一起功率變送器故障導致AGC異常調節(jié)的分析及應對措施

李先華 朱盛

摘 要：自動發(fā)電控制（AGC）是并網發(fā)電廠提供的有償輔助服務之一，AGC調節(jié)品質直接關系到電網的安全穩(wěn)定運行，為保證電網安全、經濟、穩(wěn)定運行，自從2010年6月底華中電網“兩個細則”試啟動以來，電網對電廠AGC調節(jié)性能有明確的規(guī)定，要求各水電廠AGC調節(jié)速率、調節(jié)精度、響應時間等滿足華中電網“兩個細則”要求，并分月對電廠AGC運行情況進行統(tǒng)計與考核。為此各廠為減少AGC考核發(fā)電量，不斷完善AGC調節(jié)性能，以滿足電網要求。

關鍵詞：AGC;有功功率變送器;五凌集控

中圖分類號：TK478 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0171-02

0 引言

五強溪水電廠位于湖南沅水下游沅陵縣境內，電廠以發(fā)電為主，兼有防洪、航運等綜合利用效益，是沅水流域水電梯級開發(fā)的骨干電廠，電廠裝機容量125萬KW（5×250MW），是湖南省最大水電廠，電廠主要承擔華中電網調頻、調峰、調壓、斷面潮流控制及事故備用任務，2012年實現(xiàn)“無人值班、遠程集控”。2019年02月五強溪水電廠發(fā)生一起因#5機有功功率變送器故障，導致全廠出力不斷下降，偏離華中電網計劃曲線運行，最后導致AGC功能退出。本文通過對五強溪水電廠#5機有功功率變送器故障情況分析，提出AGC功能優(yōu)化意見，為其他AGC調節(jié)水電廠提供參考。

1 案例分析

1.1 現(xiàn)象描述

（1）2019年02月13日07∶43∶41，五強溪電廠#2、#3、#5機運行，#1、#4機備用，網調給定總有功577.697MW，電廠實發(fā)總有功574.61MW，其中#2機195.3MW、#3機189.93MW、#5機191.51MW，此時五強溪#5機組有功功率反饋值正常，AGC運行正常。（2）07∶44∶16五凌集控監(jiān)控系統(tǒng)報“有功設定值越變幅！”、“AGC有功步長過大報警”，07∶44∶17網調給定總有功583.465MW，電廠總有功反饋值384.54MW（實際值為573.54MW），此時因有功設定值與實發(fā)值差值大于單步越變幅限值100MW，AGC未執(zhí)行分配。#2機197.32MW、#3機191.64MW、#5機有功反饋值為0MW（實際值190.7MW），電廠實際總負荷未變化。（3）07∶44∶48，網調給定總有功463.020MW，電廠總有功反饋值381.93MW（實際值為573.06MW），此時因有功設定值與實發(fā)值差值小于單步越變幅限值100MW，集控AGC下發(fā)#2機154.34MW、#3機185.79MW、#5機154.34MW分配指令。#2機195.13MW、#3機185.79MW、#5機有功功率反饋值為0MW（實際值為192.14MW）。（4）07∶44∶58，集控監(jiān)控系統(tǒng)報“有功設定值越變幅！”、“AGC有功步長過大報警”，此時#5機有功反饋值為0MW（實際值188.59MW）、#2機173.79MW、#3機186.99MW，電廠總有功反饋值為360.78MW（實際值549.37MW），與電網調度給定總有功463.020MW相差100MW。（5）07∶45∶20，網調給定總有功388.293MW，集控AGC下發(fā)#2機5MW、#3機194.34MW、#5機188.95MW，電廠總有功發(fā)反饋值為360.78MW（實際值為557.29MW），#2機173.79MW、#3機186.99MW、#5機0MW（實際值為195.51MW）。（6）07∶45∶29，電廠總有功反饋值為282.328MW，與網調給定總有功388.293MW相差大于100MW，報“有功設定值越變幅！”、“AGC有功步長過大報警”。（7）07∶45∶34，五凌集控監(jiān)控系統(tǒng)報“有功設定值越變幅！”、“AGC有功步長過大報警”，此時#5機有功反饋值為0MW（實際值264.84MW）、#2機107.86MW、#3機167.25MW，電廠總有功反饋值為277.64MW（實際值539.95MW），與電網調度給定總有功388.293MW相差超過100MW，AGC未執(zhí)行分配。07∶45∶52，網調給定總有功304.422MW，由于“AGC有功步長過大報警”未復歸，AGC未執(zhí)行分配。（8）07∶46∶24，網調給定總有功269.643MW，集控AGC分配指令#2機5MW（躲避振動區(qū)）、#3機5MW（躲避振動區(qū)）、#5機255MW，電廠總有功反饋值201.046MW，（實際值為459.47MW）。此時#5機有功反饋為0MW（實際值為266MW），#2機5.381MW、#3機185.52MW。（9）07∶46∶49，五凌集控手動退出AGC網調控制功能。

