機組有功功率變送器輸出測點跳變原因分析及處理方案

文/馬敏 沈志超

國家電投協鑫濱海發電公司機組有功功率變送器采用浙江涵普FPWT-301D型有功功率變送器，每臺機組有3臺有功功率變送器，每臺機組有功功率變送器兩路輸出，分別去DCS和DEH。三個機組有功功率變送器一共有兩路UPS電源，其中機組有功功率變送器1和有功功率變送器3公用一路UPS電源。2018年09月30日、2018年10月17日、2018年10月18日等時間段，運行人員監盤發現2號機組多次出現功率閉鎖。熱控人員和電氣二次人員共同檢查發現DEH機組有功功率1測點跳變。當DEH系統內，機組有功功率測點1、2、3的偏差超熱控邏輯閉鎖定值時，則閉鎖負荷調節。

鑒于有功功率變送器測點跳變可能影響協調控制系統正常運行，引發錯誤調節，嚴重時甚至造成跳機事故，影響發電量任務的完成和全年經濟效益，分析和解決機組有功功率變送器測點跳變的問題顯得尤為重要。

1 功率變送器測點跳變情況及原因分析

1.1 跳變情況

我廠2號機組有功功率變送器測點跳變情況，經過調取EDH曲線發現，2號機組有功功率變送器測點跳變有一下特點：

（1）同一時刻僅出現單個測點跳變。

（2）同一時刻同時出現兩個測點跳變。

（3）測點跳變時間和數值無規律性，數值上有時大到200MW有時小到20MW。

（4）根據EDH邏輯，在正常的運行中，通過負荷信號選擇模塊選用三個機組負荷實際值中的中間值作為實際負荷PEL，并輸出相關的控制邏輯與設備中。當三個實際負荷值PEL1、PEL2、PEL3失效或兩兩之間偏差大，則輸出相應的負荷信號失效報警信息閉鎖功率調節。當測點跳變時，滿足EDH邏輯，閉鎖負荷調節。

（5）因系統采樣精度問題，根據DCS曲線無法判斷DCS系統有功功率測點是否存在跳變問題，暫不做分析。

1.2 原因分析

1.2.1 變送器故障

當變送器的輸出通道故障或者采樣回路故障時，可能會導致變送器輸出測點跳變。我廠2號機組有功功率變送器1、2先后出現過測點跳變，三臺機組有功變送器投運時間均不到1年，調試期均校驗合格，初步判斷變送器自身故障的可能性很小。

1.2.2 電源干擾

變送器是電氣測量的一個中間環節，變送器輔助交流電源消失將會導致變送器工作停止。我廠變送器電源為單路交流UPS，交流工頻電源的交流磁場會對變送器的輸出有干擾，致使變送器輸出跳變。

圖1

根據電源分配情況，我廠存在變送器電源公用的情況，如一路電源失電，將造成2個有功功率變送器輸出測點消失。若此時再失去一組功率測點，DCS邏輯判斷會退出機組AGC，同時跳水煤比控制、跳鍋爐主控、運行模式CCS模式切換至TF模式，增加了運行監視、調節難度，存在一定的安全隱患。

1.2.3 二次回路接地不正確

4-20mA模擬量信號受外部電磁干擾導致輸出跳變是生產現場一種常見故障現象。二十五項反措要求DCS或DEH的信號采用在熱控側單端接地，強電弱電的電纜分開布置，現場檢查均滿足反措要求。

進一步對DEH系統二次回路接地情況進行檢查，發現除機組有功功率測點以外的其他回路，均在熱控DEH柜卡件公共負端統一接地，唯獨機組功率變送器測點二次回路未接地。經廠家確認，機組有功功率變送器的卡件為特殊卡件，卡件上沒有公共接地端，因此需要對該信號回路單獨接地。現場接線不滿足要求。

