張河灣蓄能電站調速器電氣柜升級改造

張 甜，朱傳宗，張 帆，李永杰，趙 鈺

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

1 升級改造概況

張河灣公司調速器系統生產廠家為ALSTOM，型號為NEYRPIC 1500，分主用箱1 500 N和備用箱1 500 S。我廠機組調速器設備屬于上一代產品，一些重要設備開始出現局部器件損壞。且調速器控制器型號較老，備品采購周期長，面臨設備停產的隱患。同時，調速器外圍設備的更新換代，如維護用計算機，已不再使用MS-DOS系統，且通信接口基本不提供RS232串行通信接口。2017年3月我廠更換3號機組轉輪，為了保證調速系統的可靠運行，提高調節性能，因此需要對我廠3號機組調速器電氣柜進行升級改造，以應對設備的正常損耗和備件采購困難，提高機組健康運行水平。

2 改造后調速器系統的原理及特點

2.1 系統基礎模塊冗余配置

新的調速器系統分為UPC控制模塊和SPC操作模塊，UPC負責調節，SPC主要負責動作執行，控制接力器。冗余配置提高了系統的可靠性，當主用箱發生故障，備用箱可實現無擾動切換，這樣即使有一個通道有故障發生，也不會影響機組運行，極大提高了機組可靠性。

2.2 控制電源冗余

新電調柜設計電源1路直流220 V輸入、1路交流220 V輸入，兩路電源分別取自不同的來源，互相不影響，充分保證了柜子的帶電可靠性。為了規范柜內用電，統一轉換成直流24 V。柜內統一電源直流24 V，這種設計可以提高設備維護的可操作性，同時也規范了柜內元件電源等級。

2.3 測頻原理

TSLG采用齒盤信號測速和PT測頻兩種不同方式對機組頻率進行測量，兩種方式可以確保機組頻率的準確性以及可靠性。而且采取了冗余配置，每個測速都有1路齒盤和1路PT。機組運行過程中，以PT信號測頻為主，如果一旦PT故障，會自動跳轉為齒盤測速。機組處于開機開始階段時，PT測頻信號幅值較低，不能達到要求，采用齒盤測速作為機組頻率數值，當機組進入空載后，采用PT測速作為機組頻率。

2.4 調速器的人機界面

采用Windows平臺，原來的MS-DOS系統已經淘汰：沒有連接電腦，操作復雜，調整參數只能記住原來的編號，保存數據只能通過組合鍵實現。現在人機界面操作簡單，內容豐富。連接調試電腦可實時查看調速器的數據、曲線還有故障信息。舊系統需要用專用的編程器才能修改調速器參數，很不方便，在TSLG，參數的整定和修改非常便捷方便，運行狀態的實時查看和轉換也很方便。

3 改造后調速器的現場試驗

3.1 電調柜調試要求

靜態測試：柜體上電后柜內元件工作正常，各相連的外圍設備電壓正常，盤柜與監控系統及現地設備信號對點正確無誤，儀表現場整定正確。

動態測試：外圍設備隨操作把手選擇切換，運行正常，現地設備傳動正確無誤。監控系統遠方設備傳動正確無誤。

首先進行電氣柜外觀檢查，接線檢查。符合相關規程規范要求，所有儀表、電子元件均接線正常，裝配正常，所有電纜接線及柜內走線符合國家及國網公司盤柜及二次回路接線施工及驗收規范相關要求。盤柜外觀完好，無磕碰損壞。盤柜表面各儀表設備、指示燈、操作把手外觀完好，功能正常。柜內元件完好無損壞。

連接調試電腦，在筆記本電腦本地連接的TCP/IP協議里面設定IP地址和網關。IP地址設定為：10.10.10.50，網關設定為：255.255.255.0機組處于停機狀態下，在調試員（START UP）的等級下進行。進入選擇輸入/輸出界面，與監控配合，強制所有的模擬量和邏輯量的輸入、輸出，確認與監控通信暢通，檢查信號正確。

3.2 無水試驗

（1）導葉位置傳感器的位置在合適的位置，并在TSOFT中標定各傳感器全關全開位置。每次拆除接力器時，無需用尺子標記，只要回裝后接力器行程反饋SE-RAW數值在0～10 000之間即可。記錄接力器全開全關數據，通過軟件自動標定。給定GAIN及OFFS值。

