樣具有過載、過流、短路三段反時(shí)限保護(hù)和過壓、欠壓保護(hù)。不設(shè)過速、欠速、飛車保護(hù)，但可以測(cè)量和顯示頻率。二組繼電輸出，一組“過流”，一組“過壓”。
4. PLB-3電力綜合保護(hù)器，三相電流分別測(cè)量顯示，其他功能與PLB-2相當(dāng)。但繼電輸出方式特別，有三組繼電輸出，兩種輸出模式。一種是“過流”、“過壓”、“過速”分開輸出；另一種是按功能分類組合輸出“跳閘”、“減速”、“報(bào)警”信號(hào)。PLB-3除了可以用于發(fā)電機(jī)保護(hù)外，還可以用于普通電力系統(tǒng)的保護(hù)。

4．?dāng)?shù)字電位器：

PDW-1A，PDW-1B，PDW-1C，PDW-1D型數(shù)字電位器和PDW-1N負(fù)輸出模塊是我公司首先發(fā)明，有專利保護(hù)，專為各種需要給定、調(diào)節(jié)的設(shè)備配套的部件，完全代替多圈電位器。具有高可靠、高精度、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，而且容易接受其他控制設(shè)備的控制。A、B、C、D型的區(qū)別是上電復(fù)位和外（跳閘）復(fù)位時(shí)的初始輸出電壓不同。可以用于模擬勵(lì)磁、傳動(dòng)機(jī)械和各種物理量（溫度、電流、電壓…）的給定。

5．功率適配器：

PGS-1功率適配器，IGBT控制，是孤網(wǎng)發(fā)電必需的控制設(shè)備。基于能量平衡的思想，采用頻率、電壓雙因素控制，同時(shí)具有“調(diào)速”和過流、過壓保護(hù)功能。適合于西南地區(qū)、東南亞各國(guó)特別是多島嶼國(guó)家不便聯(lián)網(wǎng)的孤網(wǎng)發(fā)電。

6．功率因素控制與信息采集器：

PWG-1C功率因素控制與信息采集器是一種輔助的多功能控制設(shè)備，主要是配合沒有“恒功率因素控制”的普通勵(lì)磁調(diào)節(jié)器使用。除了恒功率因素控制外，還具有過流、過壓保護(hù)功能。除此之外，控制器還可以作為信息采集的平臺(tái)，通過RS-485通訊將發(fā)電機(jī)的電壓、電流、功率因素、頻率、有功功率、無功功率等發(fā)送到上位機(jī)或系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中去。

• 各種自動(dòng)化改造方案：

有了以上介紹的產(chǎn)品作為平臺(tái)可以組合出各式各樣的自動(dòng)化改造方案來，下面從簡(jiǎn)單到復(fù)雜我們介紹幾種典型的改造方案：

1．PTQ2007同期+PXL-3（PXL-4）勵(lì)磁+PLB-1保護(hù)，此方案中PTQ2007同期和PLB-1保護(hù)都是低價(jià)位的，PXL-3和PXL-4勵(lì)磁是同檔次的，只是輸出電流、電壓不一樣，適合于小容量的無刷發(fā)電機(jī)組。此方案中雖然價(jià)位低，但由于采用了高性能的PXL-3或PXL-4勵(lì)磁，同樣可以作到少人值守。

2．PTQ2000A1（PTQ2007）同期+PXL-3（PXL-4）勵(lì)磁+PLB-2（PLB-3）保護(hù)。此方案中，當(dāng)需要調(diào)速時(shí)選PTQ2000A1，不需要時(shí)可選PTQ2007。另外由于采用了PLB-2或PLB-3保護(hù)器，有防“飛車”功能，甩負(fù)荷后可以自動(dòng)關(guān)水（用跳閘信號(hào)也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)水，但有誤區(qū)）。一般可以作到無人（或少人）值守。適合于中、小容量的無刷發(fā)電機(jī)組。

