平?jīng)鲭姀S#3機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)切換異常分析研究

張彥凱，口樂(lè)明，智　勇（.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅　蘭州　730050；.華能發(fā)電責(zé)任有限公司，甘肅　平?jīng)觥?4403）

平?jīng)鲭姀S#3機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)切換異常分析研究

張彥凱1，口樂(lè)明2，智勇1
（1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州730050；2.華能發(fā)電責(zé)任有限公司，甘肅平?jīng)?44032）

華能平?jīng)鲭姀S#3發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)由A、B兩套組成且調(diào)節(jié)器可以運(yùn)行在恒電壓、恒電流、恒功率因數(shù)3個(gè)通道，還配有備勵(lì)通道。在機(jī)組投運(yùn)初期進(jìn)行過(guò)電壓與電流通道切換，且兩個(gè)通道切換時(shí)各個(gè)監(jiān)控量數(shù)據(jù)正常平穩(wěn)。2014年#3機(jī)組大修后在做勵(lì)磁調(diào)節(jié)器雙套電壓通道切換備勵(lì)時(shí)，發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子電流、無(wú)功功率劇烈擺動(dòng)。經(jīng)過(guò)調(diào)取事故發(fā)生時(shí)的錄波圖形，通過(guò)詳細(xì)的理論分析，對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行修正，成功解決了電壓通道與備勵(lì)通道不能切換問(wèn)題。經(jīng)實(shí)踐證明，系統(tǒng)改造后電壓通道與備勵(lì)通道可以可靠切換，目前應(yīng)用于#2、#3、#4機(jī)組。

勵(lì)磁系統(tǒng)；備勵(lì)；增磁；切換

0　引言

華能平?jīng)鲭姀S#3機(jī)組在2014年大修投入運(yùn)行后，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員在測(cè)試電壓閉環(huán)通道切至備勵(lì)通道運(yùn)行時(shí)，切換后出現(xiàn)發(fā)電機(jī)的無(wú)功、轉(zhuǎn)子電壓、定子電流大幅升高甚至頂表，運(yùn)行人員在遠(yuǎn)方、就地減磁無(wú)效果，給電廠安全生產(chǎn)埋下了隱患。

1　勵(lì)磁系統(tǒng)原理

平?jīng)鲭姀S#3機(jī)采用發(fā)變組單元接線方式，勵(lì)磁為交流勵(lì)磁機(jī)靜止不可控整流器勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為南瑞生產(chǎn)的NES6100型數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器［1］。該勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是雙通道勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制方式采用的是PID+PSS控制。根據(jù)勵(lì)磁系統(tǒng)的組成、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器制造廠家提供的控制原理和邏輯，可以形成#3機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理方框，如圖1所示。

圖1　NES6100型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR數(shù)學(xué)模型

圖1是AVR主調(diào)節(jié)通道，即電壓調(diào)節(jié)器通道有測(cè)量單元，串并聯(lián)比例、積分、微分校正單元。其中，Ut為發(fā)電機(jī)電壓，Uref為給定參考電壓。

靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)（常稱自并勵(lì)）如圖2所示，勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端。同步發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)電流經(jīng)由勵(lì)磁變壓器、磁場(chǎng)斷路器和可控硅整流橋供給。勵(lì)磁變壓器將發(fā)電機(jī)端電壓降低到可控硅整流橋所需的輸入電壓，為發(fā)電機(jī)端電壓和磁場(chǎng)繞組提供電氣隔離以及為可控硅整流橋提供整流阻抗［2-3］。電壓閉環(huán)通道（AC）是測(cè)量發(fā)電機(jī)端電壓和電流與給定電壓形成的偏差，經(jīng)綜合放大、移相而改變可控硅的導(dǎo)通角，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓和無(wú)功補(bǔ)償達(dá)到給定水平。電流閉環(huán)通道（DC）即恒無(wú)功調(diào)節(jié)方式，是測(cè)量主勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子電流信號(hào)與給定參量形成的偏差，該偏差信號(hào)經(jīng)放大后移相觸發(fā)可控硅，調(diào)節(jié)主勵(lì)轉(zhuǎn)子電流到整定水平，從而間接維持發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓恒定［3-9］。

圖2　平?jīng)?3三機(jī)主勵(lì)磁系統(tǒng)

并網(wǎng)后，平?jīng)鲭姀S勵(lì)磁系統(tǒng)長(zhǎng)期工作于電壓閉環(huán)方式，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓和無(wú)功功率，從未運(yùn)行于電流閉環(huán)方式。

