机组发电机智能变送装置改造.doc

发电机智能变送装置改造童志华 （大唐华银金竹山火力发电分公司， 417505，湖南娄底）摘 要：本文结合事件过程中电压、电流的变化，分析功率变送器输出畸变的原因并提出相关预防措施，保证功率的安全、可靠切换，为电厂合理、有效运用发电机智能变送装置提供参考。关键词：功率变送器；干扰；谐波； 自动协调控制1 引言随着电力系统自动化程度的提高，发电厂分布式控制系统（DCS）、汽轮机数字电液控制系统（DEH）、自动电压控制（AVC）、自动发电控制（AGC）、协调控制等自动化设备得到广泛应用。发电机功率（含有功、无功功率）作为其中的一个重要参数，其可靠、稳定不但直接影响到自动化设备的运行，而且对发电机组的安全运行也有十分重要的影响。近年我国高铁线路的大量开通，电气化铁路负荷具有单相性、非线性、随机性和波动性，引起供电网电压波动、谐波、负序等电能质量问题导致功率变送器输出发生畸变，从而直接导致机组跳闸或自动化装置退出。2事件过程2014年某厂220KV升压站增加金湍线间隔，由于金湍线所接高铁负荷为单相大功率整流负荷，使系统内谐波分量大大增加，机组配置浙江涵普科技有限公司的FPW-201型有功功率变送器，准确级为0.2级。本次变送器输出波动应为电网侧意外瞬时干扰产生高次谐波导致送至DCS、DEH的模拟量输出（420mA量）发生畸变，当协调控制设定值与实际功率偏差翻设定值（50MW）时，机组协调自动退出。接入高铁负荷后，220KV系统内机组出现过两次有功功率变送器的输出突变。机组参数情况如图所示：发电机有功信号取自发电机功率变送器，此信号要送出至DCS和DEH控制柜，参与调速控制。通过对异常发生时电气量波形分析发现，发电机功率波动时为尖顶波。波长较短且含有较多成分的直流分量，由于机组协调响应不可能在短时间内完成如此大的功率变化，从DCS录取波形画面可以看出，有功负荷及电流波动后，汽轮机调门动作。因此排除本次异动是调门抖动原因造成，功率变送器输出受干扰所致。有功功率异常波动时电压波形无明显变化，电流波形严重畸变。通过故障录波器自带的谐波软件分析得到数据中二次谐波分量达到20%。远超过GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波第4条，6kv谐波电压限值中奇次谐波电压含有率不超过3.2%，偶次谐波电压含量不超过1.6%的标准。因此本次功率异常及有可能是由于电流谐波分量影响变送器计算造成变送器输出出现误差数据造成。经核对历史趋势发现。2014年12月28日起备变合闸时，MCS中涉及的3个有功功率信号，一个增加，两个减少，取中间值后，选择后功率从362MW突降至326MW，有功功率波动为24MW；2015年11月26日有功率波动为16MW, 由图1图3可以看出，由图4可见，在机组正常运行时因发电机机端电流、机端电田无明显变化，所以功率不可能发生明显变化。通过查找DCS中相关数据记录，同时刻发电机机端电流、机端电压未出现较大波动，故障录波装置未启动。送至热控MCS（三个）、DEH（三个）有功功率信号出现较大摆动，其中变送器5Wf（MCS中发电机有功功率31W103）输出出现有功正向增加，由366.70MW突变至390.91MW，其余5个变送器输出出现有功反向减少。5Wf输出增加其余变送器输出反向减少同时刻3号机组三相机端电流、机端电压波形如下：3 改造的实施细则该公司机组有功功率信号通过硬接线方式送至DCS,热控MCS、DEH所需有功功率信号分别取至六个不同的变送器，在逻辑中实现三取中。机组变送器屏内已实现有功功率变送器二次回路独立，电压分别取自1YH、2YH、3YH，电流分别取自中性点侧4LH、机端侧5LH、6LH，通过两根控制电缆分别送至热控MCS、DEH。二次回路图如下： 设备安装：在#3发电机组变送器屏先拆除原有的有功、无功变送器15台，再把#3机组变送器屏面板上的最下面那块活动面板拆下按智能变送器的尺寸进行开孔，把三块智能变送器安装在这块面板上。如图一 图一2、我厂现在上传热控DEH有功功率变送器有三块6Wf、7Wf、8Wf，电流分别取自三组不同的测量级机端电流CT：4LH、5LH、6LH，电压分别取自三组不同的发电机机端电压PT:3YH、2YH、1YH，如图二，改造后用三个智能变送装置替换这三块有功变送器。因为每台智能变送器有8个直流模拟量的输出，所以也能把接至不同组CT绕组下的其它有功、无功变送器一并替换。 图二3、三台发电机智能变送装置分别交叉接入2组独立的发电机机端电压PT绕组、和两组独立的测量级机端电流CT绕组。智能变送器1ZF接入4LH、5LH的CT绕组，3YH和2YH的PT电压。智能变送器2ZF接入5LH、6LH的CT绕组，2YH和1YH的PT电压,。智能变送器3ZF接入4LH、6LH的CT绕组，2YH和1YH的PT电压,智能变送器的具体接线按下图三施工。 图三3 措施及建议（1）仔细检查各变送器模拟量输出电缆屏蔽线是否可靠接地，尤其是送至DCS、DEH机柜砷率变送器电缆应独立，减少干扰。 （2）送至DCS、DEH机柜的有功功率变送器误差方向应一致，且在合格范围内，防止因功率两两偏差大而影响机组正常调节或由因此而导致的跳机事故。 （3）建议对机组协调控制的功率信号采取适当的延时，以避免功率信号受干扰波动而致机组协调或AGC自动功能退出。 （4）建议热工专业对各有功功率点（共7个）进行认真核对排查，并在DCS“退出自动协调控制功能”逻辑中增加“发电机有功功率变化速率快”条件，当此条件满足时，可认为是电气操作或故障引起的干扰，不退出自动协调控制功能。该有功功率变化速率定值建议按躲过发电机正常调节值15 MW/min整定，可取20Mtwmin。据此可防止再次发生波动时出现不可控的意外事件。 （5）选择具有自动滤波功能的变送器，这样在发生电气故障或电气操作时可以自动滤除谐波分量，避免输出畸变。 （6）在热工逻辑中增加“TV断线闭锁”条件，即在发电机功率发生突变时，如无“TV断线闭锁”发生，则自动协调控制功能不必退出。仅在TV发生断线（如熔丝熔断或二次开关跳闸）且功率突变时，自动退出协调控制功能。 （7）由于测量级TA易饱和，而保护级TA不易饱和、可选择能内动实现测量级TA和保护级TA向动切换的装置，这样在发生涌流或电气故障瞬间，经装置判断后FI动切换到保护级TA, 避免输出功率快速大幅波动。 3 结束语 通过对6kV脱硫、段进行回路改造和装设快切装置，提高脱硫负荷切换至各自脱硫高变的快速性和安全性。脱硫旁路烟道封堵后，开机和事故情况下浆液循泵能够连续运行,保证了6kV厂用电源和6kV脱硫段电源的安全、可靠切换，为电厂合理、有效运用厂用电快切装置提供了参考。作者简介 童志华 高级工程师，现供职于大唐华银金竹山火力发电分公司控制部。参考文献1 电力工程电气设计手册, 北京, 中国电力出版社.