关于水电厂机组有功功率变幅异常保护策略的研究
2017-05-06刘杰马鑫
刘杰，马鑫
（五凌电力有限公司五强溪水电厂，湖南怀化419642）
关于水电厂机组有功功率变幅异常保护策略的研究
刘杰，马鑫
（五凌电力有限公司五强溪水电厂，湖南怀化419642）
主要介绍了水电厂机组有功功率测量回路故障对AGC调节的影响，并根据相关现象，从有功功率量值传递过程、机组功率跳变时的保护策略、AGC对全厂功率的有效性判断等方面进行合理优化，经试验表明，以上策略可以有效避免在机组有功功率发生变幅异常时的机组超负荷运行与AGC异常调节。
计算机监控系统；A G C；有功功率
0 引言
五强溪水电厂位于湖南省怀化市沅陵县境内，电厂总装机容量1 200 MW，安装5台240 MW的混流式机组（额定水头44.5 m），是沅水流域骨干电厂，也是华中电网骨干调峰调频电厂。机组有功功率调节是自动发电控制（AGC）的主要环节，其可靠性直接影响到厂站机组及电网安全。
1 概述
2015年02月13日07:41,五强溪水电厂2号、3号、5号机运行，1号、4号机备用，总有功577.83 MW、无功8.77 Mvar，其中2号机192.78 MW、3号机198.55MW、5号机186.5MW，监控系统报“5号机组调速器电调故障”；网调给定AGC全厂有功给定数据自07:44的583.465MW逐步减至07:48的141.550MW。五强溪电力集控值班人员发现集控监控系统五厂5号机有功显示为零，并于07:46不待调令退出五强溪电厂AGC功能，手动调整负荷，同时向网调申请开五强溪电厂4号机并网、停5号机备用。07:55开4号机并网，07:59停5号机备用。
五强溪电厂现地检查5号机电调柜面板上显示“调速器电调故障”、“功率反馈故障”，导叶开度显示62.5%，有功功率显示为故障前的“186 MW”，查看5号机组百抄表发现故障过程有功最大为266 MW（此时，五强溪电厂监控系统5号机组有功反馈为0 MW且无其他异常，监控系统根据未达调功目标值一直增加出力,导致5号机组有功实际增加至266 MW）。检查发现监控系统5号机有功通道数据质量为“正常”，5号机组测量变送器屏+EC8柜内有功功率变送器（组合变送器）A0061故障，导致有功功率测量值突变为0。
检查五民、五岗线路有功值由07:44:12最高值585.465 MW，降至07:48:04最低值311.89 MW，整体降幅为273.575 MW。
2 原因分析
2.1 5号机组有功值突变原因分析
正常情况下，电厂监控系统有功功率输入为4～20 mA模拟量，4 mA对应有功功率为0 MW,一旦输入小于4 mA，监控系统会判断通道数据质量故障，此时集控AGC会自动退出。
五强溪电厂5号机组有功功率反馈回路如下：有功功率组合变送器（A0061，输入为PT二次电压、CT二次电流，输出0～20 mA），下串接3个扩路变送器（A0062调速器系统、A0063监控系统、A0064测振测摆系统，输入均为0～20 mA，输出为4～20 mA）。此次异常的原因是5号机组有功功率组合变送器A0061故障，给3个扩路变送器输入量为0 mA，扩路变送器A0063会输出4 mA量（对应0 MW），故监控系统不会报5号机组有功功率通道数据质量故障，五凌集控侧五强溪电厂全厂AGC不会自动退出。
五强溪电厂5号机组有功功率变送器接线图见图1。
图1 5号机组有功功率变送器接线图
2.2 AGC机组降负荷原因分析