平?jīng)鲭姀S#3機(jī)組的主勵(lì)磁系統(tǒng)與備勵(lì)組成的勵(lì)磁系統(tǒng)如圖3所示，其中AC為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電壓閉環(huán)方式，DC為電流閉環(huán)方式。

2　勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行工況及分析

2.1主勵(lì)切換備勵(lì)

在#3機(jī)組帶負(fù)荷210MW，A、B、C、D磨煤機(jī)運(yùn)行，機(jī)組各參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，#3發(fā)變組A、B柜保護(hù)正常投入，勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行（A套主套運(yùn)行、B套從套運(yùn)行）的情況下，運(yùn)行值班員進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與備勵(lì)并列運(yùn)行操作。運(yùn)行人員合備用勵(lì)磁出口開(kāi)關(guān)2K，進(jìn)行增磁操作，大約311s后，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)DCS監(jiān)控畫(huà)面勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)突變，立即在遠(yuǎn)方對(duì)備勵(lì)及勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行減磁操作，無(wú)效果，隨后就地通過(guò)備勵(lì)控制屏進(jìn)行減磁操作，也無(wú)效果，同時(shí)發(fā)現(xiàn)感應(yīng)調(diào)壓器伺服電機(jī)已到低限位。1 075s后斷開(kāi)2K開(kāi)關(guān)，瞬間勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)突減，調(diào)節(jié)至正常。

在本次通道切換過(guò)程中，360s左右勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A、B套報(bào)：（1）綜合限制報(bào)警；（2）V/Hz限制報(bào)警；（3）過(guò)勵(lì)限制報(bào)警。1100s#3機(jī)組發(fā)變組保護(hù)A、B柜發(fā)“失磁保護(hù)I段”動(dòng)作，延時(shí)1.5s，啟動(dòng)廠用快切；廠用快切裝置A、B套動(dòng)作：?jiǎn)?dòng)方式“保護(hù)啟動(dòng)”，出口動(dòng)作為“跳工作、合備用”實(shí)現(xiàn)方式為“快速”。1 245s B一次風(fēng)機(jī)跳閘，B空預(yù)器主電機(jī)跳閘，輔電機(jī)聯(lián)啟正常，撈渣機(jī)跳閘，A、C空壓機(jī)跳閘。

表1是各不同時(shí)間點(diǎn)發(fā)電機(jī)有功、無(wú)功、機(jī)端電壓、主勵(lì)電壓、主勵(lì)電流值。

表1　主勵(lì)切備勵(lì)不同時(shí)間點(diǎn)下參數(shù)

圖4是在進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)器切換備勵(lì)時(shí)，在DCS畫(huà)面中各參數(shù)的變化趨勢(shì)。

圖4　平?jīng)?3機(jī)組DCS數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖

從DCS趨勢(shì)圖中可以看出，在 300s～1 075 s之間，勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁電流170A與40A之間頻繁波動(dòng)，勵(lì)磁電壓在33 V與10V之間頻繁波動(dòng)。

由于平?jīng)鲭姀S#3機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行于電壓閉環(huán)通道，故本次主勵(lì)切換備勵(lì)是在電壓閉環(huán)通道下進(jìn)行的，電流閉環(huán)通道下并未進(jìn)行切換。

2.2事故原理分析

通過(guò)對(duì)#3機(jī)組勵(lì)磁回路DCS數(shù)據(jù)趨勢(shì)及調(diào)節(jié)器故障錄波趨勢(shì)進(jìn)行分析，#3機(jī)備勵(lì)在與調(diào)節(jié)器A、B柜并入運(yùn)行后，運(yùn)行人員在DCS畫(huà)面對(duì)備勵(lì)增磁操作過(guò)激，致使#3勵(lì)磁調(diào)節(jié)器“最小勵(lì)磁電流限制”觸發(fā)（從圖4可以看到，主勵(lì)倒換到備勵(lì)過(guò)程中，勵(lì)磁電流不斷減小，直至20.3％，觸發(fā)了最小勵(lì)磁電流限制，由于最小勵(lì)磁電流限制器是高值門(mén)，瞬時(shí)動(dòng)作，但是報(bào)動(dòng)作信號(hào)有0.5s延時(shí)，當(dāng)主環(huán)輸出高于最小勵(lì)磁電流限制時(shí)，會(huì)對(duì)定時(shí)器清零。調(diào)節(jié)過(guò)程中波動(dòng)較厲害，一直未能滿足達(dá)到持續(xù)0.5s延時(shí)的條件，因此未報(bào)出最小勵(lì)磁電流限制動(dòng)作信號(hào)，但是實(shí)際上已經(jīng)在起作用了），造成#3發(fā)電機(jī)無(wú)功突增、備勵(lì)的電流突增、調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制動(dòng)作、輸出參數(shù)反復(fù)越變。并且調(diào)節(jié)器程序設(shè)計(jì)有“最小勵(lì)磁電流限制”，如果備勵(lì)并入后，杜絕備勵(lì)電流急增情況發(fā)生，確保調(diào)節(jié)器至少接帶30％的勵(lì)磁電流。調(diào)節(jié)器程序設(shè)計(jì)未考慮與備勵(lì)并列運(yùn)行時(shí)硬接點(diǎn)閉鎖問(wèn)題，只是在參數(shù)設(shè)置中進(jìn)行限制。若接帶電流太快，容易觸發(fā)“最小勵(lì)磁電流限制”功能，致使發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)限制，調(diào)節(jié)器輸出參數(shù)急劇波動(dòng)。在進(jìn)行上述操作前，技術(shù)人員將調(diào)節(jié)器“最小勵(lì)磁電流限制”參數(shù)修改至0，備勵(lì)退出后再將其修改回原定值。

