9FA燃機無功數據系統存在問題分析及改進

江蘇華電戚墅堰發電有限公司

摘要：針對本公司#2燃機在機組啟動過程中，MarkVI系統發生3次采集不到發電機無功4～20mA模擬量信號的現象，查找故障原因，分析原理及二次回路，提出改造方案，最終解決了MARK-VI系統無功采集信號信號采集不可靠的問題，為發電機組的安全穩定運行提供了必要的保障，為同類型機組提供參考。

關鍵詞：查找故障 MarkVI系統 無功采集

一、引言

近年來，國內國外的經濟形勢不容樂觀，發電形勢日益嚴峻，電力企業也遭遇了前所未有的挑戰。伴隨著兩臺2臺200MW煤機關停， 2臺390MW 9F燃氣機組、2臺220MW 9E燃氣供熱機組投入運營，2臺495MW F級的基建，公司正由傳統的煤電機組向自動化程度較高的燃氣機組轉型。 目前公司2臺390MW發電機組采用GE公司生產的S109FA型燃氣機組，配套GE公司MarkVI控制系統及ABB公司DCS控制系統。其中#2燃機自投運以來， MarkVI系統共發生3次采集不到發電機無功4～20mA模擬量信號的現象，由于三次故障均發生在機組啟動時，MarkVI調節勵磁還處手動狀態，故僅延緩機組啟動，未有其他影響。但若機組在正常運行中發生類似故障，使得MarkVI無法采集無功或采集量偏小，則有可能導致MarkVI不斷自動增加無功，直至過勵告警或事故跳閘。

從安全生產角度出發，安全是重中之重，維護機組的安全穩定運行是企業生產的基礎，機組非正常停運將給企業帶來巨大的損失。雖然MarkVI系統目前采集不到發電機無功4～20mA模擬量信號的現象僅延緩機組啟動，未有其他影響。但若機組在正常運行中發生類似故障，則有可能導致非正常停運。因此，解決這一問題刻不容緩。

二、查找故障原因

1、首先對MarkVI采集無功信號的數模轉換裝置96GG-1的輸出回路進行測量，發現確實無4～20mA模擬量信號輸出；

2、結合發電機的二次接線圖紙，對現場接線進行了認真的核對、測試，并未發現二次接線有何錯誤；

3、對智能型變送器NEXUS 1250的輸入電壓、電流模擬量進行測試，并與其他組別的電流、電壓進行比對，發現該回路的電壓、電流正常；

4、從以上檢查測試情況可以判定二次回路接線正確，故障部位應該是智能型變送器NEXUS 1250或數模轉換裝置96GG-1；

5、做好相應的安全措施后，先更換智能型變送器NEXUS 1250，并對其用軟件進行校準；

6、更換NEXUS 1250后，測試數模轉換裝置96GG-1的無功輸出回路仍無4～20mA模擬量信號輸出；

7、最后更換96GG-1，測試無功輸出有信號，且將MarkVI系統的無功與DCS系統的無功數據進行比較基本一致。

以上是第一次發現MarkVI系統采集不到發電機無功4～20mA模擬量信號的現象時查找故障的步驟。在以后兩次出現相同故障的情況下也都最終發現是數模轉換裝置96GG-1損壞無輸出，導致MarkVI系統采集不到發電機無功信號，由于該設備是GE公司固定設計與智能型變送器NEXUS 1250配套使用的裝置，因此考慮原設計配套使用設備的完整性，決定采取其他措施對該回路進行技改，解決無功采集信號問題。

三、分析研究，提出改造方案

公司燃氣機組勵磁調節一般采用恒無功運行方式，通過采集發電機出口側CT及PT二次信號，經智能型功率變送器（NEXUS 1250 GE配套）轉換成數字信號，再經數模轉換裝置（96GG-1）轉換成4～20mA模擬量信號送至MarkVI，MarkVI系統根據設定無功值及模擬量反饋信號（-160Mvar～270Mvar之間有效），經控制邏輯自動調節無功功率。

MarkVI控制邏輯圖示意圖如下：

圖1：燃機MarkVI控制邏輯圖

從以上的控制邏輯示意圖可以看出，MarkVI系統無功的采集只有一組信號，即通過智能型功率變送器NEXUS 1250和數模轉換裝置96GG-1輸出4～20mA模擬量信號，而有功功率的信號采集有兩組，除與無功相同的裝置輸出一組有功信號外，另外增加一只變送器96GW-1輸出發電機的有功信號，兩個信號取大值進行控制。且變送器96GW-1的電壓與NEXUS 1250的電壓取自不同的電壓回路，NEXUS 1250輸入的是發電機出口側PT的二次電壓，而96GW-1輸入的是主變低壓側PT的二次電壓，這樣既可以解決變送器故障無信號輸出的問題，也可以解決因為某組電壓PT二次回路斷線的問題，確保了有功功率信號輸出的正確可靠性。要想獲得準確可靠的無功功率信號，也應采用與有功信號相同的控制邏輯，因此技改的方案就是在發電機出口側加裝無功功率變送器96GG-2。電流回路與智能型功率變送器NEXUS 1250、有功率變送器96GW-1串聯，電壓回路與96GW-1并聯，這樣也使加裝的無功變送器與智能型功率變送器NEXUS 1250取不同組別的電壓。加裝的無功功率變送器96GG-2將發電機無功功率轉換成4～20mA模擬量輸出信號，并與數模轉換裝置（96GG-1）轉換成的4～20mA模擬量信號一起送至MarkVI。MarkVI將采集的兩組模擬量信號取大后再用于勵磁調節。

