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        亭子口電站機組同期裝置的優(yōu)化改造

        2016-04-08 13:12:39馮磊
        水電站機電技術(shù) 2016年11期
        關(guān)鍵詞:故障

        馮磊

        (嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司,四川 蒼溪 628400)

        亭子口電站機組同期裝置的優(yōu)化改造

        馮磊

        (嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司,四川 蒼溪 628400)

        亭子口電站1~4號機組監(jiān)控系統(tǒng)原同期回路分為手準和自準回路(同期合閘和雙側(cè)無壓合閘),合閘出口回路串聯(lián)一個同步檢查閉鎖繼電器。自投產(chǎn)以來,先后多次發(fā)生由于同步檢查閉鎖繼電器接點動作不可靠造成同期并網(wǎng)不成功;且同期裝置存在硬件故障缺陷,使裝置內(nèi)部接點誤開出;監(jiān)控系統(tǒng)PLC的復歸“投PT信號”指令、復歸“啟動同期”指令流程不合理;在機組同期并網(wǎng)過程中,調(diào)速器系統(tǒng)不接受同期裝置下發(fā)的增速或減速等調(diào)頻指令,造成同期裝置采集到的頻差信號不滿足合閘條件,導致機組并網(wǎng)過程很慢或并網(wǎng)超時流程退出等現(xiàn)象;針對以上存在的問題對其同期裝置硬件和軟件進行優(yōu)化改造、對調(diào)速器并網(wǎng)控制邏輯進行優(yōu)化,使問題得以徹底解決。

        同期裝置;監(jiān)控系統(tǒng);硬件故障;并網(wǎng)邏輯

        0 引言

        亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi),是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性工程,是以防洪、發(fā)電及城鄉(xiāng)供水、灌溉為主,兼顧航運以及攔沙減淤等其他綜合利用工程。

        1~4號機組監(jiān)控系統(tǒng)原同期裝置采用南瑞集團公司生產(chǎn)的型號為SJ-12D系列產(chǎn)品,同步檢查閉鎖繼電器采用許繼生產(chǎn)的DT-1/200產(chǎn)品,其同期回路分為手準和自準回路(同期合閘和雙側(cè)無壓合閘),合閘出口回路串聯(lián)一個同步檢查閉鎖繼電器。當監(jiān)控發(fā)同期合閘令后,檢測裝置是在自準方式和裝置正常后,啟動投PT,延時3 s,啟動同期,在3min內(nèi),同期裝置檢測頻差、壓差、相位差及同步檢查閉鎖繼電器閉鎖角在20°范圍內(nèi)時,發(fā)出合閘脈沖至合閘回路,當出口斷路器合閘成功后,復歸投PT和復歸啟動同期。如出口斷路器合閘不成功或同期失敗時,在報警的同時,復歸投PT和復歸啟動同期,流程退出。

        1 同期系統(tǒng)存在的問題及原因分析

        亭子口公司1~4號機組同期裝置采用差頻并網(wǎng)方式,在機組同期并網(wǎng)過程中,多次發(fā)生由于硬件故障或軟件故障引起同期并網(wǎng)失敗,流程退出,嚴重影響機組安全穩(wěn)定運行。主要問題如下:

        (1)自投產(chǎn)以來,先后多次發(fā)生同期并網(wǎng)不成功,經(jīng)檢查均為同步檢查閉鎖繼電器接點動作不可靠造成。

        (2)在2014年7月28日,因同期裝置原因造成4號發(fā)電機出口斷路器兩次非正常合閘,經(jīng)檢查該型號自動準同期裝置存在硬件故障缺陷[1],使裝置內(nèi)部接點誤開出。同時了解到該同期裝置在國內(nèi)電力行業(yè)內(nèi)其他電廠使用也發(fā)生過類似問題。

        (3)通過檢查分析,發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)PLC的復歸“投PT信號”指令、復歸“啟動同期”指令流程不合理。