由于5号机组参与了AGC负荷分配，且有功反馈始终为0，造成每次五强溪电厂实发总有功值总会比前一次网调给定总有功值小，网调检测电厂实发总有功值变小后，会下调网调给定总有功值，共计5次,有效执行3次。当网调给定总有功值与电厂实发总有功值相比超过最大调节变幅100 MW，就报“WQX有功设定值越变幅！”、“五强溪AGC有功步长过大报警”，AGC不执行。
3 优化处理过程
3.1 发生以上事件，主要为两方面原因
（1）有功功率变送器传输过程设计不合理，导致组合功率变送器故障时，扩路变送器输出给LCU的信号仍为4 mA，使得LCU无法做出有功功率异常的判断，进而导致机组大幅超调。
（2）监控系统针对有功功率变幅异常的保护策略缺失，在输入有功功率异常时，无相关自诊断功能，更无法做出正确响应。
3.2 针对以上两方面原因，做出如下措施
（1）通过调整功率变送器内部设置优化有功功率变送器量值传递过程，使任一设备或回路故障，监控系统LCU均能产生有功功率数据质量异常报警，同时在无设备故障时，有功功率数据传递能正确无误。实现方法见图2、3。
（2）实现机组总有功与线路总有功超差退全厂AGC功能
1）修改集控及电厂AGC程序，AGC程序计算机组总有功、实际线路总有功，通过将机组总有功与线路总有功进行比较，两者差值超过30MW并保持5s,则产生“五强溪AGC机组总有功与线路总有功超差”报警，判断功率测量回路异常退出全厂AGC。
图2 修改前原理图
图3 修改后原理图
2）修改集控及电厂数据库，增加“五强溪AGC机组总有功与线路总有功超差保护功能投退压板”，当此压板置于“投入位置”时，AGC机组总有功与线路总有功超差保护功能投入，增加“1号～5号机组、五岗线、五民线维护态投退压板”，机组或线路置于维护态时，其有功功率数据不参与AGC负荷计算与分配。同步修改电厂监控系统主接线画面，增加上述数据点及投退功能。
3）修改机组与线路总有功计算公式
①机组总有功计算公式由
改为：
YG_MW为机组有功实发值，F*_WHT为机组维护态软压板投入信号，WQXF*_FDT为机组发电态。
②实际线路总有功计算公式由:
改为：
（3）实现单台机组有功突变闭锁机组有功给定调节功能，防止机组超调
1）修改1号～5号机组PLC程序，发电态下机组“发电机有功功率”与“发电机出口P（百抄表）”进行比较，当两者差值（取绝对值）超过20 MW并保持2 s，产生“发电态下有功功率突变”报警，判断有功功率测量回路异常，闭锁机组有功给定调节功能，但不闭锁单步脉冲调节功能。
2）修改电厂数据库，1号～5号机组增加“发电态下有功功率突变”报警，并上送集控。
4 效果分析
以上针对机组有功功率故障的完善措施均通过充分论证与试验，试验各项结果均合格。至此，通过优化有功功率量值传递过程、增加机组总有功与线路总有功超差退全厂AGC功能以及单台机组有功突变闭锁机组有功给定调节功能，行之有效的解决了机组有功功率变幅异常时的机组超调与AGC异常的问题，确保电厂及电网的安全稳定。
5 结束语
五强溪水电厂是华中网调主要调频、调峰电厂，功率保护的有效性与完备性尤为重要。本文针对本厂在有功功率调节中出现的问题提出了针对性的完善策略，可有效避免因功率调节异常导致的重大事故发生，同时为其他同类型水电厂提供了重要的参考。
[1]五强溪水电厂AGCAVC运行维护规程[Z].
[2]五强溪水电厂AGC AVC高级应用软件使用手册[Z].
[3]五强溪水电厂H9000监控系统上位机维护手册[Z].
[4]五强溪水电厂H9000监控系统上位机集成手册[Z].
TV736
B
1672-5387（2017）04-0026-03
10.13599/j.cnki.11-5130.2017.04.007
2016-12-12
刘杰（1987-），男，助理工程师，从事水电厂机电设备维护管理工作。
