１７６中国农村水利水电·２０１４年第１０期文章编号：１００７－２２８４（２０１４）１０－０１７６－０２
导致机组有功功率波动分析
徐学琴，郭玉恒，王秀梅，李泽飞
（雅砻江流域水电开发有限公司，四川攀枝花６１００１７）
摘要：通过对一次调速器功率变送器测量偏小引起的机组有功功率波动案例探讨，分析了造成有功功率波动的原因，提出了判断该情况下功率变送器故障的方法，以及变送器故障后调速器如何做到无扰动切换，如何实现最优调整，以期为兄弟电厂提供借鉴。
中图分类号：ＴＶ７３４文献标识码：Ｂ
０引言
二滩水电站是中国上个世纪建成投产的最大水电站，位于四川省西南部的雅砻江下游，坝址距雅砻江与金沙江交汇口３３ｋｍ。地下厂房内安装有６台５５０ＭＷ的混流式水轮发电机组，调速器采用武汉事达公司的ＷＴ－ＳＰＬＣ－ＳＴＡＲＳ双可编程微机调速器。二滩水电站单机容量大，调节性能好，是川渝电网的主力电站，承担系统的调频、调峰、调压、断面潮流控制及事故备用任务。
topgamer有功功率测量是调速器控制的重要环节之一，本文通过分析功率变送器故障现象，提出调速器程序逻辑优化方案，以期为同行提供参考。
１案例分析
１〃１现象描述
２０１３年１２月１８日调速器工作在“远方－自动－功率调节－＃１ＰＬＣ主导”方式。０８：３９：４８监控系统发“五号机有功联合控制模式退出、五号机有功调节故障、有功无法调节至设定值”报警信号。８：４０：０９监控系统发“五号机机组有功功率上限Ｉ５８０ＭＷ”报警信号，机组实际出力已经达到５９６〃９８４ＭＷ。运行人员在监控系统操作员站上迅速将五号机组导叶开限由８７％压至６２％，使有功功率减至５０４ＭＷ。
收稿日期：２０１４－０３－１９
作者简介：徐学琴（１９７５－），女，高级工程师，长期从事水电站二次设备检修维护及运行管理工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕｘｕｅｑｉｎ＠ｙｌｈｄｃ〃ｃｏ
萝卜硫素ｍ〃ｃｎ。
通讯作者：郭玉恒（１９７２－），男，高级工程师，长期从事水电站机电设
备运行管理工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｕｏｙｕｈｅｎｇ＠ｙｌｈｄｃ〃ｃｏｍ〃ｃｎ。１〃２原因分析
从图１可以看出，五号机跨振动区有功功率调整后，监控系统变送器测量的五号机有功功率值逐渐大于调速器变送器测量的五号机有功功率值，监控系统检测到“五号机有功调节故障、有功无法调节至设定值”，五号机ＡＧＣ退出，此时五号机有功设定值（监控）跟踪五号机有功功率（监控）输出值５１８〃７８ＭＷ，调速器以５１８〃７８ＭＷ为给定值进行调整，由于五号机调速器主用的＃１ＰＬＣ功率变送器故障，测量值比实际值小，当调速器判断调整到位后，机组实际出力已经达到５９６〃９８４ＭＷ，导致五号机组有功功率超调、越限报警。
图１五号机有功功率波动的波形图
２调速器工作方式介绍
２〃１调速器有功功率测量
二滩水电站调速器有功功率测量采用两块ＳＩＮＥＡＸＰＱ５０２型功率变送器（４～２０ｍＡ对应０～６５０ＭＷ），以一对一的方式分别送给＃１ＰＬＣ和＃２ＰＬＣ，两者信号相互独立。
调速器功率变送器测量偏小导致机组有功功率波动分析徐学琴郭玉恒王秀梅等１７７
２〃２调速器工作模式
调速器并网后有两种工作模式，一种是功率调节模式、一种是开度调节模式。
调速器工作在功率调节模式时，调速器接收监控系统下发的功率给定值与调速器的功率变送器测量值进行比较，用功率偏差作为调节量来调整负荷，从而控制导叶的开或关，以实现有功功率的调整。
调速器工作在开度调节模式时，调速器功率给定按“功给－开度－水头”三者关系曲线计算出的开度值与实际开度值比较，用开度偏差作为调节量调整负荷，从而控制调速器导叶的开或关，以实现有功功率的调整。
２〃３监控系统下发功率给定方式
监控系统下发给调速器的功率给定方式有两种，一种是模拟量，一种是开关量。当调速器工作在“远方－自动”方式时，接收监控系统下发的模拟量功率给定值；当调速器工作在“远方－手动”方式时，接收监控系统下发的开关量脉冲增减功率给定值。
３案例引发的思考
３〃１原调速器对功率变送器故障的判断缺陷
