劉杰，馬鑫

（五凌電力有限公司五強(qiáng)溪水電廠，湖南懷化419642）

關(guān)于水電廠機(jī)組有功功率變幅異常保護(hù)策略的研究

劉杰，馬鑫

（五凌電力有限公司五強(qiáng)溪水電廠，湖南懷化419642）

主要介紹了水電廠機(jī)組有功功率測(cè)量回路故障對(duì)AGC調(diào)節(jié)的影響，并根據(jù)相關(guān)現(xiàn)象，從有功功率量值傳遞過程、機(jī)組功率跳變時(shí)的保護(hù)策略、AGC對(duì)全廠功率的有效性判斷等方面進(jìn)行合理優(yōu)化，經(jīng)試驗(yàn)表明，以上策略可以有效避免在機(jī)組有功功率發(fā)生變幅異常時(shí)的機(jī)組超負(fù)荷運(yùn)行與AGC異常調(diào)節(jié)。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；A G C；有功功率

0 引言

五強(qiáng)溪水電廠位于湖南省懷化市沅陵縣境內(nèi)，電廠總裝機(jī)容量1 200 MW，安裝5臺(tái)240 MW的混流式機(jī)組（額定水頭44.5 m），是沅水流域骨干電廠，也是華中電網(wǎng)骨干調(diào)峰調(diào)頻電廠。機(jī)組有功功率調(diào)節(jié)是自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的主要環(huán)節(jié)，其可靠性直接影響到廠站機(jī)組及電網(wǎng)安全。

1 概述

2015年02月13日07:41,五強(qiáng)溪水電廠2號(hào)、3號(hào)、5號(hào)機(jī)運(yùn)行，1號(hào)、4號(hào)機(jī)備用，總有功577.83 MW、無功8.77 Mvar，其中2號(hào)機(jī)192.78 MW、3號(hào)機(jī)198.55MW、5號(hào)機(jī)186.5MW，監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“5號(hào)機(jī)組調(diào)速器電調(diào)故障”；網(wǎng)調(diào)給定AGC全廠有功給定數(shù)據(jù)自07:44的583.465MW逐步減至07:48的141.550MW。五強(qiáng)溪電力集控值班人員發(fā)現(xiàn)集控監(jiān)控系統(tǒng)五廠5號(hào)機(jī)有功顯示為零，并于07:46不待調(diào)令退出五強(qiáng)溪電廠AGC功能，手動(dòng)調(diào)整負(fù)荷，同時(shí)向網(wǎng)調(diào)申請(qǐng)開五強(qiáng)溪電廠4號(hào)機(jī)并網(wǎng)、停5號(hào)機(jī)備用。07:55開4號(hào)機(jī)并網(wǎng)，07:59停5號(hào)機(jī)備用。

五強(qiáng)溪電廠現(xiàn)地檢查5號(hào)機(jī)電調(diào)柜面板上顯示“調(diào)速器電調(diào)故障”、“功率反饋故障”，導(dǎo)葉開度顯示62.5%，有功功率顯示為故障前的“186 MW”，查看5號(hào)機(jī)組百抄表發(fā)現(xiàn)故障過程有功最大為266 MW（此時(shí)，五強(qiáng)溪電廠監(jiān)控系統(tǒng)5號(hào)機(jī)組有功反饋為0 MW且無其他異常，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)未達(dá)調(diào)功目標(biāo)值一直增加出力,導(dǎo)致5號(hào)機(jī)組有功實(shí)際增加至266 MW）。檢查發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)5號(hào)機(jī)有功通道數(shù)據(jù)質(zhì)量為“正常”，5號(hào)機(jī)組測(cè)量變送器屏+EC8柜內(nèi)有功功率變送器（組合變送器）A0061故障，導(dǎo)致有功功率測(cè)量值突變?yōu)?。

