梨園水電站調速器測頻系統優化

于波陽

摘 要：機組頻率是水電站工作的主要參數，測頻結果的準確性將直接影響水電站機組運行及電網穩定性。本文提出了一種基于殘壓測頻、齒盤測頻的復合判據模式。最終經水電站機組靜態試驗、動態試驗驗證，調速器測頻可靠性明顯提升，經機組長時間運行，尚未出現因測頻故障導致的機組故障或缺陷。

關鍵詞：梨園；調速器；測頻；優化

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

1 優化前的測頻系統

梨園水電站采用一路殘壓測頻加兩路齒盤測頻，與大多數水電站調速器測頻系統類似，梨園水電站調速器系統A、B套各有一個測頻信號模塊，每個測頻模塊有三路測頻信號輸入：一路齒盤測頻信號、一路機端殘壓測頻信號和一路系統殘壓測頻信號。

為確保發電機失步后調速器能正確反映發電機轉速，調速器控制程序有如下判斷：機組并網時，當齒盤信號與殘壓信號偏差值未超過0.5Hz時，系統控制頻率以殘壓信號為主；當齒盤信號與殘壓信號偏差值超過0.5Hz時，系統控制頻率以齒盤信號為主。

2 優化前存在的缺陷

由于存在機組并網狀態下齒盤信號與殘壓信號偏差值超過0.5Hz時，系統控制頻率以齒盤信號為主的判斷。當出現齒盤與調速器測頻探頭距離超差或者調速器齒盤支架傾斜等狀況時，齒盤測速會失真并出現大圍偏差，此時調速器邏輯將以失真的齒盤信號為主。由于機組一次調頻作用，將使機組有功功率大范圍波動，嚴重時會導致網頻震蕩，威脅電網正常運行與機組安全。以梨園水電站為例，梨園水電站機組永態轉差系數bp=4%，當齒盤所測頻率為48Hz或52Hz時即可令導葉在短時間內于全開至全關間迅速動作，機組有功功率在0-600M迅速波動，進而導致主網頻率異常波動。

3 優化后的測頻系統

為解決上述缺陷，我方將現有調速器系統進行了優化改進，具體方案如下：

更改齒盤探頭安裝位置。將原置于一個支架上的兩路齒盤測速探頭分別置于兩個支架上分別測量。

增加一個頻率四路信號轉換處理模塊。將原有A/B套模塊上的網頻及機頻信號保留，齒盤信號挪至新增的信號轉換處理模塊，此模塊只處理2路齒盤信號，同時將處理完成之后的信號交叉送入A/B兩套PCC控制器。

優化控制邏輯。在原有殘齒盤1、齒盤2采樣故障基礎上增加殘壓偏差故障、齒盤1偏差故障、齒盤2偏差故障。實時計算殘壓和齒盤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F5>0.5HZ， F6>0.5HZ， F7<0.3HZ時， 報殘壓偏差故障；當F5>0.5HZ， F6<0.3HZ， F7>0.5HZ時， 報齒盤1偏差故障；當F5<0.3HZ， F6>0.5HZ， F7>0.5HZ時， 報齒盤2偏差故障。工作時3路測頻信號主用優先順序為殘壓>齒盤1>齒盤2 。當3路信號均報故障時，如機組處于發電態，則保持當前負荷不變，一次調頻退出調節，并向監控報警，不閉鎖監控功增、功減。如處于空載態，則調速器切手動運行。

增加信號故障顯示報警。于調速器電器柜屏幕增加機頻偏差故障，齒盤1偏差故障，齒盤2偏差故障等故障報警并上報監控。

4 試驗驗證

4.1 靜態驗證試驗

各項接線修改完成及程序載入后，進行靜態試驗模擬驗證。靜態試驗分別驗證殘壓采樣故障、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、機頻偏差故障；殘壓測頻與齒盤測頻轉換，PCCA及PCCB間的切換等。

試驗結果，正常發電情況測頻優先主用順序為殘壓>齒盤1>齒盤2。各偏差故障判斷正確，殘壓測頻信號、齒盤1測頻信號、齒盤2測頻信號間主、備用切換準確，A、B套間主、備用切換無誤。具體試驗結論詳見表1、2、3。

4.2 動態驗證試驗

機組空轉狀態下進行動態試驗，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，觀察頻率間實際切換及A、B套切換情況，其結果與靜態試驗一致。

5 需注意的問題

修改后的程序尚不能單獨判斷齒盤測頻信號測得數據的準確性。當兩路齒盤信號位于一個測量支架上時，若支架松動、偏移，則兩路齒盤信號同時失真并報送殘壓偏差故障，此時系統以失真的齒盤1信號為主。因此需將兩路齒盤測頻信號探頭分別放置，以提高其可靠性。

由于大部分電站齒盤均為調速器供貨，因制造或運輸等原因，齒盤圓度往往不盡人意。齒盤探頭準確的測量范圍約3-5mm，若齒盤圓度較差，則將直接導致齒盤測頻探頭測量數據失真，建議修改前測量、修正齒盤圓度，并重新調整齒盤測速探頭至齒盤距離。

6 結論

梨園水電站調速器測頻系統優化，提高了機組測頻信號的可靠性，邏輯判斷的準確性，機組運行的穩定性。，避免了因機組齒盤測頻數據失真導致的機組有功功率波動的可能性。經現場實際靜態試驗、動態試驗驗證，優化后測頻系統工作正常。經機組長時間運行，測頻系統運行可靠、穩定。