张河湾蓄能电站调速器电气柜升级改造

2018-03-24朱传宗李永杰

水电站机电技术 2018年12期

张甜，朱传宗，张帆，李永杰，赵钰

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北石家庄 050300）

1 升级改造概况

张河湾公司调速器系统生产厂家为ALSTOM，型号为NEYRPIC 1500，分主用箱1 500 N和备用箱1 500 S。我厂机组调速器设备属于上一代产品，一些重要设备开始出现局部器件损坏。且调速器控制器型号较老，备品采购周期长，面临设备停产的隐患。同时，调速器外围设备的更新换代，如维护用计算机，已不再使用MS-DOS系统，且通信接口基本不提供RS232串行通信接口。2017年3月我厂更换3号机组转轮，为了保证调速系统的可靠运行，提高调节性能，因此需要对我厂3号机组调速器电气柜进行升级改造，以应对设备的正常损耗和备件采购困难，提高机组健康运行水平。

2 改造后调速器系统的原理及特点

2.1 系统基础模块冗余配置

新的调速器系统分为UPC控制模块和SPC操作模块，UPC负责调节，SPC主要负责动作执行，控制接力器。冗余配置提高了系统的可靠性，当主用箱发生故障，备用箱可实现无扰动切换，这样即使有一个通道有故障发生，也不会影响机组运行，极大提高了机组可靠性。

2.2 控制电源冗余

新电调柜设计电源1路直流220 V输入、1路交流220 V输入，两路电源分别取自不同的来源，互相不影响，充分保证了柜子的带电可靠性。为了规范柜内用电，统一转换成直流24 V。柜内统一电源直流24 V，这种设计可以提高设备维护的可操作性，同时也规范了柜内元件电源等级。

2.3 测频原理

TSLG采用齿盘信号测速和PT测频两种不同方式对机组频率进行测量，两种方式可以确保机组频率的准确性以及可靠性。而且采取了冗余配置，每个测速都有1路齿盘和1路PT。机组运行过程中，以PT信号测频为主，如果一旦PT故障，会自动跳转为齿盘测速。机组处于开机开始阶段时，PT测频信号幅值较低，不能达到要求，采用齿盘测速作为机组频率数值，当机组进入空载后，采用PT测速作为机组频率。

2.4 调速器的人机界面

采用Windows平台，原来的MS-DOS系统已经淘汰：没有连接电脑，操作复杂，调整参数只能记住原来的编号，保存数据只能通过组合键实现。现在人机界面操作简单，内容丰富。连接调试电脑可实时查看调速器的数据、曲线还有故障信息。旧系统需要用专用的编程器才能修改调速器参数，很不方便，在TSLG，参数的整定和修改非常便捷方便，运行状态的实时查看和转换也很方便。

3 改造后调速器的现场试验

3.1 电调柜调试要求

静态测试：柜体上电后柜内元件工作正常，各相连的外围设备电压正常，盘柜与监控系统及现地设备信号对点正确无误，仪表现场整定正确。

动态测试：外围设备随操作把手选择切换，运行正常，现地设备传动正确无误。监控系统远方设备传动正确无误。

首先进行电气柜外观检查，接线检查。符合相关规程规范要求，所有仪表、电子元件均接线正常，装配正常，所有电缆接线及柜内走线符合国家及国网公司盘柜及二次回路接线施工及验收规范相关要求。盘柜外观完好，无磕碰损坏。盘柜表面各仪表设备、指示灯、操作把手外观完好，功能正常。柜内元件完好无损坏。

连接调试电脑，在笔记本电脑本地连接的TCP/IP协议里面设定IP地址和网关。IP地址设定为：10.10.10.50，网关设定为：255.255.255.0机组处于停机状态下，在调试员（START UP）的等级下进行。进入选择输入/输出界面，与监控配合，强制所有的模拟量和逻辑量的输入、输出，确认与监控通信畅通，检查信号正确。

3.2 无水试验

（1）导叶位置传感器的位置在合适的位置，并在TSOFT中标定各传感器全关全开位置。每次拆除接力器时，无需用尺子标记，只要回装后接力器行程反馈SE-RAW数值在0～10 000之间即可。记录接力器全开全关数据，通过软件自动标定。给定GAIN及OFFS值。