檢查五民、五崗線路有功值由07:44:12最高值585.465 MW，降至07:48:04最低值311.89 MW，整體降幅為273.575 MW。

2 原因分析

2.1 5號(hào)機(jī)組有功值突變?cè)蚍治?/p>

正常情況下，電廠監(jiān)控系統(tǒng)有功功率輸入為4～20 mA模擬量，4 mA對(duì)應(yīng)有功功率為0 MW,一旦輸入小于4 mA，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)判斷通道數(shù)據(jù)質(zhì)量故障，此時(shí)集控AGC會(huì)自動(dòng)退出。

五強(qiáng)溪電廠5號(hào)機(jī)組有功功率反饋回路如下：有功功率組合變送器（A0061，輸入為PT二次電壓、CT二次電流，輸出0～20 mA），下串接3個(gè)擴(kuò)路變送器（A0062調(diào)速器系統(tǒng)、A0063監(jiān)控系統(tǒng)、A0064測(cè)振測(cè)擺系統(tǒng)，輸入均為0～20 mA，輸出為4～20 mA）。此次異常的原因是5號(hào)機(jī)組有功功率組合變送器A0061故障，給3個(gè)擴(kuò)路變送器輸入量為0 mA，擴(kuò)路變送器A0063會(huì)輸出4 mA量（對(duì)應(yīng)0 MW），故監(jiān)控系統(tǒng)不會(huì)報(bào)5號(hào)機(jī)組有功功率通道數(shù)據(jù)質(zhì)量故障，五凌集控側(cè)五強(qiáng)溪電廠全廠AGC不會(huì)自動(dòng)退出。

五強(qiáng)溪電廠5號(hào)機(jī)組有功功率變送器接線圖見圖1。

圖1 5號(hào)機(jī)組有功功率變送器接線圖

2.2 AGC機(jī)組降負(fù)荷原因分析

由于5號(hào)機(jī)組參與了AGC負(fù)荷分配，且有功反饋始終為0，造成每次五強(qiáng)溪電廠實(shí)發(fā)總有功值總會(huì)比前一次網(wǎng)調(diào)給定總有功值小，網(wǎng)調(diào)檢測(cè)電廠實(shí)發(fā)總有功值變小后，會(huì)下調(diào)網(wǎng)調(diào)給定總有功值，共計(jì)5次,有效執(zhí)行3次。當(dāng)網(wǎng)調(diào)給定總有功值與電廠實(shí)發(fā)總有功值相比超過最大調(diào)節(jié)變幅100 MW，就報(bào)“WQX有功設(shè)定值越變幅！”、“五強(qiáng)溪AGC有功步長(zhǎng)過大報(bào)警”，AGC不執(zhí)行。

3 優(yōu)化處理過程

3.1 發(fā)生以上事件，主要為兩方面原因

（1）有功功率變送器傳輸過程設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致組合功率變送器故障時(shí)，擴(kuò)路變送器輸出給LCU的信號(hào)仍為4 mA，使得LCU無法做出有功功率異常的判斷，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組大幅超調(diào)。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)有功功率變幅異常的保護(hù)策略缺失，在輸入有功功率異常時(shí)，無相關(guān)自診斷功能，更無法做出正確響應(yīng)。

3.2 針對(duì)以上兩方面原因，做出如下措施

（1）通過調(diào)整功率變送器內(nèi)部設(shè)置優(yōu)化有功功率變送器量值傳遞過程，使任一設(shè)備或回路故障，監(jiān)控系統(tǒng)LCU均能產(chǎn)生有功功率數(shù)據(jù)質(zhì)量異常報(bào)警，同時(shí)在無設(shè)備故障時(shí)，有功功率數(shù)據(jù)傳遞能正確無誤。實(shí)現(xiàn)方法見圖2、3。

（2）實(shí)現(xiàn)機(jī)組總有功與線路總有功超差退全廠AGC功能

1）修改集控及電廠AGC程序，AGC程序計(jì)算機(jī)組總有功、實(shí)際線路總有功，通過將機(jī)組總有功與線路總有功進(jìn)行比較，兩者差值超過30MW并保持5s,則產(chǎn)生“五強(qiáng)溪AGC機(jī)組總有功與線路總有功超差”報(bào)警，判斷功率測(cè)量回路異常退出全廠AGC。