1.2.4 變送器抗干擾能力差

長期運行經驗表明，傳統變送器受系統沖擊、電磁干擾影響較大，抗干擾能力差，存在輸出跳變的問題且很難解決。

我廠其他系統曾出現過4-20mA測點輸出跳變的問題，經錄波檢查該儀表4-20mA輸出存在跳變，進一步分析判斷是數字電能表抗干擾能力差所導致的，現場更換為同廠家其他型號的電壓變送器仍然存在測點跳變問題。為此，我們采取用源頭解決的方案，將4-20mA測點從電測儀表改接至綜保裝置的4-20mA輸出。現場長期運行觀察效果良好，最終解決了測點跳變問題。由此可見，變送器自身的抗干擾能力對4-20mA輸出測點的質量起著決定的作用。

我廠機組有功功率變送器為傳統變送器，抗干擾能力差、暫態特性差，時間常數大，解決不了由于短路故障和涌流中的非周期分量，導致測量級電流互感器暫態飽和的問題等，當電網出現瞬時故障或者區外故障時，測量級CT飽和時，放大了故障信息，變送器輸出值會發生嚴重畸變，導致輸入給DEH的功率至嚴重失真，不能正確反映機組的功率值，導致AGC誤動或DEH的功率不平衡保護誤動作，造成機組非正常停機，對電網的安全運行帶來重大隱患。

2 處理和優化方案

2.1 變送器校驗

利用機組停機時間，對三臺機組有功功率變送器進行校驗，各項參數和報告數據均在有效范圍內，三臺機組有功功率變送器檢定合格。

2.2 電源優化

對變送器屏內電源回路進行改造，每臺機組有功變送器電源獨立配置，增強電源可靠性。優化后，變送器屏內交流電源分別取自2號機組的A套UPS、B套UPS。雖然仍存在變送器電源公用現象，但三個機組有功功率變送器電源獨立配置，長期運行觀察機組有功功率變送器測點輸出跳變情況仍然存在。如圖1所示。

2.3 二次回路接地整改

根據DEH系統要求，熱控DEH柜內機組有功功率變送器的卡件為特殊卡件，卡件上沒有公共接地端，因此需要對該信號回路單獨接地。現場增加機組功率測點二次回路接地，改造后機組功率測點輸出正常。

2.4 變送器更換

對變送器進行技改，采用具有雙CT、雙PT、雙路電源、暫態性能好的智能變送器。新變送器暫態性能好，抗干擾能力增強，電磁兼容能力提高，輸出更穩定，當一路電源異常時，仍不影響變送器的正常運行。

3 建議

（1）設備調試期應按照反措和相關標準要求做好質量驗收工作，保證變送器模擬量電纜屏蔽層正確可靠接地，強弱電電纜分開布置，尤其是送DCS、DEH的變送器電纜應獨立設計，提高干擾能力。

（2）近年來，國內電廠發生多起電網瞬時故障時汽輪機汽門快控誤動事件，對機組安全運行造成嚴重影響，甚至造成多臺機組同時全停的嚴重后果。多起事故數據分析表明，造成汽輪機汽門快控誤動的主要原因是DEH接收的功率信號與實際不一致導致的，由于傳動變送器的固有特性導致的。為此，為了避免類似事件的發生，新機組和老機組技術改造時，用于DEH調節的變送器應優先考慮采用雙CT、雙PT、雙電源回路，暫態性能好的智能變送器。雙CT回路可用一組測量級CT和一組保護級CT，當受外部勵磁涌流或合應涌流影響時，變送器仍能可靠輸出，提高可靠性。

（3）應做好電測技術監督工作，按要求進行電測量變送器的定期檢定，及時更新電測儀器儀表的檢定周期、做好檢定報告存檔工作，確保現場使用的變送器輸出正確、安全可靠。

4 結束語

輸出穩定、性能好、可靠性高的電測量變送器，對機組乃至整個電力系統的安全穩定運行起著至關重要的作用。電測作為電力系統不可或缺的專業，在工作中必須秉承高度的責任心和不斷探索的進取心，為機組安全穩定運行提供可靠保障。同時，應加強電測和熱控專業間的技術交流，共同提高分析和解決現場實際問題的能力。