于波陽(yáng)

摘 要：機(jī)組頻率是水電站工作的主要參數(shù)，測(cè)頻結(jié)果的準(zhǔn)確性將直接影響水電站機(jī)組運(yùn)行及電網(wǎng)穩(wěn)定性。本文提出了一種基于殘壓測(cè)頻、齒盤測(cè)頻的復(fù)合判據(jù)模式。最終經(jīng)水電站機(jī)組靜態(tài)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證，調(diào)速器測(cè)頻可靠性明顯提升，經(jīng)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，尚未出現(xiàn)因測(cè)頻故障導(dǎo)致的機(jī)組故障或缺陷。

關(guān)鍵詞：梨園；調(diào)速器；測(cè)頻；優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.135

1 優(yōu)化前的測(cè)頻系統(tǒng)

梨園水電站采用一路殘壓測(cè)頻加兩路齒盤測(cè)頻，與大多數(shù)水電站調(diào)速器測(cè)頻系統(tǒng)類似，梨園水電站調(diào)速器系統(tǒng)A、B套各有一個(gè)測(cè)頻信號(hào)模塊，每個(gè)測(cè)頻模塊有三路測(cè)頻信號(hào)輸入：一路齒盤測(cè)頻信號(hào)、一路機(jī)端殘壓測(cè)頻信號(hào)和一路系統(tǒng)殘壓測(cè)頻信號(hào)。

為確保發(fā)電機(jī)失步后調(diào)速器能正確反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)速器控制程序有如下判斷：機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，當(dāng)齒盤信號(hào)與殘壓信號(hào)偏差值未超過(guò)0.5Hz時(shí)，系統(tǒng)控制頻率以殘壓信號(hào)為主；當(dāng)齒盤信號(hào)與殘壓信號(hào)偏差值超過(guò)0.5Hz時(shí)，系統(tǒng)控制頻率以齒盤信號(hào)為主。

2 優(yōu)化前存在的缺陷

由于存在機(jī)組并網(wǎng)狀態(tài)下齒盤信號(hào)與殘壓信號(hào)偏差值超過(guò)0.5Hz時(shí)，系統(tǒng)控制頻率以齒盤信號(hào)為主的判斷。當(dāng)出現(xiàn)齒盤與調(diào)速器測(cè)頻探頭距離超差或者調(diào)速器齒盤支架傾斜等狀況時(shí)，齒盤測(cè)速會(huì)失真并出現(xiàn)大圍偏差，此時(shí)調(diào)速器邏輯將以失真的齒盤信號(hào)為主。由于機(jī)組一次調(diào)頻作用，將使機(jī)組有功功率大范圍波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)頻震蕩，威脅電網(wǎng)正常運(yùn)行與機(jī)組安全。以梨園水電站為例，梨園水電站機(jī)組永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp=4%，當(dāng)齒盤所測(cè)頻率為48Hz或52Hz時(shí)即可令導(dǎo)葉在短時(shí)間內(nèi)于全開(kāi)至全關(guān)間迅速動(dòng)作，機(jī)組有功功率在0-600M迅速波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致主網(wǎng)頻率異常波動(dòng)。

3 優(yōu)化后的測(cè)頻系統(tǒng)

為解決上述缺陷，我方將現(xiàn)有調(diào)速器系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，具體方案如下：

更改齒盤探頭安裝位置。將原置于一個(gè)支架上的兩路齒盤測(cè)速探頭分別置于兩個(gè)支架上分別測(cè)量。

增加一個(gè)頻率四路信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊。將原有A/B套模塊上的網(wǎng)頻及機(jī)頻信號(hào)保留，齒盤信號(hào)挪至新增的信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊，此模塊只處理2路齒盤信號(hào)，同時(shí)將處理完成之后的信號(hào)交叉送入A/B兩套PCC控制器。