还有一种简单的调整行程的方法：选择SPC calibration 自动计算，修改参数，但这种方法可能不太准确，没有自己标定的准确。

（2）调整导叶关闭规律时间

3号机导叶关闭时间由原来的15 s改为10 s。先通过测量原来节流片孔径、比较原来关闭时间与现在修改后的时间，算出需要修改的节流片孔径大小。把接力器节流片孔径按照计算数据进行扩孔粗调，后将主配阀节流片孔径扩孔细调。期间每调整一次，管路建压，通过电调柜控制导叶开关动作，记录动作曲线，比较时间。根据试验结果，再进行调整。如此反复调整了4次，再通过调整泄油阀的位置，最终顺利将导叶关闭时间由原来的15 s改为10 s。同理，对导叶关闭规律电磁阀AD100的节流片进行调整，将导叶延时关闭时间从10 s改为8.5 s。

（3）调整主配和接力器的位置

先令 VA_OSP=0，设 OR=X（定值），寻找主配中位，调好后，修改接力器参数。修改主配时阶跃一正一负，幅值先小后大，修改接力器时阶跃一正一负，幅值先大后小。给了阶跃之后，观察曲线是否出现超调量以及响应时间等确定PID的参数（同理，调整空载及并网状态下的PID的参数KP、Ti、Td）。

（4）模拟开停机

外接频率发生器，进行机组模拟开机、并网、关机各种工况转换流程测试以及故障试验。

主配反馈、接力器反馈、ADT都为冗余配置，1个故障，只报警不跳机，备用变主用。2个都故障才跳机。主用故障跳开后，即使故障恢复，主通道处于TEST模式，不能自动复归，只有人工手动激活主通道才可以正常使用。水头信号现在取自监控MODBUS，一旦丢失，默认水头CH_REPLI=322 m。

3.3 有水试验

（1）发电方向、抽水方向首次开、停机

调速器在远方手动位置，开启导叶。转速上升过程中检查转速信号是否正确。收到开、停机指令时能否正常工作。调整PID参数，检查导叶的曲线特性。

（2）发电方向自动开、停机

监控发出发电工况开机及停机命令，检查开、停机流程的正确性，以及导叶的动作特性。

（3）发电工况调相及热稳定试验

监控发出发电工况开机及调相命令，检查工况转换流程的正确性。热稳定试验运行4 h，测定机组稳定运行性能。

（4）发电工况甩负荷试验

单机甩负荷 4次（25%、50%、75%、100%）试验完后隔离机组，检查甩负荷后机组状态。

（5）抽水工况调相、溅水功率保护试验、水泵工况热稳定试验

监控发出水泵工况开机及调相命令，检查工况转换流程的正确性。热稳定试验运行4 h，测定机组稳定运行性能。

（6）一次调频试验

试验目的：检验机组A修后一次调频设计正确和参数配置正确；通过试验，调整相关参数使机组一次调频性能指标满足各项规定要求；通过试验，验证机组在网频大幅波动工况下，机组参与一次调频动作的安全性。

一次调频试验主要指标要求：

网频偏差死区：±0.033 Hz

永态转差率：≤4%

一次调频响应时间：≤3 s

一次调频稳定时间：≤60 s

一次调频90%幅值飞升时间：≤15 s

4 升级改造试验运行中出现的问题

2017年7月9日凌晨3号机抽水起机过程中，SFC拖动起机出现一个谐波，导致PT测频测出一个非常高的转速。电气制动117%动作。PT测频精度高，由晶振测得转速，出现谐波时，会无法避免的测得一个假的特别高的转速。现将PT测频退出ADT测速。ADT测速主备用每个只剩一个传感器，建议再增加2个齿盘测速传感器，增加冗余配置。

2017年7月9日电调柜出现VA1-SAT distributing 1 valve saturation 报警，是由于主配中的圆盘不平导致在动作过程中有一些行程偏移量，主配正常-1～1，现在超出-1的位置限定，需修改GAIN和OFFS的值，重新标定主配位置，消除报警（报警不影响机组正常起机运行，已消除）。