3．PTQ2000A1同期+PXL-4全數(shù)字全橋勵(lì)磁裝置外接可控硅（PLC-1外接IGBT）勵(lì)磁+PLB-2（PLB-3）保護(hù)。此方案適合中、小容量的有刷發(fā)電機(jī)組。

4．保留原模擬的可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，配PWG-1C功率因素控制與信息采集器和PDW-1（B、C）的數(shù)字電位器，形成具有“恒功率因素”控制模式的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。再配合PTQ2000A1（PTQ2007）同期 +PLB-2（PLB-3）保護(hù)可以構(gòu)成完整的自動(dòng)化改造方案。也能作到無人（或少人）值守。

5．任何需要聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的發(fā)電站改造方案中，都可以用PWG-1C作為基礎(chǔ)的信息采集器，再配合上位機(jī)軟件，可以采集到發(fā)電機(jī)的電壓、電流、功率因素、頻率、有功功率、無功功率等，進(jìn)而可以建立每個(gè)發(fā)電機(jī)的檔案。

還可以有其他組合方案，主要是看用戶的實(shí)際需求以及老設(shè)備的剩余價(jià)值和使用情況，靈活掌握。

附錄：

案例1：江西某山區(qū)電站，裝二臺(tái)200KW的發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁為某老牌企業(yè)的模擬可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，工作一直比較可靠，操作工為夫婦倆，按說人員應(yīng)該比較穩(wěn)定。不料當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)變化頻繁，操作人員必須隨時(shí)關(guān)注功率因素的變化，隨時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁給定（不然可能產(chǎn)生“進(jìn)相”，甚至過流跳閘）。白天尚可，夜晚不厭其煩，一月、二月尚可，常年累月必然崩潰！夫婦倆不斷叫喊，要求離開，老板無奈，只好不斷求助于某企業(yè)，某企業(yè)無奈，只好求助于我們，用他們的交通工具載上我們的技術(shù)人員，拆掉他自己的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，換上我們的PXL-4勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，經(jīng)過一晚上的運(yùn)行，夫婦倆大悅：“重新找到了49年的感覺”。一直到現(xiàn)在該調(diào)節(jié)器仍在可靠的運(yùn)行中。

案例2：廣東某新電站，裝二臺(tái)幾百KW的發(fā)電機(jī)，原勵(lì)磁為傳統(tǒng)的模擬可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，該電站附近有大的用電戶，隨著該用電戶的大型設(shè)備的投、切，電網(wǎng)電壓激烈波動(dòng)，造成發(fā)電機(jī)無功電流大幅擺動(dòng)，經(jīng)常造成發(fā)電機(jī)過流跳閘，最多時(shí)一天跳閘4次，而且功率因素極不穩(wěn)定，發(fā)電質(zhì)量很差。該電站通過原勵(lì)磁廠家找到我們，換上我們的二臺(tái)PXL-3勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，用組合方案2改造，立即解決了這個(gè)難題。

案例3：江西上饒某電站，裝二臺(tái)（400，250）KW的發(fā)電機(jī)，跟案例1相同的原因通過原勵(lì)磁廠家找到我們，我們的技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)值班人員休息的床邊裝有一個(gè)電表和二個(gè)按鈕，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員說這樣夜晚可以不用起來，在朦朧中大體調(diào)節(jié)一下勵(lì)磁，合適不合適就管不了啦。經(jīng)過我們用組合方案2的改造提高了發(fā)電質(zhì)量，解放了值班人員的壓力，據(jù)他們老板說發(fā)電量也提高了10%以上。關(guān)于提高了發(fā)電量之說，一開始我并不完全相信，但經(jīng)過較長(zhǎng)一段時(shí)間的運(yùn)行，證明此說是真實(shí)的。我分析功率因素穩(wěn)定了，有助于提高發(fā)電機(jī)的效率和充分利用發(fā)電機(jī)的能力。電話：13728766893聯(lián)系人：湯亞紅網(wǎng)址：www．szgdxt．com  QQ：463949862@qq．com