優(yōu)化控制邏輯。在原有殘齒盤1、齒盤2采樣故障基礎(chǔ)上增加殘壓偏差故障、齒盤1偏差故障、齒盤2偏差故障。實(shí)時(shí)計(jì)算殘壓和齒盤1的頻率偏差F5、殘壓與齒盤2的頻率偏差F6，齒盤1和齒盤2的偏差F7。當(dāng)F5>0.5HZ， F6>0.5HZ， F7<0.3HZ時(shí)， 報(bào)殘壓偏差故障；當(dāng)F5>0.5HZ， F6<0.3HZ， F7>0.5HZ時(shí)， 報(bào)齒盤1偏差故障；當(dāng)F5<0.3HZ， F6>0.5HZ， F7>0.5HZ時(shí)， 報(bào)齒盤2偏差故障。工作時(shí)3路測(cè)頻信號(hào)主用優(yōu)先順序?yàn)闅垑?gt;齒盤1>齒盤2 。當(dāng)3路信號(hào)均報(bào)故障時(shí)，如機(jī)組處于發(fā)電態(tài)，則保持當(dāng)前負(fù)荷不變，一次調(diào)頻退出調(diào)節(jié)，并向監(jiān)控報(bào)警，不閉鎖監(jiān)控功增、功減。如處于空載態(tài)，則調(diào)速器切手動(dòng)運(yùn)行。

增加信號(hào)故障顯示報(bào)警。于調(diào)速器電器柜屏幕增加機(jī)頻偏差故障，齒盤1偏差故障，齒盤2偏差故障等故障報(bào)警并上報(bào)監(jiān)控。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 靜態(tài)驗(yàn)證試驗(yàn)

各項(xiàng)接線修改完成及程序載入后，進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)?zāi)M驗(yàn)證。靜態(tài)試驗(yàn)分別驗(yàn)證殘壓采樣故障、齒盤1采樣故障、齒盤2采樣故障；齒盤1偏差故障、齒盤2偏差故障、機(jī)頻偏差故障；殘壓測(cè)頻與齒盤測(cè)頻轉(zhuǎn)換，PCCA及PCCB間的切換等。

試驗(yàn)結(jié)果，正常發(fā)電情況測(cè)頻優(yōu)先主用順序?yàn)闅垑?gt;齒盤1>齒盤2。各偏差故障判斷正確，殘壓測(cè)頻信號(hào)、齒盤1測(cè)頻信號(hào)、齒盤2測(cè)頻信號(hào)間主、備用切換準(zhǔn)確，A、B套間主、備用切換無(wú)誤。具體試驗(yàn)結(jié)論詳見(jiàn)表1、2、3。

4.2 動(dòng)態(tài)驗(yàn)證試驗(yàn)

機(jī)組空轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，分別模擬殘壓故障、齒盤1故障、齒盤2故障，殘壓偏差故障、齒盤1偏差故障、齒盤2偏差故障，觀察頻率間實(shí)際切換及A、B套切換情況，其結(jié)果與靜態(tài)試驗(yàn)一致。

5 需注意的問(wèn)題

修改后的程序尚不能單獨(dú)判斷齒盤測(cè)頻信號(hào)測(cè)得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。當(dāng)兩路齒盤信號(hào)位于一個(gè)測(cè)量支架上時(shí)，若支架松動(dòng)、偏移，則兩路齒盤信號(hào)同時(shí)失真并報(bào)送殘壓偏差故障，此時(shí)系統(tǒng)以失真的齒盤1信號(hào)為主。因此需將兩路齒盤測(cè)頻信號(hào)探頭分別放置，以提高其可靠性。

由于大部分電站齒盤均為調(diào)速器供貨，因制造或運(yùn)輸?shù)仍?，齒盤圓度往往不盡人意。齒盤探頭準(zhǔn)確的測(cè)量范圍約3-5mm，若齒盤圓度較差，則將直接導(dǎo)致齒盤測(cè)頻探頭測(cè)量數(shù)據(jù)失真，建議修改前測(cè)量、修正齒盤圓度，并重新調(diào)整齒盤測(cè)速探頭至齒盤距離。

6 結(jié)論

梨園水電站調(diào)速器測(cè)頻系統(tǒng)優(yōu)化，提高了機(jī)組測(cè)頻信號(hào)的可靠性，邏輯判斷的準(zhǔn)確性，機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。，避免了因機(jī)組齒盤測(cè)頻數(shù)據(jù)失真導(dǎo)致的機(jī)組有功功率波動(dòng)的可能性。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際靜態(tài)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)化后測(cè)頻系統(tǒng)工作正常。經(jīng)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，測(cè)頻系統(tǒng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定。