一起發(fā)電機(jī)停機(jī)過程中無功波動(dòng)異常的分析

賀晨 國網(wǎng)湖南省電力有限公司技術(shù)技能培訓(xùn)中心

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（power system stabilizer，PSS）是一種主要用于抑制電網(wǎng)低頻振蕩的控制設(shè)備，在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面起到了巨大的作用，當(dāng)前全國各大中型發(fā)電機(jī)組均按照運(yùn)行管理規(guī)定配置了PSS。

該文針對(duì)某電廠發(fā)電機(jī)組停機(jī)過程中出現(xiàn)無功波動(dòng)異常的問題，開展了異常情況的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析。首先，通過錄波信息確定了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）是導(dǎo)致停機(jī)過程中無功波動(dòng)的主要原因；其次，分析PSS的傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)，提出PSS模型結(jié)構(gòu)對(duì)無功功率反調(diào)的影響；然后，通過對(duì)模型參數(shù)定值分析，確定了參數(shù)錯(cuò)誤導(dǎo)致功率波動(dòng)的影響；最后，給出了防止停機(jī)過程中抑制無功反調(diào)的建議和方法，在新的停機(jī)過程中無功波動(dòng)正常，說明了分析的正確性及建議的合理性。

一、無功波動(dòng)異常簡(jiǎn)介

某電廠機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)采用自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，具體型號(hào)為安德里茨公司生產(chǎn)的GMR3型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，AVR采用PID+PSS控制模式。電廠PSS在輸入上采用有功功率變化量，實(shí)際等效為PSS1型結(jié)構(gòu)。

2017年11月24日12時(shí)15分，監(jiān) 控發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)停機(jī)過程中PSS頻繁投退導(dǎo)致無功功率波動(dòng)，難以滿足正常停機(jī)工況，需捕捉無功零點(diǎn)停機(jī)。

該廠1號(hào)機(jī)異常前帶300MW負(fù)荷，按調(diào)度負(fù)荷曲線停機(jī)過程中，有功負(fù)荷調(diào)整降至接近零，但無功負(fù)荷并未平穩(wěn)降至零，而在停機(jī)過程中，無功功率出現(xiàn)了較大波動(dòng)。由于停機(jī)邏輯限制，在無功功率較大情況下，不滿足停機(jī)程序邏輯中的有功及無功功率閾值要求，控制系統(tǒng)無法執(zhí)行停機(jī)指令，機(jī)組無法正常停機(jī)。在通過監(jiān)控后臺(tái)人工捕捉無功功率波動(dòng)中的零點(diǎn)后，人工下發(fā)停機(jī)指令，機(jī)組停機(jī)成功。

二、無功波動(dòng)異常現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

（一）現(xiàn)場(chǎng)錄波分析

調(diào)查人員對(duì)無功波動(dòng)導(dǎo)致停機(jī)異常情況進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)并進(jìn)行了錄波。波形顯示了在停機(jī)過程中有功功率按照正常平穩(wěn)降至零附近，但同時(shí)無功功率卻出現(xiàn)了較大的波動(dòng)，情況十分類似PSS導(dǎo)致的反調(diào)作用，即有功快速調(diào)節(jié)過程中無功功率產(chǎn)生較大波動(dòng)。

（二）PSS模型結(jié)構(gòu)分析

結(jié)合停機(jī)過程中監(jiān)控報(bào)文頻繁顯示PSS投退的信息，調(diào)查人員進(jìn)一步查閱涉網(wǎng)PSS說明書及參數(shù)設(shè)置。說明書顯示1號(hào)機(jī)采用的是αp型PSS模型，在功能上可等效轉(zhuǎn)化為PSS1型模型。

