張河灣蓄能電站調(diào)速器電氣柜升級(jí)改造

張 甜，朱傳宗，張 帆，李永杰，趙 鈺

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

1 升級(jí)改造概況

張河灣公司調(diào)速器系統(tǒng)生產(chǎn)廠家為ALSTOM，型號(hào)為NEYRPIC 1500，分主用箱1 500 N和備用箱1 500 S。我廠機(jī)組調(diào)速器設(shè)備屬于上一代產(chǎn)品，一些重要設(shè)備開始出現(xiàn)局部器件損壞。且調(diào)速器控制器型號(hào)較老，備品采購(gòu)周期長(zhǎng)，面臨設(shè)備停產(chǎn)的隱患。同時(shí)，調(diào)速器外圍設(shè)備的更新?lián)Q代，如維護(hù)用計(jì)算機(jī)，已不再使用MS-DOS系統(tǒng)，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(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)輪，為了保證調(diào)速系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，提高調(diào)節(jié)性能，因此需要對(duì)我廠3號(hào)機(jī)組調(diào)速器電氣柜進(jìn)行升級(jí)改造，以應(yīng)對(duì)設(shè)備的正常損耗和備件采購(gòu)困難，提高機(jī)組健康運(yùn)行水平。

2 改造后調(diào)速器系統(tǒng)的原理及特點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)基礎(chǔ)模塊冗余配置

新的調(diào)速器系統(tǒng)分為UPC控制模塊和SPC操作模塊，UPC負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)，SPC主要負(fù)責(zé)動(dòng)作執(zhí)行，控制接力器。冗余配置提高了系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)主用箱發(fā)生故障，備用箱可實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換，這樣即使有一個(gè)通道有故障發(fā)生，也不會(huì)影響機(jī)組運(yùn)行，極大提高了機(jī)組可靠性。

2.2 控制電源冗余

新電調(diào)柜設(shè)計(jì)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(lái)源，互相不影響，充分保證了柜子的帶電可靠性。為了規(guī)范柜內(nèi)用電，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成直流24 V。柜內(nèi)統(tǒng)一電源直流24 V，這種設(shè)計(jì)可以提高設(shè)備維護(hù)的可操作性，同時(shí)也規(guī)范了柜內(nèi)元件電源等級(jí)。

2.3 測(cè)頻原理

TSLG采用齒盤信號(hào)測(cè)速和PT測(cè)頻兩種不同方式對(duì)機(jī)組頻率進(jìn)行測(cè)量，兩種方式可以確保機(jī)組頻率的準(zhǔn)確性以及可靠性。而且采取了冗余配置，每個(gè)測(cè)速都有1路齒盤和1路PT。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，以PT信號(hào)測(cè)頻為主，如果一旦PT故障，會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)為齒盤測(cè)速。機(jī)組處于開機(jī)開始階段時(shí)，PT測(cè)頻信號(hào)幅值較低，不能達(dá)到要求，采用齒盤測(cè)速作為機(jī)組頻率數(shù)值，當(dāng)機(jī)組進(jìn)入空載后，采用PT測(cè)速作為機(jī)組頻率。

2.4 調(diào)速器的人機(jī)界面

采用Windows平臺(tái)，原來(lái)的MS-DOS系統(tǒng)已經(jīng)淘汰：沒(méi)有連接電腦，操作復(fù)雜，調(diào)整參數(shù)只能記住原來(lái)的編號(hào)，保存數(shù)據(jù)只能通過(guò)組合鍵實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在人機(jī)界面操作簡(jiǎn)單，內(nèi)容豐富。連接調(diào)試電腦可實(shí)時(shí)查看調(diào)速器的數(shù)據(jù)、曲線還有故障信息。舊系統(tǒng)需要用專用的編程器才能修改調(diào)速器參數(shù)，很不方便，在TSLG，參數(shù)的整定和修改非常便捷方便，運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)查看和轉(zhuǎn)換也很方便。

3 改造后調(diào)速器的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 電調(diào)柜調(diào)試要求

靜態(tài)測(cè)試：柜體上電后柜內(nèi)元件工作正常，各相連的外圍設(shè)備電壓正常，盤柜與監(jiān)控系統(tǒng)及現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)對(duì)點(diǎn)正確無(wú)誤，儀表現(xiàn)場(chǎng)整定正確。

動(dòng)態(tài)測(cè)試：外圍設(shè)備隨操作把手選擇切換，運(yùn)行正常，現(xiàn)地設(shè)備傳動(dòng)正確無(wú)誤。監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)方設(shè)備傳動(dòng)正確無(wú)誤。