還有一種簡單的調整行程的方法：選擇SPC calibration 自動計算，修改參數，但這種方法可能不太準確，沒有自己標定的準確。

（2）調整導葉關閉規律時間

3號機導葉關閉時間由原來的15 s改為10 s。先通過測量原來節流片孔徑、比較原來關閉時間與現在修改后的時間，算出需要修改的節流片孔徑大小。把接力器節流片孔徑按照計算數據進行擴孔粗調，后將主配閥節流片孔徑擴孔細調。期間每調整一次，管路建壓，通過電調柜控制導葉開關動作，記錄動作曲線，比較時間。根據試驗結果，再進行調整。如此反復調整了4次，再通過調整泄油閥的位置，最終順利將導葉關閉時間由原來的15 s改為10 s。同理，對導葉關閉規律電磁閥AD100的節流片進行調整，將導葉延時關閉時間從10 s改為8.5 s。

（3）調整主配和接力器的位置

先令 VA_OSP=0，設 OR=X（定值），尋找主配中位，調好后，修改接力器參數。修改主配時階躍一正一負，幅值先小后大，修改接力器時階躍一正一負，幅值先大后小。給了階躍之后，觀察曲線是否出現超調量以及響應時間等確定PID的參數（同理，調整空載及并網狀態下的PID的參數KP、Ti、Td）。

（4）模擬開停機

外接頻率發生器，進行機組模擬開機、并網、關機各種工況轉換流程測試以及故障試驗。

主配反饋、接力器反饋、ADT都為冗余配置，1個故障，只報警不跳機，備用變主用。2個都故障才跳機。主用故障跳開后，即使故障恢復，主通道處于TEST模式，不能自動復歸，只有人工手動激活主通道才可以正常使用。水頭信號現在取自監控MODBUS，一旦丟失，默認水頭CH_REPLI=322 m。

3.3 有水試驗

（1）發電方向、抽水方向首次開、停機

調速器在遠方手動位置，開啟導葉。轉速上升過程中檢查轉速信號是否正確。收到開、停機指令時能否正常工作。調整PID參數，檢查導葉的曲線特性。

（2）發電方向自動開、停機

監控發出發電工況開機及停機命令，檢查開、停機流程的正確性，以及導葉的動作特性。

（3）發電工況調相及熱穩定試驗

監控發出發電工況開機及調相命令，檢查工況轉換流程的正確性。熱穩定試驗運行4 h，測定機組穩定運行性能。

（4）發電工況甩負荷試驗

單機甩負荷 4次（25%、50%、75%、100%）試驗完后隔離機組，檢查甩負荷后機組狀態。

（5）抽水工況調相、濺水功率保護試驗、水泵工況熱穩定試驗

監控發出水泵工況開機及調相命令，檢查工況轉換流程的正確性。熱穩定試驗運行4 h，測定機組穩定運行性能。

（6）一次調頻試驗

試驗目的：檢驗機組A修后一次調頻設計正確和參數配置正確；通過試驗，調整相關參數使機組一次調頻性能指標滿足各項規定要求；通過試驗，驗證機組在網頻大幅波動工況下，機組參與一次調頻動作的安全性。

一次調頻試驗主要指標要求：

網頻偏差死區：±0.033 Hz

永態轉差率：≤4%

一次調頻響應時間：≤3 s

一次調頻穩定時間：≤60 s

一次調頻90%幅值飛升時間：≤15 s

4 升級改造試驗運行中出現的問題

2017年7月9日凌晨3號機抽水起機過程中，SFC拖動起機出現一個諧波，導致PT測頻測出一個非常高的轉速。電氣制動117%動作。PT測頻精度高，由晶振測得轉速，出現諧波時，會無法避免的測得一個假的特別高的轉速。現將PT測頻退出ADT測速。ADT測速主備用每個只剩一個傳感器，建議再增加2個齒盤測速傳感器，增加冗余配置。

2017年7月9日電調柜出現VA1-SAT distributing 1 valve saturation 報警，是由于主配中的圓盤不平導致在動作過程中有一些行程偏移量，主配正常-1～1，現在超出-1的位置限定，需修改GAIN和OFFS的值，重新標定主配位置，消除報警（報警不影響機組正常起機運行，已消除）。

5 結語

通過機組試驗以及一段時間的運行，確實證明改造后的調速器控制系統操作方便，人機界面友好，3號機轉輪更換后，開度特性發生變化，其他性能曲線試驗也都符合標準，一次調頻功能可以更好地為電網服務，經過升級改造的調速器系統運行可靠，操作維護簡單方便， 有效提高了工作效率及機組穩定性。