一起功率变送器故障导致AGC异常调节的分析及应对措施

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　　摘 要：自动发电控制（AGC）是并网发电厂提供的有偿辅助服务之一，AGC调节品质直接关系到电网的安全稳定运行，为保证电网安全、经济、稳定运行，自从2010年6月底华中电网“两个细则”试启动以来，电网对电厂AGC调节性能有明确的规定，要求各水电厂AGC调节速率、调节精度、响应时间等满足华中电网“两个细则”要求，并分月对电厂AGC运行情况进行统计与考核。为此各厂为减少AGC考核发电量，不断完善AGC调节性能，以满足电网要求。
　　关键词：AGC;有功功率变送器;五凌集控
　　中图分类号：TK478 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0171-02
　　0 引言
　　五强溪水电厂位于湖南沅水下游沅陵县境内，电厂以发电为主，兼有防洪、航运等综合利用效益，是沅水流域水电梯级开发的骨干电厂，电厂装机容量125万KW（5×250MW），是湖南省最大水电厂，电厂主要承担华中电网调频、调峰、调压、断面潮流控制及事故备用任务，2012年实现“无人值班、远程集控”。2019年02月五强溪水电厂发生一起因#5機有功功率变送器故障，导致全厂出力不断下降，偏离华中电网计划曲线运行，最后导致AGC功能退出。本文通过对五强溪水电厂#5机有功功率变送器故障情况分析，提出AGC功能优化意见，为其他AGC调节水电厂提供参考。
　　1 案例分析
　　1.1 现象描述
　　（1）2019年02月13日07∶43∶41，五强溪电厂#2、#3、#5机运行，#1、#4机备用，网调给定总有功577.697MW，电厂实发总有功574.61MW，其中#2机195.3MW、#3机189.93MW、#5机191.51MW，此时五强溪#5机组有功功率反馈值正常，AGC运行正常。（2）07∶44∶16五凌集控监控系统报“有功设定值越变幅！”、“AGC有功步长过大报警”，07∶44∶17网调给定总有功583.465MW，电厂总有功反馈值384.54MW（实际值为573.54MW），此时因有功设定值与实发值差值大于单步越变幅限值100MW，AGC未执行分配。#2机197.32MW、#3机191.64MW、#5机有功反馈值为0MW（实际值190.7MW），电厂实际总负荷未变化。（3）07∶44∶48，网调给定总有功463.020MW，电厂总有功反馈值381.93MW（实际值为573.06MW），此时因有功设定值与实发值差值小于单步越变幅限值100MW，集控AGC下发#2机154.34MW、#3机185.79MW、#5机154.34MW分配指令。#2机195.13MW、#3机185.79MW、#5机有功功率反馈值为0MW（实际值为192.14MW）。（4）07∶44∶58，集控监控系统报“有功设定值越变幅！”、“AGC有功步长过大报警”，此时#5机有功反馈值为0MW（实际值188.59MW）、#2机173.79MW、#3机186.99MW，电厂总有功反馈值为360.78MW（实际值549.37MW），与电网调度给定总有功463.020MW相差100MW。（5）07∶45∶20，网调给定总有功388.293MW，集控AGC下发#2机5MW、#3机194.34MW、#5机188.95MW，电厂总有功发反馈值为360.78MW（实际值为557.29MW），#2机173.79MW、#3机186.99MW、#5机0MW（实际值为195.51MW）。（6）07∶45∶29，电厂总有功反馈值为282.328MW，与网调给定总有功388.293MW相差大于100MW，报“有功设定值越变幅！”、“AGC有功步长过大报警”。（7）07∶45∶34，五凌集控监控系统报“有功设定值越变幅！”、“AGC有功步长过大报警”，此时#5机有功反馈值为0MW（实际值264.84MW）、#2机107.86MW、#3机167.25MW，电厂总有功反馈值为277.64MW（实际值539.95MW），与电网调度给定总有功388.293MW相差超过100MW，AGC未执行分配。07∶45∶52，网调给定总有功304.422MW，由于“AGC有功步长过大报警”未复归，AGC未执行分配。（8）07∶46∶24，网调给定总有功269.643MW，集控AGC分配指令#2机5MW（躲避振动区）、#3机5MW（躲避振动区）、#5机255MW，电厂总有功反馈值201.046MW，（实际值为459.47MW）。此时#5机有功反馈为0MW（实际值为266MW），#2机5.381MW、#3机185.52MW。（9）07∶46∶49，五凌集控手动退出AGC网调控制功能。
　　1.2 原因分析
　　1.2.1 #5机有功值突变原因分析
　　正常情况下，监控系统有功功率输入为4-20mA模拟量，4mA对应有功功率为0MW，一旦输入小于4mA，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机组有功功率反馈回路如∶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0-20mA），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0-20mA，输出为4-20mA）。此次异常的原因是#5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0mA，扩路变送器A0063会输出4mA量（对应0MW），故监控系统不会报#5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[1]。五强溪电厂#5机组有功功率变送器接线图1所示。
