梨園水電站調(diào)速器測頻系統(tǒng)優(yōu)化

于波陽

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

關(guān)鍵詞：梨園；調(diào)速器；測頻；優(yōu)化

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

1 優(yōu)化前的測頻系統(tǒng)

梨園水電站采用一路殘壓測頻加兩路齒盤測頻，與大多數(shù)水電站調(diào)速器測頻系統(tǒng)類似，梨園水電站調(diào)速器系統(tǒng)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(tǒng)殘壓測頻信號。

為確保發(fā)電機失步后調(diào)速器能正確反映發(fā)電機轉(zhuǎn)速，調(diào)速器控制程序有如下判斷：機組并網(wǎng)時，當齒盤信號與殘壓信號偏差值未超過0.5Hz時，系統(tǒng)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(tǒng)控制頻率以齒盤信號為主。

2 優(yōu)化前存在的缺陷

由于存在機組并網(wǎng)狀態(tài)下齒盤信號與殘壓信號偏差值超過0.5Hz時，系統(tǒng)控制頻率以齒盤信號為主的判斷。當出現(xiàn)齒盤與調(diào)速器測頻探頭距離超差或者調(diào)速器齒盤支架傾斜等狀況時，齒盤測速會失真并出現(xiàn)大圍偏差，此時調(diào)速器邏輯將以失真的齒盤信號為主。由于機組一次調(diào)頻作用，將使機組有功功率大范圍波動，嚴重時會導致網(wǎng)頻震蕩，威脅電網(wǎng)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(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp=4%，當齒盤所測頻率為48Hz或52Hz時即可令導葉在短時間內(nèi)于全開至全關(guān)間迅速動作，機組有功功率在0-600M迅速波動，進而導致主網(wǎng)頻率異常波動。

3 優(yōu)化后的測頻系統(tǒng)

為解決上述缺陷，我方將現(xiàn)有調(diào)速器系統(tǒng)進行了優(yōu)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(zhuǎn)換處理模塊。將原有A/B套模塊上的網(wǎng)頻及機頻信號保留，齒盤信號挪至新增的信號轉(zhuǎn)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(yōu)化控制邏輯。在原有殘齒盤1、齒盤2采樣故障基礎(chǔ)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(yōu)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(fā)電態(tài)，則保持當前負荷不變，一次調(diào)頻退出調(diào)節(jié)，并向監(jiān)控報警，不閉鎖監(jiān)控功增、功減。如處于空載態(tài)，則調(diào)速器切手動運行。

增加信號故障顯示報警。于調(diào)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(jiān)控。

4 試驗驗證

4.1 靜態(tài)驗證試驗

各項接線修改完成及程序載入后，進行靜態(tài)試驗模擬驗證。靜態(tài)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(zhuǎn)換，PCCA及PCCB間的切換等。

試驗結(jié)果，正常發(fā)電情況測頻優(yōu)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(jié)論詳見表1、2、3。

4.2 動態(tài)驗證試驗

機組空轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行動態(tài)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(jié)果與靜態(tài)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(diào)速器供貨，因制造或運輸?shù)仍?，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(shù)據(jù)失真，建議修改前測量、修正齒盤圓度，并重新調(diào)整齒盤測速探頭至齒盤距離。

6 結(jié)論

梨園水電站調(diào)速器測頻系統(tǒng)優(yōu)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(wěn)定性。，避免了因機組齒盤測頻數(shù)據(jù)失真導致的機組有功功率波動的可能性。經(jīng)現(xiàn)場實際靜態(tài)試驗、動態(tài)試驗驗證，優(yōu)化后測頻系統(tǒng)工作正常。經(jīng)機組長時間運行，測頻系統(tǒng)運行可靠、穩(wěn)定。