潘家口蓄能电厂测频模块故障处理

李剑锋

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

潘家口蓄能电厂测频模块故障处理

李剑锋

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

4号机组发电运行工况时，调速器发出报警信号，检查发现为调速器测频模块故障，导致测不到转速，调速器自动切到“电手动”模式，运行人员申请停机。转速信号在机组运行中非常重要，转速信号故障会造成机组高速加闸、机组快速门落下等危害，作者从多个角度进行分析，通过增加测频模块等方法来保证机组转速信号的正常，保证机组正常运行。

4号机组；测频模块；转速信号

1 问题简介

潘家口蓄能电厂是国网新源控股有限公司直属直管单位，位于河北唐山最北部，拥有上池3台共计27万kW抽水蓄能机组。设备从意大利引进，于1992年开始建厂发电。

2016年6月4号机组发电运行工况时，调速器发出报警信号，检查发现为调速器测频模块故障，导致测不到转速，调速器自动切到“电手动”模式，运行人员申请停机。停机过程中，运行操作人员监视振摆装置转速将转子顶起装置启动，风闸投入，机组正常停机，同时打开快速门连片防止快速门落下。

调速器为2004～2005年意大利ABB公司的产品，改造为TC1703抽水蓄能调速器，由奥地利SAT VA TECH驻中国分公司组装和调试，由国外公司提供货源。TC1703抽水蓄能调速器是新一代微机调速器。调速器主要由：主控控制器CP6003；DI6100：开关量输入模块（16点×2）；DO6200：开关量输出模块（16点×2）；AI6300：模拟量输入模块（4点×3）；AO6380：模拟量输出模块（4点×4）；TE6420：测频模块（4点×1）；SI1010L:信号隔离器等模件组成重要控制部分。

2 工作原理说明

调速器有齿盘测速（两路测速头装设在水车室）和一路残压测频（取自机组PT，5YH）。测速信号接到调速器测频模块TE6420上，调速器根据测频信号输出8路转速开关量到机组LCU，进行机组相关逻辑判断即：①0%机组静止；②＜15%正常停机加风闸；③＜30%事故停机加风闸；④＜50%开机停转子顶启油泵及停机起转子顶起油泵；⑤＞70%转速信号正常，开机流程判断；⑥＞90%励磁起励；⑦＞115%；⑧140%。115%+140%机组电气过速跳闸。

3 存在问题

当调速器测频发生故障，转速信号不能开出到LCU时，会造成以下故障：①0%机组静止不能开出，造成机组不定态；②＜15%正常停机加风闸不能开出，正常停机时风闸不能投入；③＜30%事故停机加风闸不能开出，事故停机时风闸不能投入；④＜50%停机启转子顶起油泵不能开出，停机时转子顶起油泵不能启动；⑤70%、90%开机过程中用此信号，信号消失会造成机组启动不成功；⑥110%、140%信号不能开出，机组过速时不能实现电气过速。

当调速器测频发生故障也会造成以下转速信号全部输出，即：①0%机组静止；②＜15%正常停机加风闸；③＜30%事故停机加风闸；④＜50%停机启转子顶起油泵。会造成开机时高速加闸的情况。

4 问题分析

调速器具有齿盘测速与残压测频两种测速方式：

（1）齿盘测速使用两个测速头，安装在水车室内，通过测量齿盘的齿数（246齿）传输到调速器测频模块（见图1），测频模块通过采集方波形式进行速度测量。两个测速头互为备用，实现了测速探头冗余配置，增加可靠性。齿盘测速缺点是存在丢齿现象，测出的转速有轻微摆动情况。开机并网前以齿盘测速为主，残压测频为辅，当一个测速头发生故障时，调速器发出报警不会影响测速功能。

图1 测速头电气接线图

（2）残压测频一路，使用机组侧的电压互感器5YH（测量PT）的A相和B相电压（AC 100 V，50 Hz），再通过隔离变将AC 100 V、50Hz电气量变为AC3 V、50Hz输入到测频模块（见图2），实现转速测量，缺点为，定子无剩磁，转子未加励磁时，不能测出频率（转速）。调速器开机并网后以残压测速为主，齿盘测速为辅。

调速器有两路齿盘测速、一路残压测频，3路测速信号，输入实现了冗余配置，但3路测速信号都输入到一个测频模块上，当测频模块故障时，所有测速信号都无法测量并送到CPU进行处理。所有测速信号都不能正常使用，测速信号在机组运行中非常重要，测速信号的消失会造成机组不能启动、机组运行中跳闸、高速加闸等危险。

图2 残压测频接线图

5 问题处理

为避免此类事故再次发生，与厂家联系再增加一块测频模块与原测频模块并联使用。同时将两个测速探头分别接入两个模块，残压测频也分别接到两个测频模块上（见图3）保证机组测速更加可靠。当有任意一个测频模块故障时，另一块测频模块都可继续工作，或一路测频信号消失调速器会发出报警但不影响转速信号的输出。

图3 增加测频模块接线图

排查和处理问题要举一反三，将8组转速信号一一进行分析，高速加闸将能造成设备损坏的危险，为了解决机组运行时高速加闸的情况，在机组LCU中在增加一套测频装置，同时输出30%、15%的转速开关量与调速器的转速开关量串联使用（见图4），这样当任意一路测频元器件或测频模块故障时，都会保证有备用通道可以使用。

其他转速信号只能造成机组不能启动或机组跳闸等。若将所有转速信号都与监控转速信号并联使用，又会增加故障点，不利于机组稳定运行，综合考虑只将加闸的两个转速信号进行了处理。

图4 增加一套测频装置

6 结束语

本文对问题发现到问题解决进行了详细地分析研究，对调速器测频信号进行改造，同时在机组LCU上增加了一套测频装置，确保机组能够安全稳定运行。频率是电网的重要参数之一，调速器是控制机组频率、保证系统频率在正常范围的主要设备，同时准确的测量频率是调速系统保证正常运行和一次调频重要的数据。希望通过本文给存在相似问题的水电厂提供一个解决频率测量问题的方向。

[1]DIN4321水轮机调速器技术规程[Z].

[2]DL-T 792-2001水轮机调速器及油压装置运行规程[S].

TV736

B

1672-5387（2017）12-0015-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.006

2017-11-01

李剑锋（1978-），男，助理工程师，从事水轮发电机组调速器检修工作。