亭子口电站机组同期装置的优化改造

2016-04-08冯磊

水电站机电技术 2016年11期

关键词：调速器接点微机

冯磊

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪 628400）

亭子口电站机组同期装置的优化改造

冯磊

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪 628400）

亭子口电站1～4号机组监控系统原同期回路分为手准和自准回路（同期合闸和双侧无压合闸），合闸出口回路串联一个同步检查闭锁继电器。自投产以来，先后多次发生由于同步检查闭锁继电器接点动作不可靠造成同期并网不成功；且同期装置存在硬件故障缺陷，使装置内部接点误开出；监控系统PLC的复归“投PT信号”指令、复归“启动同期”指令流程不合理；在机组同期并网过程中，调速器系统不接受同期装置下发的增速或减速等调频指令，造成同期装置采集到的频差信号不满足合闸条件，导致机组并网过程很慢或并网超时流程退出等现象；针对以上存在的问题对其同期装置硬件和软件进行优化改造、对调速器并网控制逻辑进行优化，使问题得以彻底解决。

同期装置；监控系统；硬件故障；并网逻辑

0　引言

亭子口水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境内，是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，是以防洪、发电及城乡供水、灌溉为主，兼顾航运以及拦沙减淤等其他综合利用工程。

1～4号机组监控系统原同期装置采用南瑞集团公司生产的型号为SJ-12D系列产品，同步检查闭锁继电器采用许继生产的DT-1/200产品，其同期回路分为手准和自准回路（同期合闸和双侧无压合闸），合闸出口回路串联一个同步检查闭锁继电器。当监控发同期合闸令后，检测装置是在自准方式和装置正常后，启动投PT，延时3 s，启动同期，在3min内，同期装置检测频差、压差、相位差及同步检查闭锁继电器闭锁角在20°范围内时，发出合闸脉冲至合闸回路，当出口断路器合闸成功后，复归投PT和复归启动同期。如出口断路器合闸不成功或同期失败时，在报警的同时，复归投PT和复归启动同期，流程退出。

1　同期系统存在的问题及原因分析

亭子口公司1～4号机组同期装置采用差频并网方式，在机组同期并网过程中，多次发生由于硬件故障或软件故障引起同期并网失败，流程退出，严重影响机组安全稳定运行。主要问题如下：

（1）自投产以来，先后多次发生同期并网不成功，经检查均为同步检查闭锁继电器接点动作不可靠造成。

（2）在2014年7月28日，因同期装置原因造成4号发电机出口断路器两次非正常合闸，经检查该型号自动准同期装置存在硬件故障缺陷[1]，使装置内部接点误开出。同时了解到该同期装置在国内电力行业内其他电厂使用也发生过类似问题。

（3）通过检查分析，发现监控系统PLC的复归“投PT信号”指令、复归“启动同期”指令流程不合理。

（4）机组在并网时同期装置采用差频并网方式，调速器在其控制状态下的控制方式为跟踪频率给定（即：比较调速器内部的频率给定和机组当前频率的差值并通过PID计算控制导叶开度，使机组频率一直稳定在频率给定值附近波动），在机组同期并网过程中，调速器系统不接收同期装置下发的增速或减速等调频指令，造成发电机频率和电网频率基本一致，相角差在0～360°之间随机出现并非常缓慢变动，同期装置并网缓慢或者同期装置有一定概率（约50%）因不能在监控系统流程规定时间之内捕捉到合闸角度（相角差0°附近）而终止并网。

2　改造和优化

针对机组同期装置在运行过程中存在的问题，结合亭子口水利枢纽实际情况，提出了相应的改进方案。

2.1同期装置改造和优化

（1）对机组同期装置进行改造换型，经过调研采用深圳国立智能生产的SID-2FY智能复用型同期装置和SID-2SL-A微机多功能同步表。该装置为深圳国立智能第九代同期装置产品，既可用于发电机差频并网，又可用于线路差频和同频并网。装置具有自动识别并列点并网性质的功能，即能自动识别当前是差频并网还是同频并网，精确地在相角差为0°时完成无冲击并网。在发电机并网过程中，按模糊控制理论的算法，对机组频率及电压进行自动控制，确保最快最平稳地使频差及压差进入整定范围，实现更为快速的并网，同时一旦发生硬件故障，立即闭锁装置，防止装置误开出的可能，并报告故障原因便于维护。

（2）在机组同期合闸出口回路串联一个SID-2SL-A微机多功能同步表，该装置集同步表和同步检查闭锁继电器于一体，具有手动同期相位角指示及手动同期和自动同期同期闭锁功能。每个并列点可单独设置允许压差、允许频差。当电压差或频率差超过允许值时，闭锁继电器自动闭锁合闸回路。还实现了对压差、频差、相角差及功角的四重闭锁[2]，确保自动同期操作的绝对安全，但它不是同期装置，不具备实现差频同期时捕捉零相角差合闸的功能。

（3）对机组监控系统PLC程序进行优化。自准同期回路同期合闸时，装置进入同期工作状态后，首先进行装置自检，如果自检不通过，装置报警并进入闭锁装置，自检通过后装置对输入量进行检查，如果输入量正常，输出“就绪”信号，投PT信号使装置上电，延时6 s判同期装置正常（如装置故障同时自动开出2 s脉冲远方复位命令复归故障信号），启动同期（3 s脉冲），装置会检测频差、压差、相位差在设定值范围内时，发出合闸脉冲至合闸回路（合闸回路串合闸继电器2对常开接点和微机多功能同步表），当出口断路器合闸成功后，延时10 s复归投PT（装置掉电）。如出口断路器合闸不成功或同期失败时，在报警的同时，延时10s复归投PT（装置掉电），流程退出。

（4）单侧或双侧无压合闸时，先现地无压切换把手置“单侧”或“双侧”位，再投PT信号使装置上电，延时6 s判同期装置正常（如装置故障同时自动开出2 s脉冲远方复位命令复归故障信号），启动同期（3 s脉冲），装置会检测频差、压差、相位差在设定值范围内时，闭锁继电器一直导通，发出合闸脉冲至合闸回路（合闸回路串合闸继电器2对常开接点和微机多功能同步表），当出口断路器合闸成功后，延时10 s复归投PT（装置掉电）。如出口断路器合闸不成功或同期失败时，在报警的同时，延时10 s复归投PT（装置掉电），流程退出。

2.2同期装置与调速器并网逻辑改造和优化

（1）在机组进行同期并网发电操作时，调速器频率给定方式由频给模拟量方式自动切换为频给脉冲方式（“空载态”AND“自动”AND“远方”AND“频给脉冲方式”），可接收同期装置给出的增/减速脉冲命令，并根据所接收到脉冲命令来调节调速器的频率给定[3]。为防止过速等异常现象，根据调速器最小识别脉宽（10ms，对应0.001Hz），对频给脉冲方式下的频率给定进行限幅，即频率给定最小值为49.5Hz，最大值为50.5Hz。

（2）在调速器退出空载模式（停机或发电）或进入空载模式的第1个周期及程序初始化和不满足条件时，为避免频率给定不当，造成调速器非正常动作，将调速器频率给定赋值为机组额定频率。

（3）针对机组检修完成需进行扰动试验时，不能在“频给脉冲方式”下进行试验，需要在“频给模拟量方式”，可通过触摸屏选择频给模拟量方式，再直接修改频率给定值，此方法主要用于空载扰动试验，此时频率给定最小值为45 Hz，最大值为55 Hz，试验完成后需恢复至频给脉冲方式。