　　1.2.2 AGC机组降负荷原因分析
　　由于#5机AGC参与了负荷分配，且有功反馈始终为0MW，造成每次电厂实发总有功值总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，总计五次，有效执行三次，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100MW，就报“有功设定值越变幅！”、“AGC有功步长过大报警”，AGC不执行;当网调给定总有功值与电厂实发总有功值相比小于最大调节变幅100MW，AGC程序就会正常分配，直至AGC功能退出。 　　2 处理过程
　　（1）五凌集控监控系统发五强溪电厂“AGC有功调功步长过大 动作/复归”报警，并且调度给定有功数据在减少，询问网调是否改动或减少五强溪调度给定有功数据。网调告知并未改动或减少五强溪电厂调度给定有功数据。（2）五凌集控将AGC控制模式由“网调”切至“集控”。（3）五凌集控下达五强溪电厂全厂有功设定值300MW、350MW，发现#2、#3机有功未进行分配，同时发现#5机组有功显示为0MW，机组导叶开度为64%，立即通知电厂检查，而#5机组实际负荷可能为260-270MW。（4）五凌集控退出#2、#3机有功成组，逐步增加#2、#3机组负荷。同时向网调汇报并申请开五强溪电厂#4机组并网、停#5机组备用获准。因#5机组有功显示为0，远程停机时导致机组不能自动减负荷，通知五强溪电厂现地电手动停机[2]。
　　3 案例引发的思考
　　（1）五强溪电厂#5机有功变送器故障后全厂AGC未自动退出，原因是由于五强溪电厂有功功率组合变送器（A0061），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），此次故障变送器为#5机组有功功率组合变送器（A0061），送监控系统的扩路变送器（A0063）并未故障，故监控系统不会报#5机组有功功率通道数据质量故障，五强溪电厂全厂AGC不会自动退出。（2）五强溪电厂AGC自动减负荷，原因是#5机有功显示突然变为0，网调侧AGC系统监测到五强溪电厂有功反馈值突然下降后，为逐步抬高五强溪电厂负荷，网调侧AGC会自动下发大于当前有功反馈值且与其差值小于100MW（最大调節变幅）的AGC有功给定值，但此时#5机组并未退出AGC调节，导致集控侧AGC仍对#5机分配有功，引起#2、#3机有功分配值减少，此时#5机有功反馈值一直为0MW，故导致此过程持续循环，网调AGC给定值持续下降。（3）故障处理过程中应沉着冷静，此次事故处理过程中将AGC切“集控”模式后，集控侧下达全厂有功给定300MW、350MW因超过全厂有功反馈值100MW（最大调节变幅），故未进行分配，耽误部分处理时间，此时应将所有机组AGC切单机，分别对机组进行有功给定，提高调功速度，及时恢复负荷。（4）故障前可能已出现信号抖动情况，此信号抖动被调速器电调系统检测到，但并未影响机组调功及有功反馈。运行值班过程中发现任何异常信号均应认真分析，及时通知电厂值班人员，尽可能的将事故压制在萌芽状态。（5）五强溪电厂库水位变化较大时，应及时通知电厂将机组导叶开限调整至比满负荷开度时大2-3%开度，防止反馈故障时机组过负荷[3]。
　　4 优化建议
　　（1）实现机组总有功与线路总有功超差退全厂AGC功能。集控及电厂AGC程序中通过将机组总有功与线路总有功进行比较，两者差值（取绝对值）超过一定值（30MW）保持5s后发“AGC机组总有功与线路总有功超差”报警，判断有功功率测量回路出现异常退出全厂AGC。（2）实现单台机组有功突变闭锁机组有功给定调节功能，防止机组负荷超调。修改#1-#5机组PLC程序，实现发电态下“机组有功（变送器）”与“机组有功（百抄表）”比较，当两者差值（取绝对值）超过20MW并保持2s，发“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。（3）因电厂已无多余的测量用PT/CT，改为独立变送器需从现有功率组合变送器PT二次并线接入电压，CT二次串线接入电流，现测量PT/CT已接入了定子电流A0021、定子电压A0031、功率组合变送器A0061三个变送器，接线复杂，再增加变送器增加了PT二次回路短路、CT二次回路开路的风险，暂不具备改为独立变送器的条件，需进一步研究机组电测量变送器配置优化的可行性。
　　5 结语
　　AGC调节性能的好坏，直接关系到电厂及电网安全稳定运行，同时也影响电厂发电收益，不管电厂是从自身利益还是从电网安全角度出发，都应确保AGC控制程序完善，满足华中电网“两个细则”要求，本文通过对机组有功功率变送器故障提出了AGC功能优化建议，所提方法和措施对相关电站有参考借鉴价值。
　　参考文献
　　[1] 徐学琴，郭玉恒，王秀梅，等.调速器功率变送器测量偏小导致机组有功功率波动分析[J].中国农村水利水电，2014（10）∶176-177.
　　[2] 唐杰阳，李甜甜，毛成钢，等.水轮机调速器负荷异常上升原因分析及处理[J].四川电力技术，2013（1）∶92-94.
　　[3] 王毅，许林波，缪盛艳，等.变送器误差对机组AGC调节品质的影响分析[J].机电信息，2014（24）∶3-4.
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