關(guān)于水電廠機組有功功率變幅異常保護策略的研究

劉杰，馬鑫

（五凌電力有限公司五強溪水電廠，湖南懷化419642）

關(guān)于水電廠機組有功功率變幅異常保護策略的研究

劉杰，馬鑫

（五凌電力有限公司五強溪水電廠，湖南懷化419642）

主要介紹了水電廠機組有功功率測量回路故障對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、機組功率跳變時的保護策略、AGC對全廠功率的有效性判斷等方面進行合理優(yōu)化，經(jīng)試驗表明，以上策略可以有效避免在機組有功功率發(fā)生變幅異常時的機組超負荷運行與AGC異常調(diào)節(jié)。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)；A G C；有功功率

0 引言

五強溪水電廠位于湖南省懷化市沅陵縣境內(nèi)，電廠總裝機容量1 200 MW，安裝5臺240 MW的混流式機組（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。機組有功功率調(diào)節(jié)是自動發(fā)電控制（AGC）的主要環(huán)節(jié)，其可靠性直接影響到廠站機組及電網(wǎng)安全。

1 概述

2015年02月13日07:41,五強溪水電廠2號、3號、5號機運行，1號、4號機備用，總有功577.83 MW、無功8.77 Mvar，其中2號機192.78 MW、3號機198.55MW、5號機186.5MW，監(jiān)控系統(tǒng)報“5號機組調(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號機有功顯示為零，并于07:46不待調(diào)令退出五強溪電廠AGC功能，手動調(diào)整負荷，同時向網(wǎng)調(diào)申請開五強溪電廠4號機并網(wǎng)、停5號機備用。07:55開4號機并網(wǎng)，07:59停5號機備用。

五強溪電廠現(xiàn)地檢查5號機電調(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號機組百抄表發(fā)現(xiàn)故障過程有功最大為266 MW（此時，五強溪電廠監(jiān)控系統(tǒng)5號機組有功反饋為0 MW且無其他異常，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)未達調(diào)功目標值一直增加出力,導(dǎo)致5號機組有功實際增加至266 MW）。檢查發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)5號機有功通道數(shù)據(jù)質(zhì)量為“正常”，5號機組測量變送器屏+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號機組有功值突變原因分析

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對應(yīng)有功功率為0 MW,一旦輸入小于4 mA，監(jiān)控系統(tǒng)會判斷通道數(shù)據(jù)質(zhì)量故障，此時集控AGC會自動退出。

五強溪電廠5號機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個擴路變送器（A0062調(diào)速器系統(tǒng)、A0063監(jiān)控系統(tǒng)、A0064測振測擺系統(tǒng)，輸入均為0～20 mA，輸出為4～20 mA）。此次異常的原因是5號機組有功功率組合變送器A0061故障，給3個擴路變送器輸入量為0 mA，擴路變送器A0063會輸出4 mA量（對應(yīng)0 MW），故監(jiān)控系統(tǒng)不會報5號機組有功功率通道數(shù)據(jù)質(zhì)量故障，五凌集控側(cè)五強溪電廠全廠AGC不會自動退出。

五強溪電廠5號機組有功功率變送器接線圖見圖1。

圖1 5號機組有功功率變送器接線圖

2.2 AGC機組降負荷原因分析

由于5號機組參與了AGC負荷分配，且有功反饋始終為0，造成每次五強溪電廠實發(fā)總有功值總會比前一次網(wǎng)調(diào)給定總有功值小，網(wǎng)調(diào)檢測電廠實發(fā)總有功值變小后，會下調(diào)網(wǎng)調(diào)給定總有功值，共計5次,有效執(zhí)行3次。當網(wǎng)調(diào)給定總有功值與電廠實發(fā)總有功值相比超過最大調(diào)節(jié)變幅100 MW，就報“WQX有功設(shè)定值越變幅！”、“五強溪AGC有功步長過大報警”，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)計不合理，導(dǎo)致組合功率變送器故障時，擴路變送器輸出給LCU的信號仍為4 mA，使得LCU無法做出有功功率異常的判斷，進而導(dǎo)致機組大幅超調(diào)。

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

3.2 針對以上兩方面原因，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)量異常報警，同時在無設(shè)備故障時，有功功率數(shù)據(jù)傳遞能正確無誤。實現(xiàn)方法見圖2、3。

（2）實現(xiàn)機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程序計算機組總有功、實際線路總有功，通過將機組總有功與線路總有功進行比較，兩者差值超過30MW并保持5s,則產(chǎn)生“五強溪AGC機組總有功與線路總有功超差”報警，判斷功率測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“五強溪AGC機組總有功與線路總有功超差保護功能投退壓板”，當此壓板置于“投入位置”時，AGC機組總有功與線路總有功超差保護功能投入，增加“1號～5號機組、五崗線、五民線維護態(tài)投退壓板”，機組或線路置于維護態(tài)時，其有功功率數(shù)據(jù)不參與AGC負荷計算與分配。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)點及投退功能。

3）修改機組與線路總有功計算公式

①機組總有功計算公式由

改為：

YG_MW為機組有功實發(fā)值，F(xiàn)*_WHT為機組維護態(tài)軟壓板投入信號，WQXF*_FDT為機組發(fā)電態(tài)。

②實際線路總有功計算公式由:

改為：

（3）實現(xiàn)單臺機組有功突變閉鎖機組有功給定調(diào)節(jié)功能，防止機組超調(diào)

1）修改1號～5號機組PLC程序，發(fā)電態(tài)下機組“發(fā)電機有功功率”與“發(fā)電機出口P（百抄表）”進行比較，當兩者差值（取絕對值）超過20 MW并保持2 s，產(chǎn)生“發(fā)電態(tài)下有功功率突變”報警，判斷有功功率測量回路異常，閉鎖機組有功給定調(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～5號機組增加“發(fā)電態(tài)下有功功率突變”報警，并上送集控。

4 效果分析

以上針對機組有功功率故障的完善措施均通過充分論證與試驗，試驗各項結(jié)果均合格。至此，通過優(yōu)化有功功率量值傳遞過程、增加機組總有功與線路總有功超差退全廠AGC功能以及單臺機組有功突變閉鎖機組有功給定調(diào)節(jié)功能，行之有效的解決了機組有功功率變幅異常時的機組超調(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，功率保護的有效性與完備性尤為重要。本文針對本廠在有功功率調(diào)節(jié)中出現(xiàn)的問題提出了針對性的完善策略，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，同時為其他同類型水電廠提供了重要的參考。

[1]五強溪水電廠AGCAVC運行維護規(guī)程[Z].

[2]五強溪水電廠AGC AVC高級應(yīng)用軟件使用手冊[Z].

[3]五強溪水電廠H9000監(jiān)控系統(tǒng)上位機維護手冊[Z].

[4]五強溪水電廠H9000監(jiān)控系統(tǒng)上位機集成手冊[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，從事水電廠機電設(shè)備維護管理工作。