发布日期：2025/2/15

             介绍几种实用的农村小水电自动化改造方案

              深圳市国电旭振电气技术有限公司

                   总工程师     李家朋

 

     我国的农村小水电虽然总装机容量不大，但数量很多，而且普遍自动化程度低，发电质量低，“劳动强度”大，有进行自动化改造的广阔空间和实际需求。但实际调查的结果很多农村小水电业主对自动化改造并不特别感兴趣，原因可能有很多，有观念上的，有信息上的，有资金上的…等等，我认为最主要的是还没有一种特别实用的适合农村小水电普遍技术水平的自动化改造方案。（案例1、案例2、案例3见附录）。

    我公司通过多年研发中小型发电控制设备，形成了系列化的自动化产品。有同期装置、励磁装置、发电机保护装置、数字电位器、功率适配器、功率因素控制与信息采集器等一系列产品。用他们可以组合出一系列可高可低、可繁可简的自动化改造方案。下面允许我介绍一下我们公司的系列产品特点和各种组合的自动化改造方案：

• 产品特点：
  1. 同期装置：
     1. PTQ2000A1，中挡同期装置，单通道，有线路同期功能。适合中小型发电机和变电站，不少用户用于大型发电机组，快速、准确、可靠性高。可单独作为发电机的调速器用。
     2. PTQ2000B1，中挡同期装置，单通道，同期成功后变成发电机过流、过压保护器。适合中小型发电机，性能与PTQ2000A1相当。
     3. PTQ2000C，高端同期装置，包括PFX-1分线器、PTX-1R通讯盒，最多八个通道，可以任意指定为发电机或线路同期，采用国际上通用的《Modbus》通讯规约，可以远距离监控。适合大型发电机组和变电站。我们可以提供上位机软件。
     4. PTQ2007，低端同期装置，去除了调压、调速功能，保留了最核心同期功能，有极高的性价比。开孔尺寸与PTQ2000A1、PTQ2000B1同。
     5. PTQ2008D，高端同期装置，中文菜单显示，包括PFX-1D分线器、PTX-1R通讯盒，最多八个通道，可以任意指定为发电机或线路同期，采用国际上通用的《Modbus》通讯规约，可以远距离监控。适合大型发电机组和变电站。
  2. 励磁装置：

1）PXL-1A，密封型，单相半控桥，额定电流6A，最大输出电压100V，有“无功调差”功能，可以并机运行。适合于野外和船用柴油发电机组。

2）PXL-1B，密封型，IGBT控制，额定电流8A，最大输出电压200V（三相半波整流），有“无功调差”功能。最大特点是有非常优良的恒压特性，可以在频率的激烈变化中（35HZ～120HZ）保持电压恒定。适合于小型风力发电和频率变化激烈波形畸变严重的柴油发电机组。

3）PXL-3，单相半控桥，额定电流12A，最大电流20A，最大输出电压100V，带励磁开关。并网前工作于“恒压”模式，有自动电网电压跟踪功能。并网后工作于“恒励磁电压”+ “无功调节”模式。装置自动锁定“无功电流”，具有间接的“恒功率因素”控制能力。不怕电网电压的瞬间变化和长期变化，自动化程度高，可以作到无人值守或少人值守。适合于中、小型无刷机组。注：如果采用直流屏或小型UPS作独立供电（装置本身工作电源）时具有最优良的品质。

4）PXL-4，单相全控桥，额定电流16A，最大电流25A，最大输出电压200V，当外接可控硅时（加励磁变压器）额定电流可以到160A，最大电流250A。有RS485通讯接口，带励磁开关。有孤网（并机）工作方式和并网工作方式。孤网方式功能与PXL-1A相同，但功率大一些。并网方式功能与PXL-3相同，同样功率大一些，但有远距离监控功能。适合于中、小型无刷机组，外接可控硅时也可以用于中、小型有刷机组。