        (4)機組在并網(wǎng)時同期裝置采用差頻并網(wǎng)方式,調(diào)速器在其控制狀態(tài)下的控制方式為跟蹤頻率給定(即:比較調(diào)速器內(nèi)部的頻率給定和機組當前頻率的差值并通過PID計算控制導葉開度,使機組頻率一直穩(wěn)定在頻率給定值附近波動),在機組同期并網(wǎng)過程中,調(diào)速器系統(tǒng)不接收同期裝置下發(fā)的增速或減速等調(diào)頻指令,造成發(fā)電機頻率和電網(wǎng)頻率基本一致,相角差在0~360°之間隨機出現(xiàn)并非常緩慢變動,同期裝置并網(wǎng)緩慢或者同期裝置有一定概率(約50%)因不能在監(jiān)控系統(tǒng)流程規(guī)定時間之內(nèi)捕捉到合閘角度(相角差0°附近)而終止并網(wǎng)。

        2 改造和優(yōu)化

        針對機組同期裝置在運行過程中存在的問題,結(jié)合亭子口水利樞紐實際情況,提出了相應的改進方案。

        2.1同期裝置改造和優(yōu)化

        (1)對機組同期裝置進行改造換型,經(jīng)過調(diào)研采用深圳國立智能生產(chǎn)的SID-2FY智能復用型同期裝置和SID-2SL-A微機多功能同步表。該裝置為深圳國立智能第九代同期裝置產(chǎn)品,既可用于發(fā)電機差頻并網(wǎng),又可用于線路差頻和同頻并網(wǎng)。裝置具有自動識別并列點并網(wǎng)性質(zhì)的功能,即能自動識別當前是差頻并網(wǎng)還是同頻并網(wǎng),精確地在相角差為0°時完成無沖擊并網(wǎng)。在發(fā)電機并網(wǎng)過程中,按模糊控制理論的算法,對機組頻率及電壓進行自動控制,確保最快最平穩(wěn)地使頻差及壓差進入整定范圍,實現(xiàn)更為快速的并網(wǎng),同時一旦發(fā)生硬件故障,立即閉鎖裝置,防止裝置誤開出的可能,并報告故障原因便于維護。

        (2)在機組同期合閘出口回路串聯(lián)一個SID-2SL-A微機多功能同步表,該裝置集同步表和同步檢查閉鎖繼電器于一體,具有手動同期相位角指示及手動同期和自動同期同期閉鎖功能。每個并列點可單獨設(shè)置允許壓差、允許頻差。當電壓差或頻率差超過允許值時,閉鎖繼電器自動閉鎖合閘回路。還實現(xiàn)了對壓差、頻差、相角差及功角的四重閉鎖[2],確保自動同期操作的絕對安全,但它不是同期裝置,不具備實現(xiàn)差頻同期時捕捉零相角差合閘的功能。

        (3)對機組監(jiān)控系統(tǒng)PLC程序進行優(yōu)化。自準同期回路同期合閘時,裝置進入同期工作狀態(tài)后,首先進行裝置自檢,如果自檢不通過,裝置報警并進入閉鎖裝置,自檢通過后裝置對輸入量進行檢查,如果輸入量正常,輸出“就緒”信號,投PT信號使裝置上電,延時6 s判同期裝置正常(如裝置故障同時自動開出2 s脈沖遠方復位命令復歸故障信號),啟動同期(3 s脈沖),裝置會檢測頻差、壓差、相位差在設(shè)定值范圍內(nèi)時,發(fā)出合閘脈沖至合閘回路(合閘回路串合閘繼電器2對常開接點和微機多功能同步表),當出口斷路器合閘成功后,延時10 s復歸投PT(裝置掉電)。如出口斷路器合閘不成功或同期失敗時,在報警的同時,延時10s復歸投PT(裝置掉電),流程退出。