原调速器程序中对功率变送器只做断线、溢出（即硬故障）的故障判断，对功率变送器测量值异常（测量值偏大或偏小）的软故障未作判断，这可能导致调速器发生有功功率越限或者溜负荷时没有告警和相应的处理。如何判断本文案例中的功率变送器故障，避免有功功率波动值得业内人士思考。
３〃２功率变送器故障引起调节模式切换
判断功率变送器故障后将引起调速器由功率调节模式切换至开度调节模式，由于调速器程序中“功给－开度－水头”三者关系曲线计算出的开度给定值与实际开度值存在偏差，所以调速器在功率调节模式切换至开度调节模式时或者调速器在开度调节模式运行时会发生有功功率调节不准的波动现象，如何避免这种情况值得进一步深入探讨。
４优化建议
４〃１功率变送器的故障判断战神1号
针对功率变送器测量值偏差过大判断需引入参考的功率变送器测量值，具体有以下有两种方式：
（１）两套功率变送器测量值互送。通过＃１ＰＬＣ、＃２ＰＬＣ间通信，实现两套功率变送器测量值互送，以作比较判断依据，假定两套有功功率差值＞３０ＭＷ，则认为功率变送器有故障。但该方法的缺点是无法准确定位哪套功率变送器故障；优点是仅作软件优化，不增加硬件，不增加元件和维护费用。如果通过通信能把监控系统的功率变送器测量值也读取过来，那就可以确定正确的功率值。既可提高系统可靠性，又经济简单有效。
（２）增加一个功率变送器。增加一个功率变送器，实现两套ＰＬＣ间通信，每套ＰＬＣ都读取三个
有功功率值，并采用三选二方式判断功率变送器故障情况，该方法缺点是增加了元件，增加了元件故障率和费用，且回路需改动；优点是能准确判断
出是哪套功率变送器故障。
４〃２调速器功率、开度模式切换优化
功率变送器故障后，调速器将由功率调节模式自动切换至
开度调节模式，因二滩水电站调速器“功给－开度－水头”三者
关系曲线的精确度问题，调速器将发生有功功率波动，调速器
如何实现模式无扰动切换呢需优化调速器程序，当调速器模
式切换时保持当前开度不变，即调速器功率调节模式运行时，
开度调节模式对应开度值实时跟踪导叶开度实际值，当调速器
切换至开度调节模式运行时，可实现保持当前开度不变的
要求。
４〃３开度调节模式下有功功率调整优化
并网条件下，当调速器在远方－自动方式时，不管其在功
率调节模式还是开度调节模式下均实现外部功给模拟量控制，即
通过监控系统有功设定值ＡＯ通道赋值给调速器外部功给ＯＥ。当调速器在远方－手动方式时，不管其在功率调节模式
还是开度调节模式下均实现外部功给开关量控制，即通过监控
系统有功设定值增减按钮ＤＯ通道改变调速器有功功率给
定值。
调速器开度调节模式下无论通过模拟量还是开关量调整机
数理化解题研究组有功功率都涉及功给－开度－水头关系曲线，因水头传感
器测量精确度不高，关系曲线很难整定精确。同时正常情况
下，调速器运行在功率调节模式下，只有调速器空载或功率变
乙酸乙酯的性质
送器故障或频率超差＞０〃５Ｈｚ（含孤网运行方式）或并网后人
为设定模式情况下才运行在开度调节模式，所以，在一定程度
上可以认为开度调节模式为非正常运行模式，建议对调速器开
度调节模式程序进行优化，取消目前功给－开度－水头关系曲
线，将监控系统脉冲量控制对象由功率给定值改为导叶开度
值，实现功率调节模式切换至开度调节模式同时切调速器至远
方－手动方式，最终，调速器运行在开度调节模式下将报警，取
消了该模式下模拟量调整功能。当需要调整有功功率时，由运
行人员通过监控系统操作员站以脉冲方式增减导叶开度实现
功率调整。同时相应完善监控系统逻辑，监控系统中增加功率
调节模式信号作为投调速器闭环条件，当调速器由功率调节模
式切换至开度调节模式后自动退出调速器闭环，将调速器设为
远方－手动方式，同时监控系统中增加调速器闭环退出后，退
单机ＡＧＣ功能。
５结语
调速器作为机组有功功率控制的调节执行机构，其功率变
送器是否故障的可靠判断尤为重要，本文对功率变送器测量偏
差过大的软故障提出了判断思路，是对功率变送器故障判断的
有效补充，其所提方法和措施对相关电站有参考借鉴价值。□
参考文献：滨州学院图书馆
［１］王秀梅，丁仁山〃二滩水电站调速器控制系统国产化改造［Ｊ］〃中国电业（技术版），２０１１，（３）：４５－５０〃
［２］魏守平，王雅军〃数字式电液调速器的功率调节［Ｊ］〃水电自动化与大坝监测，２００３，２７（４）：２０－２２〃
［３］魏守平〃水轮机调节［Ｍ］〃武汉：华中科技大学出版社，２００９〃
