硬布線勵(lì)磁內(nèi)部通訊方式下勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間的分析

陳　騁，丁燁楠

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

硬布線勵(lì)磁內(nèi)部通訊方式下勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間的分析

陳騁，丁燁楠

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

勵(lì)磁系統(tǒng)的內(nèi)部通訊模式主要為網(wǎng)口通訊和硬布線通訊兩種，勵(lì)磁內(nèi)部通訊在硬布線模式下與網(wǎng)口通訊模式下雙通道跟蹤時(shí)間存在差異，著重從快速、穩(wěn)定方面討論分析內(nèi)部通訊方式為硬布線通訊方式下的雙通道跟蹤時(shí)間，以及如何通過(guò)優(yōu)化跟蹤時(shí)間提高勵(lì)磁系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能。

勵(lì)磁系統(tǒng)通訊；跟蹤時(shí)間；信號(hào)處理時(shí)間

1　引言

華東桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺(tái)縣境內(nèi)，電站接入華東電網(wǎng)，在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相以及事故備用的任務(wù)。電站裝設(shè)了4臺(tái)300MW的可逆式水泵水輪機(jī)，總裝機(jī)容量1 200MW，年平均發(fā)電量21億kW·h，年抽水電量28億kW·h。

電站勵(lì)磁系統(tǒng)采用奧地利安德里茨提供的自并勵(lì)可控硅靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)，為機(jī)組啟動(dòng)提供所需的直流電源。為了滿足電站機(jī)組各種運(yùn)行工況，勵(lì)磁系統(tǒng)配備了相應(yīng)的編譯程序。勵(lì)磁系統(tǒng)是保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行不可或缺的重要部分。因此，勵(lì)磁系統(tǒng)的安全穩(wěn)定關(guān)系到整個(gè)電站機(jī)組的安全與穩(wěn)定。機(jī)組勵(lì)磁電源由連接于主變壓器低壓側(cè)的勵(lì)磁變提供。勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)有一套直流起勵(lì)裝置作為備用起勵(lì)回路，電源由地下廠房220V直流動(dòng)力母線提供。

我廠4號(hào)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在勵(lì)磁模式下的跟蹤時(shí)間，與國(guó)際先進(jìn)水平存在一定的差距，為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)快速跟蹤的目的，對(duì)4號(hào)機(jī)勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間進(jìn)行全面分析是有必要的。

2　勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間的分析及改進(jìn)

2.1 4號(hào)機(jī)勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間

4號(hào)機(jī)勵(lì)磁模式跟蹤需要經(jīng)過(guò)如下5個(gè)模塊：跟蹤信號(hào)源、信號(hào)采集模塊、通道1、通訊模塊、通道2，5個(gè)模塊別存在自身的信號(hào)處理時(shí)間。這5個(gè)模塊之間的關(guān)系如圖1所示。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次測(cè)試，我們統(tǒng)計(jì)了具體的信號(hào)處理時(shí)間?，F(xiàn)在無(wú)差別選取其中的5組數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從表1可以很明顯地看出來(lái)，T4所占用的平均時(shí)間為72.8 s，也就是說(shuō)信號(hào)進(jìn)入通訊模塊后，經(jīng)過(guò)通訊模塊處理，到達(dá)通道2，所用的時(shí)間占整個(gè)流程所用時(shí)間的比例最大。如果能有效縮短通訊模塊處理時(shí)間，將會(huì)大大降低勵(lì)磁系統(tǒng)的跟蹤時(shí)間，達(dá)到勵(lì)磁系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

2.2通訊模塊處理時(shí)間分析

勵(lì)磁通訊模塊承擔(dān)著勵(lì)磁信號(hào)的傳輸任務(wù)，是必不可少的一個(gè)模塊，但由于通訊模塊處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成勵(lì)磁系統(tǒng)工作效率下降，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行也造成了一定的影響，所以，需要對(duì)通訊模塊處理時(shí)間做單獨(dú)分析，確定要因。

對(duì)通訊模塊處理時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)地統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)表2及圖2。

通過(guò)圖2可以看出，4號(hào)機(jī)勵(lì)磁通訊模塊處理時(shí)間失控，是造成整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)跟蹤時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的主要原因，這樣就確定了4號(hào)機(jī)勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的主要原因就是勵(lì)磁通訊模塊處理時(shí)間失控。

影響通訊模塊處理時(shí)間的因素有很多，包括：信號(hào)內(nèi)容復(fù)雜、信號(hào)通道異常、信號(hào)模塊異常、容量選擇不合理、位置識(shí)別碼錯(cuò)誤、運(yùn)行環(huán)境差?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)通訊模塊的參數(shù)、修改簡(jiǎn)化程序、優(yōu)化硬件回路、甚至跳過(guò)通訊模塊的方法使4號(hào)機(jī)勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間降低并達(dá)到可控范圍。

由于考慮到交換機(jī)容量對(duì)通訊模塊的信息處理起到了關(guān)鍵性的作用，因此做了一系列的測(cè)試，以交換機(jī)容量為變量建立模型，得到了額定負(fù)荷與空載負(fù)荷時(shí)通訊模塊處理時(shí)間差值。

通過(guò)圖3可以得到一個(gè)規(guī)律：當(dāng)交換機(jī)容量越大時(shí)，通訊模塊的處理時(shí)間差值越小，其穩(wěn)定性越高。相對(duì)應(yīng)的可以得到：當(dāng)通訊模塊容量取值越大，則通訊模塊處理時(shí)間穩(wěn)定性越高，通訊模塊的處理時(shí)間趨向可控。