1.2 原因分析

1.2.1 #5機有功值突變原因分析

正常情況下，監(jiān)控系統(tǒng)有功功率輸入為4-20mA模擬量，4mA對應有功功率為0MW，一旦輸入小于4mA，監(jiān)控系統(tǒng)會判斷通道數(shù)據(jù)質量故障，此時集控AGC會自動退出。五強溪電廠#5機組有功功率反饋回路如∶有功功率組合變送器（A0061，輸入為PT二次電壓、CT二次電流，輸出0-20mA），下串接3個擴路變送器（A0062調速器系統(tǒng)、A0063監(jiān)控系統(tǒng)、A0064測振測擺系統(tǒng)，輸入均為0-20mA，輸出為4-20mA）。此次異常的原因是#5機組有功功率組合變送器A0061故障，給3個擴路變送器輸入量為0mA，擴路變送器A0063會輸出4mA量（對應0MW），故監(jiān)控系統(tǒng)不會報#5機組有功功率通道數(shù)據(jù)質量故障，五凌集控側五強溪電廠全廠AGC不會自動退出[1]。五強溪電廠#5機組有功功率變送器接線圖1所示。

1.2.2 AGC機組降負荷原因分析

由于#5機AGC參與了負荷分配，且有功反饋始終為0MW，造成每次電廠實發(fā)總有功值總比前一次網調給定總有功值小，網調檢測電廠實發(fā)總有功值變小后，會下調網調給定總有功值，總計五次，有效執(zhí)行三次，當網調給定總有功值與電廠實發(fā)總有功值相比超過最大調節(jié)變幅100MW，就報“有功設定值越變幅！”、“AGC有功步長過大報警”，AGC不執(zhí)行;當網調給定總有功值與電廠實發(fā)總有功值相比小于最大調節(jié)變幅100MW，AGC程序就會正常分配，直至AGC功能退出。

2 處理過程

（1）五凌集控監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)五強溪電廠“AGC有功調功步長過大 動作/復歸”報警，并且調度給定有功數(shù)據(jù)在減少，詢問網調是否改動或減少五強溪調度給定有功數(shù)據(jù)。網調告知并未改動或減少五強溪電廠調度給定有功數(shù)據(jù)。（2）五凌集控將AGC控制模式由“網調”切至“集控”。（3）五凌集控下達五強溪電廠全廠有功設定值300MW、350MW，發(fā)現(xiàn)#2、#3機有功未進行分配，同時發(fā)現(xiàn)#5機組有功顯示為0MW，機組導葉開度為64%，立即通知電廠檢查，而#5機組實際負荷可能為260-270MW。（4）五凌集控退出#2、#3機有功成組，逐步增加#2、#3機組負荷。同時向網調匯報并申請開五強溪電廠#4機組并網、停#5機組備用獲準。因#5機組有功顯示為0，遠程停機時導致機組不能自動減負荷，通知五強溪電廠現(xiàn)地電手動停機[2]。