5）PLC-1通用励磁调节器，IGBT控制，额定电流16A，最大电流25A，最大输出电压200V（三相半波整流），当外接IGBT时额定电流可以到200A，最大电流300A（加励磁变压器、三相全波整流）。有RS485通讯接口，并网前工作于“恒压”模式，有自动电网电压跟踪功能。并网后工作于“恒功率因素”模式。不怕电网电压的瞬间变化和长期变化，自动化程度高，有远距离监控功能，可以作到无人值守或少人值守。适合于中、小型无刷机组，外接IGBT时也可以用于中、小型有刷机组。

6）PLC-1F风力发电励磁调节器，IGBT控制，额定电流16A，最大电流25A，最大输出电压200V（三相半波整流），当外接IGBT时额定电流可以到200A，最大电流300A（加励磁变压器、三相全波整流）。有RS485通讯接口，有非常优良的恒压特性，可以在频率的激烈变化中（30HZ～120HZ）保持电压恒定。适合于中、小型风力发电机组。

3．发电机保护装置：

1. PLB-1发电机过流、过压保护器，具有过流、过压、欠压保护功能。过流保护采反时限特性，自动测量显示最大的一相电流值，欠压保护可以取消。数字显示，故障时显示自动停留在故障点上，一组继电输出负责跳闸。这是我公司针对过去中、小型发电机的过流、过压保护大多采用多个继电器组合，成本高、性能不可靠而开发出来的，有专利，是国内最早开发此类产品的厂家。
2. PLB-2发电机综合保护器，具有过载、过流、短路三段反时限保护，会根据并网与否（有载与否）处理过压、欠压、过速、欠速、飞车故障。同样自动测量显示最大的一相电流值，欠压、过速、欠速可以取消。数字显示，故障时显示自动停留在故障点上。二组继电输出，一组负责跳闸，另一组负责关“调速器”。
3. PLB-2B 400HZ发电机专用保护器，同样具有过载、过流、短路三段反时限保护和过压、欠压保护。不设过速、欠速、飞车保护，但可以测量和显示频率。二组继电输出，一组“过流”，一组“过压”。
4. PLB-3电力综合保护器，三相电流分别测量显示，其他功能与PLB-2相当。但继电输出方式特别，有三组继电输出，两种输出模式。一种是“过流”、“过压”、“过速”分开输出；另一种是按功能分类组合输出“跳闸”、“减速”、“报警”信号。PLB-3除了可以用于发电机保护外，还可以用于普通电力系统的保护。

4．数字电位器：

PDW-1A，PDW-1B，PDW-1C，PDW-1D型数字电位器和PDW-1N负输出模块是我公司首先发明，有专利保护，专为各种需要给定、调节的设备配套的部件，完全代替多圈电位器。具有高可靠、高精度、长寿命的特点，而且容易接受其他控制设备的控制。A、B、C、D型的区别是上电复位和外（跳闸）复位时的初始输出电压不同。可以用于模拟励磁、传动机械和各种物理量（温度、电流、电压…）的给定。

5．功率适配器：

PGS-1功率适配器，IGBT控制，是孤网发电必需的控制设备。基于能量平衡的思想，采用频率、电压双因素控制，同时具有“调速”和过流、过压保护功能。适合于西南地区、东南亚各国特别是多岛屿国家不便联网的孤网发电。

6．功率因素控制与信息采集器：

PWG-1C功率因素控制与信息采集器是一种辅助的多功能控制设备，主要是配合没有“恒功率因素控制”的普通励磁调节器使用。除了恒功率因素控制外，还具有过流、过压保护功能。除此之外，控制器还可以作为信息采集的平台，通过RS-485通讯将发电机的电压、电流、功率因素、频率、有功功率、无功功率等发送到上位机或系统网络中去。