那么，可以通過(guò)增加通訊模塊容量，以達(dá)到降低通訊模塊處理時(shí)間的目的。我公司目前使用100M容量的通訊模塊，為了降低通訊模塊處理時(shí)間，至少要采用2 G容量的通訊模塊，這個(gè)解決方法在理論上是可行的，但是在實(shí)際處理中，考慮到通訊模塊的容量與價(jià)格呈對(duì)數(shù)形式上漲，選用大容量的通訊模塊的價(jià)格將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)在使用的100M容量的通訊模塊的價(jià)格，而且隨之而產(chǎn)生的維護(hù)費(fèi)用也將增加。這種純粹通過(guò)更換價(jià)格昂貴的硬件來(lái)達(dá)到設(shè)備升級(jí)的方案，耗費(fèi)過(guò)大，不夠經(jīng)濟(jì)。因此，考慮通過(guò)跳過(guò)通訊模塊的方法使4號(hào)機(jī)勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間降低并達(dá)到可控范圍。

2.3跳過(guò)通訊模塊使信號(hào)直接發(fā)送

首先，最容易想到的就是通過(guò)拆除通訊模塊使信號(hào)直接發(fā)送，但由于通訊模塊不僅是用于傳輸勵(lì)磁模式跟蹤信號(hào)，還有大量的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與控制信號(hào)，如果單純的將通訊模塊移除則需要對(duì)大量的信號(hào)回路進(jìn)行改造，將原先經(jīng)過(guò)通訊模塊的全部信號(hào)都進(jìn)行新的聯(lián)系，由于通訊模塊傳輸?shù)男盘?hào)種類(lèi)有53組，因此把這53組信號(hào)重新進(jìn)行連接，顯然過(guò)于消耗人力物力。

那么，現(xiàn)在不僅需要跳過(guò)通訊模塊發(fā)送信號(hào)，又不能直接將通訊模塊拆除，最合適的辦法就是加裝光耦繼電器引出信號(hào)發(fā)送。通過(guò)將勵(lì)磁模式跟蹤信號(hào)單獨(dú)導(dǎo)出、傳送的方式使得信號(hào)量不但避免了需要經(jīng)過(guò)編碼、譯碼的過(guò)程，還使得無(wú)需再對(duì)通訊裝置傳輸?shù)钠渌盘?hào)進(jìn)行修改，減少了物資損耗和人力使用。

2.4改造后的勵(lì)磁系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)多次的可行性分析，將理論用于實(shí)踐，通過(guò)加裝光耦繼電器引出信號(hào)發(fā)送，使得跟蹤信號(hào)跳過(guò)通訊模塊直接傳送，又不需要更改其他大量的信號(hào)回路。

首先將“勵(lì)磁模式跟蹤”信號(hào)從裝置中單獨(dú)引出，按照設(shè)計(jì)規(guī)范將信號(hào)量引至端子排。

接著將信號(hào)通過(guò)光繼電器轉(zhuǎn)化為裝置可以接收的電信號(hào)，避免了需要經(jīng)過(guò)編碼、譯碼的過(guò)程。

最后是繼電器傳輸信號(hào)的識(shí)別，對(duì)信號(hào)的識(shí)別代碼進(jìn)行了修改，使得設(shè)備能夠識(shí)別變更后的信號(hào)。

2.5改造后的勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間

對(duì)于改造后的勵(lì)磁系統(tǒng)做了測(cè)試，以下統(tǒng)計(jì)出了在勵(lì)磁模式的跟蹤時(shí)間

通過(guò)表3，可以得出結(jié)論：經(jīng)過(guò)加裝光耦繼電器引出信號(hào)發(fā)送，勵(lì)磁系統(tǒng)在勵(lì)磁模式下的跟蹤時(shí)間從原先的平均時(shí)間大于50 s，降低到平均時(shí)間在10 s以?xún)?nèi)，大大提高了勵(lì)磁的工作效率，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的安全穩(wěn)定工作起到了關(guān)鍵性的作用。

3　結(jié)論

抽水蓄能電站勵(lì)磁系統(tǒng)有著重要的作用：維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在給定值，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱來(lái)恒定機(jī)端電壓；合理分配并列運(yùn)行機(jī)組之間的無(wú)功分配；提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，包括靜態(tài)穩(wěn)定性、暫態(tài)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。因此，提高勵(lì)磁系統(tǒng)本身的安全穩(wěn)定性是十分有必要的，這次技改的主要目的就是減少4號(hào)機(jī)勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間，使得信號(hào)傳輸更加穩(wěn)定、快速。

采用加裝光耦繼電器引出信號(hào)發(fā)送，不僅節(jié)約成本，更重要的是能夠?qū)?lì)磁模式跟蹤信號(hào)單獨(dú)導(dǎo)出、傳送，而不需要改動(dòng)其他大量的信號(hào)回路，使得技改的思路更加清晰明確。

通過(guò)這次減少4號(hào)機(jī)勵(lì)磁模式跟蹤時(shí)間的技改，使得我廠4號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定，大大提升了機(jī)組自身的穩(wěn)定性，給電網(wǎng)安全運(yùn)行增加了一份保障。

[1]蘇為民，方思立.勵(lì)磁系統(tǒng)典型數(shù)學(xué)模型及其參數(shù)選擇[J].電力設(shè)備，2004（11）.

[2]司瑞華.自并勵(lì)系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定影響的研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2010.

[3]郝正航，陳卓，邱國(guó)躍，等.勵(lì)磁機(jī)時(shí)間常數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響[J].電工電能新技術(shù)，2006（01）.

陳騁（1990-），男，助理工程師，從事水電站運(yùn)維工作。

TV736

B

1672-5387（2015）11-0004-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.002

2015-07-31