3　結(jié)論

發(fā)電機(jī)的主勵(lì)磁與備勵(lì)切換平穩(wěn)關(guān)系到發(fā)電機(jī)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文的研究分析得出了平?jīng)鲭姀S#3機(jī)組主勵(lì)與備勵(lì)切換異常的原因，并分析出了提高主、備勵(lì)切換操作的方法。通過(guò)該方法，提高了#3機(jī)組主勵(lì)與備勵(lì)切換可靠性，使得大型火電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)主、備勵(lì)切換操作時(shí)機(jī)組各參數(shù)變化平穩(wěn)，避免了對(duì)機(jī)組及系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)避免機(jī)組發(fā)生失磁跳機(jī)。本研究為今后類似電廠進(jìn)行備勵(lì)并入操作提供實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，防止類似事故發(fā)生；同時(shí)為調(diào)節(jié)器廠家在程序設(shè)計(jì)中提供借鑒，可將切換過(guò)程各參考量控制在合理范圍內(nèi)，具有一定的研究?jī)r(jià)值和工程實(shí)際效益。

［1］國(guó)電南瑞.NES6100系列發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器技術(shù)和實(shí)用說(shuō)明書(shū)［Z］.2012.

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圖2　實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控界面

3　結(jié)論

Vert.x具有的實(shí)時(shí)通信、全新的異步響應(yīng)式工作模式和分布式Event Bus等特性，使其必將在實(shí)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。與Node.js相比，Vert.x以其性能壓倒性的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，必將推動(dòng)實(shí)時(shí)Web的飛速發(fā)展，進(jìn)而引起Web領(lǐng)域顛覆性的革命，徹底淘汰以AJAX為主的Web2.0，引領(lǐng)新的Web發(fā)展趨勢(shì)。

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（收稿日期：2015-01-20）

作者簡(jiǎn)介：

呂海東（1964），男，本科，副教授，主要研究方向：企業(yè)級(jí)應(yīng)用架構(gòu)，工業(yè)過(guò)程監(jiān)控，機(jī)器學(xué)習(xí)，大數(shù)據(jù)應(yīng)用，移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

Abnormal analysis of Pingliang power plant#3 excitation system switch

Zhang Yankai1，Kou Leming2，Zhi Yong1
（1.Gansu Electric Power Research Institute，LanZhou 730050，China；
2.Huaneng Pingliang Power Plant，Pingliang 744032，China）

Huaneng Pingliang power plant#3 generator excitation system consists of A，B and sets consisting regulator can run at three channels induding a constant voltage，constant current and constant power factor，as well as spare excitation channel.In the early days operation of over-voltage and current channel switching were carried out，and during switching the two channels monitoring data were normal and stable.After 2014#3 overhaul，double sets of excitation voltage regulator channel switched to spare excitation channel，resulting in dramatic swing voltage generator rotor，rotor current，stator current，reactive power.After calling the recorded wave graphic when the accident occurred，through detailed theoretical analysis，the parameters of the excitation correction were adjusted，and the problem of switching was solved successfully.Practical experience proved that after reformed the transformation voltage channel and the spare excitation channel of the system can reliably switch，which currently are used in#2，#3，#4 units.

excitation system；spare excitation；increases excitation；switching

TM1

A

1674-7720（2015）12-0082-03

2015-01-18）

張彥凱（1984-），男，工學(xué)碩士，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。

口樂(lè)明（1974-），男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。

智勇（1972-），男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)及繼電保護(hù)。