一起发电机停机过程中无功波动异常的分析

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电力系统稳定器（power system stabilizer，PSS）是一种主要用于抑制电网低频振荡的控制设备，在保障电网安全稳定运行方面起到了巨大的作用，当前全国各大中型发电机组均按照运行管理规定配置了PSS。

该文针对某电厂发电机组停机过程中出现无功波动异常的问题，开展了异常情况的现场调查分析。首先，通过录波信息确定了电力系统稳定器（PSS）是导致停机过程中无功波动的主要原因；其次，分析PSS的传递函数结构，提出PSS模型结构对无功功率反调的影响；然后，通过对模型参数定值分析，确定了参数错误导致功率波动的影响；最后，给出了防止停机过程中抑制无功反调的建议和方法，在新的停机过程中无功波动正常，说明了分析的正确性及建议的合理性。

一、无功波动异常简介

某电厂机组励磁系统采用自并励励磁系统，具体型号为安德里茨公司生产的GMR3型微机励磁调节器，AVR采用PID+PSS控制模式。电厂PSS在输入上采用有功功率变化量，实际等效为PSS1型结构。

2017年11月24日12时15分，监 控发现1号机停机过程中PSS频繁投退导致无功功率波动，难以满足正常停机工况，需捕捉无功零点停机。

该厂1号机异常前带300MW负荷，按调度负荷曲线停机过程中，有功负荷调整降至接近零，但无功负荷并未平稳降至零，而在停机过程中，无功功率出现了较大波动。由于停机逻辑限制，在无功功率较大情况下，不满足停机程序逻辑中的有功及无功功率阈值要求，控制系统无法执行停机指令，机组无法正常停机。在通过监控后台人工捕捉无功功率波动中的零点后，人工下发停机指令，机组停机成功。

二、无功波动异常现场调查

（一）现场录波分析

调查人员对无功波动导致停机异常情况进行了复现并进行了录波。波形显示了在停机过程中有功功率按照正常平稳降至零附近，但同时无功功率却出现了较大的波动，情况十分类似PSS导致的反调作用，即有功快速调节过程中无功功率产生较大波动。

（二）PSS模型结构分析

结合停机过程中监控报文频繁显示PSS投退的信息，调查人员进一步查阅涉网PSS说明书及参数设置。说明书显示1号机采用的是αp型PSS模型，在功能上可等效转化为PSS1型模型。

（三）反调试验分析

由于αp型的PSS只采用功率偏差量作为输入，理论上不具备抑制反调作用。可见该PSS模型由于结构原因并不能抑制反调，在快速变化有功功率情况下，无功功率同样有较大变化，对于快速调节功率的机组反调效果尤其明显。因此针对此类型的PSS，建议在快速调节有功功率的过程中闭锁PSS或者退出PSS功能。

（四）参数定值分析

调查人员进一步检查现场就地设备PSS参数写入情况，发现电厂1号机励磁调节器第2控制通道PSS投退参数“PSS release”写入有误，此错误最终导致停机异常事故发生。

电厂励磁控制程序历经旧版本和新版本两个版本，电厂在2017年完成PSS试验后，励磁厂家对全厂励磁调节器程序进行了升级，经查已将4台发电机的励磁调节器的7个控制通道程序升级为新版本，但1号机的第2控制通道未能升级成功。旧版本程序中“PSS release”参数对应变量V170。新版本程序中“PSS release”参数对应变量V862。电厂人员误将新程序版本中参数V862写入旧程序中，导致旧程序无法识别，旧程序将未能识别的参数置为0，导致在零有功功率附近反复投退，并且导致PSS始终投入，因此反调作用在调节有功功率的整个过程中一直存在。

将1号机励磁调节器第2控制通道程序进行升级，将“PSS release”参数使用V862=0.4进行赋值后重新进行停机试验。在PSS投退的定值以上，随着有功功率的调节，反调作用导致无功功率波动。当有功功率低于PSS投退的定值后，随着有功功率的调节，反调作用消失，无功功率振荡得以平息并以一低值保持恒定，最终得以正常的平稳停机。

三、结语

本文针对某电厂发电机组停机过程中出现无功波动异常的问题，开展了异常情况的现场调查分析，通过现场检查和分析，认定由于励磁厂家人员在对1号机第2控制通道程序更新后未完成固化操作，程序经掉电后回到上一版本，因此在1号机第2控制通道定值上设置错误，导致停机过程中PSS功能一直投入，过强的反调作用导致设备不能正常停机。经励磁厂家人员升级程序及修改“PSS release”为正确参数后，停机过程中的异常情况消失。调查的建议和意见：

1.加强程序版本及定值参数的管理，电厂人员应及时与厂家人员进行沟通及确认，防止程序版本及定值参数错误。

2.进行PSS模型的升级改造，建议升级为PSS2A或PSS2B型PSS，此 种PSS在 结构上存在抑制反调的效果。采用加速功率型PSS，此方案需要对现有励磁调节器进行技术改造，在技术改造前建议退出机组PSS。