某火力发电厂机组有功功率变送器跳变检查处理及原因分析

江开拓薛锐

摘要：分析某600MW火力发电机组有功功率扰动的分析处理过程，查明原因为相邻500kV电抗器送电扰动导致。通过对相应设备现象、电流互感器回路、发电机有功功率变送器接线、电力相量测量单元PMU的录波等数据进行分析，发现机组采用的模拟式有功功率变送器存在暂态误差，提出解决方案。

关键字：火力发电机组常规有功功率变送器功率扰动暂态误差

0引言

现代大型发电机组普遍接入当地省（或网）调自动发电（AGC）系统，需要对机组发出的实时有功功率进行监测，通过与目标功率对比、调节，实现自动发电控制。而普遍使用中的传统有功功率变送器，近年来不断暴露出暂态性能特性不足的问题，在系统扰动时，易造成AGC异常退出或阀门异常动作。

1 事件概况：

某2×600MW火力发电机组，每台机组配备6台浙江涵普牌传统非智能有功功率变送器，3台供DCS功率调节显示，3台供DEH功率调节使用。某日6时许，2号机组DCS画面6个功率显示突降：功率均由181MW突降至108MW，持续2秒后恢复，汽轮机组管道疏水门自动打开。

2异常后的检查处理情况：

2.1有功功率变送器相关二次回路梳理

每台有功功率变送器接收一路三相电压信号，A、C两相电流信号，220V交流供电，4-20mA输出。其电压、电流源交叉布置，分布见下表1：

表1：功率变送器电压电流源分布表

功率变送器	电压源头	电流源头
1号DCS	机端PT2： A、B、C三相	中性点CT4： A、C两相
1号DEH
2号DCS
2号DEH	机端PT1： A、B、C三相	机端 CT6： A、C两相
3号DCS
3号DEH

发电机中性点电流第4组CT三相通道所接负荷较多，包括功率变送器、发电机测控装置、励磁调节器、负序电流表、PMU装置、远动测控，具体串联路径为：

发电机中心点CT4 --> 发电机就地互感器端子箱4041-发变组测控左侧WF端子排4041 -->功率变送器柜4044 -->发变组测控右侧1-32-2D端子排4044 -->测控装置4046 -->负序电流表柜4047 -->测控右侧1-32-2D端子排4047 -->励磁调节器4048 --> PMU左侧2号机电流4049 -->惠安远动测控4050 -->四方远动测控4050，三相与N短接。

发电机机端CT6负荷仅为励磁调节器与功率变送器，路径为：发电机机端CT6 --> 发电机就地互感器端子箱4061-->励磁调节器4062-->功率变送器柜4062，三相与N短接。

2.2 机组相关检查内容：

2.2.1 调取DCS所有功率测点，发电机定子电流、电压，发电机转子电流、电压，负序电流等参数，对比分析故障时序，查找可能原因：功率变送器的工作电源分布于不同UPS，采样也使用不同电压互感器、电流互感器，同时故障可能性低，重点查找公共部分问题；

2.2.2 排查了全厂6台故障录波器，分析最近的故障录波记录，异常发生时刻无故障录波器启动；

2.2.3 检查了全厂升压站及发变组保护装置，故障时刻无保护启动及录波，排除系统故障大幅扰动引起故障可能性，但不能排除小扰动或谐波导致扰动可能性；

2.2.4 依据发变组电压电流回路接线图纸，核实接线线号、线色正确。

2.2.5 使用钳形电流表、录波器测量功率变送器输入电流大小、相位，核对接线：4041、4062组A、C相电流相位、大小均正常，加装故障录波器连续监视输入电流情况，有突变时触发录波供分析故障原因。

2.2.6 对中性点电流CT4回路各环节数据分析，提交调度工作申请票，拷贝PMU数据，分析故障时刻电流变化情况（10mS刷新率）：故障时刻2号机组、风运I线、风运II线电压、电流均有降低，2号机组功率最低降至165MW，高于功率变送器实测值。

2.2.7 CT回路直阻测试

打开CT回路接地点，在发电机互感器接线端子箱断开CT4、CT6回路连片，分别测试A、B、C、N线对地、相间直阻，排除回路接线错误、有多个接地点等问题。

2.2.8 CT回路绝缘测试

打开CT回路接地点，在发电机互感器接线端子箱、CT回路末端断开CT4、CT6回路连片，分别测试A、B、C、N线对地、相互间绝缘，排除回路绝缘异常问题。

2.2.9 CT特性测试

使用PCT特性校验仪，进行2号发电机CT4、CT6三相独立电流CT伏安特性测试，对比分析未发现特性不一致等异常情况。

3 原因分析：

咨询调度、相邻变电站及发电厂，结合DCS历史数据、PMU录波数据、回路绝缘、直阻、CT特性参数综合分析，得出以下结果：

3.1 该日6时18分，相邻500kV变电站有投运电抗器操作，相邻电厂同一时刻有保护启动，伴随系统电压、电流降低，且我厂PMU数据中，故障时刻发电机及系统的电压、电流、有功功率同时降低，确认为系统扰动所致；

3.2 该厂发电机组及升压站所有故录、发变组保护无启动记录，排除发电机变压器组一次系统实际故障导致功率异常下降的可能性；有功功率变送器电源、采样源均核实正常，为有功功率变送器自身采样测量计算问题；

3.3 查找类似案例，近年来，各地电厂，当电网有故障或者对大型变压器进行全压冲击、投切等操作产生励磁涌流时，励磁涌流对系统产生了较大的干扰，造成发电机有功变送器功率测量失真，产生较大突变，从而导致功率变送器输出的有功信号变化不一致，当发电机DEH系统接收到的三个发电机有功信号之间偏差超过10MW时，发电机DEH自动调节方式将退出，导致机组AGC退出；若有功功率值突降过多，还会导致误开汽轮机疏水阀门等自动逻辑，严重情况下将导致发电机组跳闸严重问题。咨询厂家，此种变送器厂家的模拟变送器在多个电厂的应用中，也发生过多次因相邻主变充电、系统扰动、谐波大时导致功率测量偏差大问题，会远低于电气量功率，与此次异常完全吻合。厂家同时答复，此种模拟式功率变送器确实存在暂态特性不足问题，已生产新式抗谐波干扰功能的智能功率变送器，可靠性提升，功能实现多样化，建议升级换代。

4 结语

600MW火电机组常用的6台模拟式实时有功功率变送器，在确保变送器供电电源、电压采样源、电流采样源以及输出4-20mA信号至DCS、DEH合理分配的前提下，才能确保供电、采样、输出的可靠性。然而，对于模拟式功率变送器自身存在的共性缺陷，暂态性能差的问题，在电网发生故障或扰动时其输出信号将发生畸变，可能导致机组误动作。解决方法是使用新型的智能功率变送装置替代传统的功率变送器，以消除该缺陷带来的隐患。

使用此种模拟式功率变送器的发电机组，在改造为智能变送器之前，保证AGC调节响应速率的前提下，应在DCS系统增加防止功率突变的控制逻辑，防止此种毫秒级的功率扰动带来非计划停机等恶性后果。

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