        (4)單側(cè)或雙側(cè)無壓合閘時,先現(xiàn)地無壓切換把手置“單側(cè)”或“雙側(cè)”位,再投PT信號使裝置上電,延時6 s判同期裝置正常(如裝置故障同時自動開出2 s脈沖遠方復位命令復歸故障信號),啟動同期(3 s脈沖),裝置會檢測頻差、壓差、相位差在設(shè)定值范圍內(nèi)時,閉鎖繼電器一直導通,發(fā)出合閘脈沖至合閘回路(合閘回路串合閘繼電器2對常開接點和微機多功能同步表),當出口斷路器合閘成功后,延時10 s復歸投PT(裝置掉電)。如出口斷路器合閘不成功或同期失敗時,在報警的同時,延時10 s復歸投PT(裝置掉電),流程退出。

        2.2同期裝置與調(diào)速器并網(wǎng)邏輯改造和優(yōu)化

        (1)在機組進行同期并網(wǎng)發(fā)電操作時,調(diào)速器頻率給定方式由頻給模擬量方式自動切換為頻給脈沖方式(“空載態(tài)”AND“自動”AND“遠方”AND“頻給脈沖方式”),可接收同期裝置給出的增/減速脈沖命令,并根據(jù)所接收到脈沖命令來調(diào)節(jié)調(diào)速器的頻率給定[3]。為防止過速等異?,F(xiàn)象,根據(jù)調(diào)速器最小識別脈寬(10ms,對應0.001Hz),對頻給脈沖方式下的頻率給定進行限幅,即頻率給定最小值為49.5Hz,最大值為50.5Hz。

        (2)在調(diào)速器退出空載模式(停機或發(fā)電)或進入空載模式的第1個周期及程序初始化和不滿足條件時,為避免頻率給定不當,造成調(diào)速器非正常動作,將調(diào)速器頻率給定賦值為機組額定頻率。

        (3)針對機組檢修完成需進行擾動試驗時,不能在“頻給脈沖方式”下進行試驗,需要在“頻給模擬量方式”,可通過觸摸屏選擇頻給模擬量方式,再直接修改頻率給定值,此方法主要用于空載擾動試驗,此時頻率給定最小值為45 Hz,最大值為55 Hz,試驗完成后需恢復至頻給脈沖方式。

        3 改造后效果

        針對以上機組同期裝置改造及調(diào)速器并網(wǎng)邏輯優(yōu)化的改進方案,目前已全部實施完成,達到的效果如下:

        (1)由于同步檢查閉鎖繼電器的工藝質(zhì)量問題經(jīng)常引起接點氧化,使絕緣電阻增大,導致接點動作不可靠,開機失敗,選用SID-2SL-A微機多功能同步表后,未發(fā)生一起因同步檢查閉鎖繼電器接點不可靠而引起的開機不成功,提高了機組開機成功率。

        (2)對機組同期裝置硬件改造換型和軟件優(yōu)化后,未發(fā)生由于同期裝置內(nèi)部硬件問題引起開機失敗和非正常合閘事件,未發(fā)生由于機組監(jiān)控系統(tǒng)PLC軟件問題引起開機失敗和非正常合閘事件,提高了設(shè)備可靠性和開機成功率。

        (3)對機組調(diào)速器并網(wǎng)控制邏輯進行程序優(yōu)化后,未發(fā)生由于同期裝置與調(diào)速器在并網(wǎng)過程中的配合問題引起的并網(wǎng)超時現(xiàn)象,提高了機組并網(wǎng)的快速性和準確性。

        4 結(jié)論

        通過對1~4號機組同期裝置的改造和優(yōu)化,提高了機組自動開機成功率,減少了水能損失,提高了設(shè)備運行的可靠性和機組開機并網(wǎng)的快速性和準確性,為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

        [1]董占旺,王亞君,田振宙,等.SID-2M微機同期裝置的應用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2003,21(S1):122-123.

        [2]肖華賓.微機型自動準同期裝置在大中型發(fā)電廠中的應用與設(shè)計探討 [C]//全國電廠電氣專業(yè)技術(shù)交流研討會,2008.

        [3]周二保.微機自動準同期裝置的運行分析與技術(shù)發(fā)展探討[J].水電廠自動化,2002(2):17-20.

        TV736

        B

        1672-5387(2016)11-0028-03

        10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.009

        2016-07-28

        馮磊(1982-),男,工程師,從事設(shè)備管理和維護工作。

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