• 各种自动化改造方案：

有了以上介绍的产品作为平台可以组合出各式各样的自动化改造方案来，下面从简单到复杂我们介绍几种典型的改造方案：

1．PTQ2007同期+PXL-3（PXL-4）励磁+PLB-1保护，此方案中PTQ2007同期和PLB-1保护都是低价位的，PXL-3和PXL-4励磁是同档次的，只是输出电流、电压不一样，适合于小容量的无刷发电机组。此方案中虽然价位低，但由于采用了高性能的PXL-3或PXL-4励磁，同样可以作到少人值守。

2．PTQ2000A1（PTQ2007）同期+PXL-3（PXL-4）励磁+PLB-2（PLB-3）保护。此方案中，当需要调速时选PTQ2000A1，不需要时可选PTQ2007。另外由于采用了PLB-2或PLB-3保护器，有防“飞车”功能，甩负荷后可以自动关水（用跳闸信号也可以实现自动关水，但有误区）。一般可以作到无人（或少人）值守。适合于中、小容量的无刷发电机组。

3．PTQ2000A1同期+PXL-4全数字全桥励磁装置外接可控硅（PLC-1外接IGBT）励磁+PLB-2（PLB-3）保护。此方案适合中、小容量的有刷发电机组。

4．保留原模拟的可控硅励磁调节器，配PWG-1C功率因素控制与信息采集器和PDW-1（B、C）的数字电位器，形成具有“恒功率因素”控制模式的励磁调节器。再配合PTQ2000A1（PTQ2007）同期 +PLB-2（PLB-3）保护可以构成完整的自动化改造方案。也能作到无人（或少人）值守。

5．任何需要联网监控的发电站改造方案中，都可以用PWG-1C作为基础的信息采集器，再配合上位机软件，可以采集到发电机的电压、电流、功率因素、频率、有功功率、无功功率等，进而可以建立每个发电机的档案。

还可以有其他组合方案，主要是看用户的实际需求以及老设备的剩余价值和使用情况，灵活掌握。

附录：

案例1：江西某山区电站，装二台200KW的发电机，励磁为某老牌企业的模拟可控硅励磁调节器，工作一直比较可靠，操作工为夫妇俩，按说人员应该比较稳定。不料当地电网变化频繁，操作人员必须随时关注功率因素的变化，随时调节励磁给定（不然可能产生“进相”，甚至过流跳闸）。白天尚可，夜晚不厌其烦，一月、二月尚可，常年累月必然崩溃！夫妇俩不断叫喊，要求离开，老板无奈，只好不断求助于某企业，某企业无奈，只好求助于我们，用他们的交通工具载上我们的技术人员，拆掉他自己的励磁调节器，换上我们的PXL-4励磁调节器，经过一晚上的运行，夫妇俩大悦：“重新找到了49年的感觉”。一直到现在该调节器仍在可靠的运行中。

案例2：广东某新电站，装二台几百KW的发电机，原励磁为传统的模拟可控硅励磁调节器，该电站附近有大的用电户，随着该用电户的大型设备的投、切，电网电压激烈波动，造成发电机无功电流大幅摆动，经常造成发电机过流跳闸，最多时一天跳闸4次，而且功率因素极不稳定，发电质量很差。该电站通过原励磁厂家找到我们，换上我们的二台PXL-3励磁调节器，用组合方案2改造，立即解决了这个难题。

案例3：江西上饶某电站，装二台（400，250）KW的发电机，跟案例1相同的原因通过原励磁厂家找到我们，我们的技术人员发现现场值班人员休息的床边装有一个电表和二个按钮，据现场人员说这样夜晚可以不用起来，在朦胧中大体调节一下励磁，合适不合适就管不了啦。经过我们用组合方案2的改造提高了发电质量，解放了值班人员的压力，据他们老板说发电量也提高了10%以上。关于提高了发电量之说，一开始我并不完全相信，但经过较长一段时间的运行，证明此说是真实的。我分析功率因素稳定了，有助于提高发电机的效率和充分利用发电机的能力。电话：13728766893联系人：汤亚红网址：www．szgdxt．com  QQ：463949862@qq．com