四、方案實施及相關試驗

1、在機組停電檢修期間，完成了發電機出口無功功率變送器的加裝工作。

2、通電測試工作。

變送器加裝工作完成后，我們對該邏輯控制回路進行了通電測試。

智能型功率變送器NEXUS 1250為三相四線制變送器，96GG-2為三相三線制變送器，對應的一、二功率參數為：

二次功率： 0-438.8Var

一次功率：0-300MVar

1）對新加裝的變送器96GG-2在功率因數為1的條件下通以適當的電流、電壓，而智能型功率變送器NEXUS 1250不通電，此時在MarkVI邏輯控制畫面上數據如下：

電壓（V）100100

電流（A）2.5321.266

二次功率（Var）438.6219.3

MarkVI采樣I（MVar）00

MarkVI采樣II（MVar）301.2150.6

MarkVI邏輯取大后

畫面顯示無功（MVar）301.2150.6

2）對智能型功率變送器NEXUS 1250在功率因數為1的條件下通以適當的電流、電壓，而新加裝的變送器96GG-2不通電，此時在MarkVI邏輯控制畫面上數據如下：

電壓（V）100100

電流（A）2.5321.266

二次功率（Var）438.6219.3

MarkVI采樣I（MVar）300.7150.2

MarkVI采樣II（MVar）00

MarkVI邏輯取大后

畫面顯示無功（MVar）300.7150.2

3）對智能型功率變送器NEXUS 1250和新加裝的變送器96GG-2在功率因數為1的條件下通以相同的電流、96GG-2通以正常的三相對稱電壓，而NEXUS 1250的A相不通電壓，此時在MarkVI邏輯控制畫面上數據如下：

電壓（V）100100

電流（A）2.5321.266

二次功率（Var）438.6219.3

MarkVI采樣I（MVar）200.3100.1

MarkVI采樣II（MVar）301.3150.6

MarkVI邏輯取大后

畫面顯示無功（MVar）301.3150.6

4）對智能型功率變送器NEXUS 1250和新加裝的變送器96GG-2通以相同的電流、NEXUS 1250通以正常的三相對稱電壓，而96GG-20的A相不通電壓，此時在MarkVI邏輯控制畫面上數據如下：

電壓（V）100100

電流（A）2.5321.266

二次功率（Var）438.6219.3

MarkVI采樣I（MVar）300.8150.4

MarkVI采樣II（MVar）150.775.3

MarkVI邏輯取大后

畫面顯示無功（MVar）300.8150.4

從以上測試的各組數據可以說明，變送器的加裝二次接線正確，邏輯控制回路亦正確無誤，MarkVI控制系統每次均能取兩組無功數據的較大值顯示在發電機無功點上，參與勵磁的自動調節。

在機組投運后，我們又讀取了一組實際運行中發電機參與MarkVI控制調解勵磁的無功數據如下：

電壓（V）98.9

電流（A）3.178

二次功率（Var）106.9

MarkVI采樣I（MVar）73.1

MarkVI采樣II（MVar）73.3

MarkVI邏輯取大后

畫面顯示無功（MVar）73.3

從實際運行的數據，又更清楚的看到，即使發電機的無功數據只有較小的差別，經技改后的MarkVI控制系統仍能正確無誤的選擇無功較大值參與自動勵磁調節。

五、結論

經改造后，提高了MarkVI控制系統采集發電機無功數據正確性、可靠性，從而可以及時正確地進行控制調節，并且未再發生因MarkVI系統采集不到發電機無功模擬量信號而延緩機組啟動或正常運行的情況。

通過本次技改工作，使我們認識到電測儀表專業工作對于電力系統監控的作用是不容忽視的，電測儀表準確性、可靠性直接影響監控裝置、監控人員的判斷正確與否。電測儀表專業的工作人員必須有認真的態度、專業的精神，工作中不斷地學習新知識、新技術，才能更好地適應電力生產日益發展的需要。

作者簡介：

王建軍 （ 1975-），男，電氣工程師，高級技師，長期從事燃機發電廠二次設備檢修維護工作，近年主要從事燃氣機組設備安裝、調試、檢修、改造、管理工作。