首先進(jìn)行電氣柜外觀檢查，接線檢查。符合相關(guān)規(guī)程規(guī)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(nèi)走線符合國(guó)家及國(guó)網(wǎng)公司盤柜及二次回路接線施工及驗(yàn)收規(guī)范相關(guān)要求。盤柜外觀完好，無(wú)磕碰損壞。盤柜表面各儀表設(shè)備、指示燈、操作把手外觀完好，功能正常。柜內(nèi)元件完好無(wú)損壞。

連接調(diào)試電腦，在筆記本電腦本地連接的TCP/IP協(xié)議里面設(shè)定IP地址和網(wǎng)關(guān)。IP地址設(shè)定為：10.10.10.50，網(wǎng)關(guān)設(shè)定為：255.255.255.0機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)下，在調(diào)試員（START UP）的等級(jí)下進(jìn)行。進(jìn)入選擇輸入/輸出界面，與監(jiān)控配合，強(qiáng)制所有的模擬量和邏輯量的輸入、輸出，確認(rèn)與監(jiān)控通信暢通，檢查信號(hào)正確。

3.2 無(wú)水試驗(yàn)

（1）導(dǎo)葉位置傳感器的位置在合適的位置，并在TSOFT中標(biāo)定各傳感器全關(guān)全開位置。每次拆除接力器時(shí)，無(wú)需用尺子標(biāo)記，只要回裝后接力器行程反饋SE-RAW數(shù)值在0～10 000之間即可。記錄接力器全開全關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件自動(dòng)標(biāo)定。給定GAIN及OFFS值。

還有一種簡(jiǎn)單的調(diào)整行程的方法：選擇SPC calibration 自動(dòng)計(jì)算，修改參數(shù)，但這種方法可能不太準(zhǔn)確，沒(méi)有自己標(biāo)定的準(zhǔn)確。

（2）調(diào)整導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律時(shí)間

3號(hào)機(jī)導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間由原來(lái)的15 s改為10 s。先通過(guò)測(cè)量原來(lái)節(jié)流片孔徑、比較原來(lái)關(guān)閉時(shí)間與現(xiàn)在修改后的時(shí)間，算出需要修改的節(jié)流片孔徑大小。把接力器節(jié)流片孔徑按照計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)孔粗調(diào)，后將主配閥節(jié)流片孔徑擴(kuò)孔細(xì)調(diào)。期間每調(diào)整一次，管路建壓，通過(guò)電調(diào)柜控制導(dǎo)葉開關(guān)動(dòng)作，記錄動(dòng)作曲線，比較時(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，再進(jìn)行調(diào)整。如此反復(fù)調(diào)整了4次，再通過(guò)調(diào)整泄油閥的位置，最終順利將導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間由原來(lái)的15 s改為10 s。同理，對(duì)導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律電磁閥AD100的節(jié)流片進(jìn)行調(diào)整，將導(dǎo)葉延時(shí)關(guān)閉時(shí)間從10 s改為8.5 s。

（3）調(diào)整主配和接力器的位置

先令 VA_OSP=0，設(shè) OR=X（定值），尋找主配中位，調(diào)好后，修改接力器參數(shù)。修改主配時(shí)階躍一正一負(fù)，幅值先小后大，修改接力器時(shí)階躍一正一負(fù)，幅值先大后小。給了階躍之后，觀察曲線是否出現(xiàn)超調(diào)量以及響應(yīng)時(shí)間等確定PID的參數(shù)（同理，調(diào)整空載及并網(wǎng)狀態(tài)下的PID的參數(shù)KP、Ti、Td）。

（4）模擬開停機(jī)

外接頻率發(fā)生器，進(jìn)行機(jī)組模擬開機(jī)、并網(wǎng)、關(guān)機(jī)各種工況轉(zhuǎn)換流程測(cè)試以及故障試驗(yàn)。

主配反饋、接力器反饋、ADT都為冗余配置，1個(gè)故障，只報(bào)警不跳機(jī)，備用變主用。2個(gè)都故障才跳機(jī)。主用故障跳開后，即使故障恢復(fù)，主通道處于TEST模式，不能自動(dòng)復(fù)歸，只有人工手動(dòng)激活主通道才可以正常使用。水頭信號(hào)現(xiàn)在取自監(jiān)控MODBUS，一旦丟失，默認(rèn)水頭CH_REPLI=322 m。

3.3 有水試驗(yàn)

（1）發(fā)電方向、抽水方向首次開、停機(jī)