（三）反調(diào)試驗(yàn)分析

由于αp型的PSS只采用功率偏差量作為輸入，理論上不具備抑制反調(diào)作用。可見該P(yáng)SS模型由于結(jié)構(gòu)原因并不能抑制反調(diào)，在快速變化有功功率情況下，無功功率同樣有較大變化，對(duì)于快速調(diào)節(jié)功率的機(jī)組反調(diào)效果尤其明顯。因此針對(duì)此類型的PSS，建議在快速調(diào)節(jié)有功功率的過程中閉鎖PSS或者退出PSS功能。

（四）參數(shù)定值分析

調(diào)查人員進(jìn)一步檢查現(xiàn)場(chǎng)就地設(shè)備PSS參數(shù)寫入情況，發(fā)現(xiàn)電廠1號(hào)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器第2控制通道PSS投退參數(shù)“PSS release”寫入有誤，此錯(cuò)誤最終導(dǎo)致停機(jī)異常事故發(fā)生。

電廠勵(lì)磁控制程序歷經(jīng)舊版本和新版本兩個(gè)版本，電廠在2017年完成PSS試驗(yàn)后，勵(lì)磁廠家對(duì)全廠勵(lì)磁調(diào)節(jié)器程序進(jìn)行了升級(jí)，經(jīng)查已將4臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的7個(gè)控制通道程序升級(jí)為新版本，但1號(hào)機(jī)的第2控制通道未能升級(jí)成功。舊版本程序中“PSS release”參數(shù)對(duì)應(yīng)變量V170。新版本程序中“PSS release”參數(shù)對(duì)應(yīng)變量V862。電廠人員誤將新程序版本中參數(shù)V862寫入舊程序中，導(dǎo)致舊程序無法識(shí)別，舊程序?qū)⑽茨茏R(shí)別的參數(shù)置為0，導(dǎo)致在零有功功率附近反復(fù)投退，并且導(dǎo)致PSS始終投入，因此反調(diào)作用在調(diào)節(jié)有功功率的整個(gè)過程中一直存在。

將1號(hào)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器第2控制通道程序進(jìn)行升級(jí)，將“PSS release”參數(shù)使用V862=0.4進(jìn)行賦值后重新進(jìn)行停機(jī)試驗(yàn)。在PSS投退的定值以上，隨著有功功率的調(diào)節(jié)，反調(diào)作用導(dǎo)致無功功率波動(dòng)。當(dāng)有功功率低于PSS投退的定值后，隨著有功功率的調(diào)節(jié)，反調(diào)作用消失，無功功率振蕩得以平息并以一低值保持恒定，最終得以正常的平穩(wěn)停機(jī)。

三、結(jié)語

本文針對(duì)某電廠發(fā)電機(jī)組停機(jī)過程中出現(xiàn)無功波動(dòng)異常的問題，開展了異常情況的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，通過現(xiàn)場(chǎng)檢查和分析，認(rèn)定由于勵(lì)磁廠家人員在對(duì)1號(hào)機(jī)第2控制通道程序更新后未完成固化操作，程序經(jīng)掉電后回到上一版本，因此在1號(hào)機(jī)第2控制通道定值上設(shè)置錯(cuò)誤，導(dǎo)致停機(jī)過程中PSS功能一直投入，過強(qiáng)的反調(diào)作用導(dǎo)致設(shè)備不能正常停機(jī)。經(jīng)勵(lì)磁廠家人員升級(jí)程序及修改“PSS release”為正確參數(shù)后，停機(jī)過程中的異常情況消失。調(diào)查的建議和意見：

1.加強(qiáng)程序版本及定值參數(shù)的管理，電廠人員應(yīng)及時(shí)與廠家人員進(jìn)行溝通及確認(rèn)，防止程序版本及定值參數(shù)錯(cuò)誤。

2.進(jìn)行PSS模型的升級(jí)改造，建議升級(jí)為PSS2A或PSS2B型PSS，此 種PSS在 結(jié)構(gòu)上存在抑制反調(diào)的效果。采用加速功率型PSS，此方案需要對(duì)現(xiàn)有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行技術(shù)改造，在技術(shù)改造前建議退出機(jī)組PSS。