圖2 修改前原理圖

圖3 修改后原理圖

2）修改集控及電廠數(shù)據(jù)庫，增加“五強(qiáng)溪AGC機(jī)組總有功與線路總有功超差保護(hù)功能投退壓板”，當(dāng)此壓板置于“投入位置”時(shí)，AGC機(jī)組總有功與線路總有功超差保護(hù)功能投入，增加“1號(hào)～5號(hào)機(jī)組、五崗線、五民線維護(hù)態(tài)投退壓板”，機(jī)組或線路置于維護(hù)態(tài)時(shí)，其有功功率數(shù)據(jù)不參與AGC負(fù)荷計(jì)算與分配。同步修改電廠監(jiān)控系統(tǒng)主接線畫面，增加上述數(shù)據(jù)點(diǎn)及投退功能。

3）修改機(jī)組與線路總有功計(jì)算公式

①機(jī)組總有功計(jì)算公式由

改為：

YG_MW為機(jī)組有功實(shí)發(fā)值，F(xiàn)*_WHT為機(jī)組維護(hù)態(tài)軟壓板投入信號(hào)，WQXF*_FDT為機(jī)組發(fā)電態(tài)。

②實(shí)際線路總有功計(jì)算公式由:

改為：

（3）實(shí)現(xiàn)單臺(tái)機(jī)組有功突變閉鎖機(jī)組有功給定調(diào)節(jié)功能，防止機(jī)組超調(diào)

1）修改1號(hào)～5號(hào)機(jī)組PLC程序，發(fā)電態(tài)下機(jī)組“發(fā)電機(jī)有功功率”與“發(fā)電機(jī)出口P（百抄表）”進(jìn)行比較，當(dāng)兩者差值（取絕對(duì)值）超過20 MW并保持2 s，產(chǎn)生“發(fā)電態(tài)下有功功率突變”報(bào)警，判斷有功功率測(cè)量回路異常，閉鎖機(jī)組有功給定調(diào)節(jié)功能，但不閉鎖單步脈沖調(diào)節(jié)功能。

2）修改電廠數(shù)據(jù)庫，1號(hào)～5號(hào)機(jī)組增加“發(fā)電態(tài)下有功功率突變”報(bào)警，并上送集控。

4 效果分析

以上針對(duì)機(jī)組有功功率故障的完善措施均通過充分論證與試驗(yàn)，試驗(yàn)各項(xiàng)結(jié)果均合格。至此，通過優(yōu)化有功功率量值傳遞過程、增加機(jī)組總有功與線路總有功超差退全廠AGC功能以及單臺(tái)機(jī)組有功突變閉鎖機(jī)組有功給定調(diào)節(jié)功能，行之有效的解決了機(jī)組有功功率變幅異常時(shí)的機(jī)組超調(diào)與AGC異常的問題，確保電廠及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

五強(qiáng)溪水電廠是華中網(wǎng)調(diào)主要調(diào)頻、調(diào)峰電廠，功率保護(hù)的有效性與完備性尤為重要。本文針對(duì)本廠在有功功率調(diào)節(jié)中出現(xiàn)的問題提出了針對(duì)性的完善策略，可有效避免因功率調(diào)節(jié)異常導(dǎo)致的重大事故發(fā)生，同時(shí)為其他同類型水電廠提供了重要的參考。

[1]五強(qiáng)溪水電廠AGCAVC運(yùn)行維護(hù)規(guī)程[Z].

[2]五強(qiáng)溪水電廠AGC AVC高級(jí)應(yīng)用軟件使用手冊(cè)[Z].

[3]五強(qiáng)溪水電廠H9000監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)維護(hù)手冊(cè)[Z].

[4]五強(qiáng)溪水電廠H9000監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)集成手冊(cè)[Z].

TV736

B

1672-5387（2017）04-0026-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.04.007

2016-12-12

劉杰（1987-），男，助理工程師，從事水電廠機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理工作。