調(diào)速器在遠(yuǎn)方手動(dòng)位置，開啟導(dǎo)葉。轉(zhuǎn)速上升過(guò)程中檢查轉(zhuǎn)速信號(hào)是否正確。收到開、停機(jī)指令時(shí)能否正常工作。調(diào)整PID參數(shù)，檢查導(dǎo)葉的曲線特性。

（2）發(fā)電方向自動(dòng)開、停機(jī)

監(jiān)控發(fā)出發(fā)電工況開機(jī)及停機(jī)命令，檢查開、停機(jī)流程的正確性，以及導(dǎo)葉的動(dòng)作特性。

（3）發(fā)電工況調(diào)相及熱穩(wěn)定試驗(yàn)

監(jiān)控發(fā)出發(fā)電工況開機(jī)及調(diào)相命令，檢查工況轉(zhuǎn)換流程的正確性。熱穩(wěn)定試驗(yàn)運(yùn)行4 h，測(cè)定機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行性能。

（4）發(fā)電工況甩負(fù)荷試驗(yàn)

單機(jī)甩負(fù)荷 4次（25%、50%、75%、100%）試驗(yàn)完后隔離機(jī)組，檢查甩負(fù)荷后機(jī)組狀態(tài)。

（5）抽水工況調(diào)相、濺水功率保護(hù)試驗(yàn)、水泵工況熱穩(wěn)定試驗(yàn)

監(jiān)控發(fā)出水泵工況開機(jī)及調(diào)相命令，檢查工況轉(zhuǎn)換流程的正確性。熱穩(wěn)定試驗(yàn)運(yùn)行4 h，測(cè)定機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行性能。

（6）一次調(diào)頻試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)機(jī)組A修后一次調(diào)頻設(shè)計(jì)正確和參數(shù)配置正確；通過(guò)試驗(yàn)，調(diào)整相關(guān)參數(shù)使機(jī)組一次調(diào)頻性能指標(biāo)滿足各項(xiàng)規(guī)定要求；通過(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)組在網(wǎng)頻大幅波動(dòng)工況下，機(jī)組參與一次調(diào)頻動(dòng)作的安全性。

一次調(diào)頻試驗(yàn)主要指標(biāo)要求：

網(wǎng)頻偏差死區(qū)：±0.033 Hz

永態(tài)轉(zhuǎn)差率：≤4%

一次調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間：≤3 s

一次調(diào)頻穩(wěn)定時(shí)間：≤60 s

一次調(diào)頻90%幅值飛升時(shí)間：≤15 s

4 升級(jí)改造試驗(yàn)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題

2017年7月9日凌晨3號(hào)機(jī)抽水起機(jī)過(guò)程中，SFC拖動(dòng)起機(jī)出現(xiàn)一個(gè)諧波，導(dǎo)致PT測(cè)頻測(cè)出一個(gè)非常高的轉(zhuǎn)速。電氣制動(dòng)117%動(dòng)作。PT測(cè)頻精度高，由晶振測(cè)得轉(zhuǎn)速，出現(xiàn)諧波時(shí)，會(huì)無(wú)法避免的測(cè)得一個(gè)假的特別高的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)將PT測(cè)頻退出ADT測(cè)速。ADT測(cè)速主備用每個(gè)只剩一個(gè)傳感器，建議再增加2個(gè)齒盤測(cè)速傳感器，增加冗余配置。

2017年7月9日電調(diào)柜出現(xiàn)VA1-SAT distributing 1 valve saturation 報(bào)警，是由于主配中的圓盤不平導(dǎo)致在動(dòng)作過(guò)程中有一些行程偏移量，主配正常-1～1，現(xiàn)在超出-1的位置限定，需修改GAIN和OFFS的值，重新標(biāo)定主配位置，消除報(bào)警（報(bào)警不影響機(jī)組正常起機(jī)運(yùn)行，已消除）。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)機(jī)組試驗(yàn)以及一段時(shí)間的運(yùn)行，確實(shí)證明改造后的調(diào)速器控制系統(tǒng)操作方便，人機(jī)界面友好，3號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)輪更換后，開度特性發(fā)生變化，其他性能曲線試驗(yàn)也都符合標(biāo)準(zhǔn)，一次調(diào)頻功能可以更好地為電網(wǎng)服務(wù)，經(jīng)過(guò)升級(jí)改造的調(diào)速器系統(tǒng)運(yùn)行可靠，操作維護(hù)簡(jiǎn)單方便， 有效提高了工作效率及機(jī)組穩(wěn)定性。