3 案例引發(fā)的思考

（1）五強溪電廠#5機有功變送器故障后全廠AGC未自動退出，原因是由于五強溪電廠有功功率組合變送器（A0061），下串接3個擴路變送器（A0062調速器系統(tǒng)、A0063監(jiān)控系統(tǒng)、A0064測振測擺系統(tǒng)），此次故障變送器為#5機組有功功率組合變送器（A0061），送監(jiān)控系統(tǒng)的擴路變送器（A0063）并未故障，故監(jiān)控系統(tǒng)不會報#5機組有功功率通道數(shù)據(jù)質量故障，五強溪電廠全廠AGC不會自動退出。（2）五強溪電廠AGC自動減負荷，原因是#5機有功顯示突然變?yōu)?，網調側AGC系統(tǒng)監(jiān)測到五強溪電廠有功反饋值突然下降后，為逐步抬高五強溪電廠負荷，網調側AGC會自動下發(fā)大于當前有功反饋值且與其差值小于100MW（最大調節(jié)變幅）的AGC有功給定值，但此時#5機組并未退出AGC調節(jié)，導致集控側AGC仍對#5機分配有功，引起#2、#3機有功分配值減少，此時#5機有功反饋值一直為0MW，故導致此過程持續(xù)循環(huán)，網調AGC給定值持續(xù)下降。（3）故障處理過程中應沉著冷靜，此次事故處理過程中將AGC切“集控”模式后，集控側下達全廠有功給定300MW、350MW因超過全廠有功反饋值100MW（最大調節(jié)變幅），故未進行分配，耽誤部分處理時間，此時應將所有機組AGC切單機，分別對機組進行有功給定，提高調功速度，及時恢復負荷。（4）故障前可能已出現(xiàn)信號抖動情況，此信號抖動被調速器電調系統(tǒng)檢測到，但并未影響機組調功及有功反饋。運行值班過程中發(fā)現(xiàn)任何異常信號均應認真分析，及時通知電廠值班人員，盡可能的將事故壓制在萌芽狀態(tài)。（5）五強溪電廠庫水位變化較大時，應及時通知電廠將機組導葉開限調整至比滿負荷開度時大2-3%開度，防止反饋故障時機組過負荷[3]。

4 優(yōu)化建議

（1）實現(xiàn)機組總有功與線路總有功超差退全廠AGC功能。集控及電廠AGC程序中通過將機組總有功與線路總有功進行比較，兩者差值（取絕對值）超過一定值（30MW）保持5s后發(fā)“AGC機組總有功與線路總有功超差”報警，判斷有功功率測量回路出現(xiàn)異常退出全廠AGC。（2）實現(xiàn)單臺機組有功突變閉鎖機組有功給定調節(jié)功能，防止機組負荷超調。修改#1-#5機組PLC程序，實現(xiàn)發(fā)電態(tài)下“機組有功（變送器）”與“機組有功（百抄表）”比較，當兩者差值（取絕對值）超過20MW并保持2s，發(fā)“發(fā)電態(tài)下有功功率突變”報警，判斷有功功率測量回路異常，閉鎖機組有功給定調節(jié)功能，但不閉鎖單步脈沖調節(jié)功能。（3）因電廠已無多余的測量用PT/CT，改為獨立變送器需從現(xiàn)有功率組合變送器PT二次并線接入電壓，CT二次串線接入電流，現(xiàn)測量PT/CT已接入了定子電流A0021、定子電壓A0031、功率組合變送器A0061三個變送器，接線復雜，再增加變送器增加了PT二次回路短路、CT二次回路開路的風險，暫不具備改為獨立變送器的條件，需進一步研究機組電測量變送器配置優(yōu)化的可行性。

5 結語

AGC調節(jié)性能的好壞，直接關系到電廠及電網安全穩(wěn)定運行，同時也影響電廠發(fā)電收益，不管電廠是從自身利益還是從電網安全角度出發(fā)，都應確保AGC控制程序完善，滿足華中電網“兩個細則”要求，本文通過對機組有功功率變送器故障提出了AGC功能優(yōu)化建議，所提方法和措施對相關電站有參考借鑒價值。

參考文獻

[1] 徐學琴，郭玉恒，王秀梅，等.調速器功率變送器測量偏小導致機組有功功率波動分析[J].中國農村水利水電，2014（10）∶176-177.

[2] 唐杰陽，李甜甜，毛成鋼，等.水輪機調速器負荷異常上升原因分析及處理[J].四川電力技術，2013（1）∶92-94.

[3] 王毅，許林波，繆盛艷，等.變送器誤差對機組AGC調節(jié)品質的影響分析[J].機電信息，2014（24）∶3-4.