一起發電機停機過程中無功波動異常的分析

賀晨 國網湖南省電力有限公司技術技能培訓中心

電力系統穩定器（power system stabilizer，PSS）是一種主要用于抑制電網低頻振蕩的控制設備，在保障電網安全穩定運行方面起到了巨大的作用，當前全國各大中型發電機組均按照運行管理規定配置了PSS。

該文針對某電廠發電機組停機過程中出現無功波動異常的問題，開展了異常情況的現場調查分析。首先，通過錄波信息確定了電力系統穩定器（PSS）是導致停機過程中無功波動的主要原因；其次，分析PSS的傳遞函數結構，提出PSS模型結構對無功功率反調的影響；然后，通過對模型參數定值分析，確定了參數錯誤導致功率波動的影響；最后，給出了防止停機過程中抑制無功反調的建議和方法，在新的停機過程中無功波動正常，說明了分析的正確性及建議的合理性。

一、無功波動異常簡介

某電廠機組勵磁系統采用自并勵勵磁系統，具體型號為安德里茨公司生產的GMR3型微機勵磁調節器，AVR采用PID+PSS控制模式。電廠PSS在輸入上采用有功功率變化量，實際等效為PSS1型結構。

2017年11月24日12時15分，監 控發現1號機停機過程中PSS頻繁投退導致無功功率波動，難以滿足正常停機工況，需捕捉無功零點停機。

該廠1號機異常前帶300MW負荷，按調度負荷曲線停機過程中，有功負荷調整降至接近零，但無功負荷并未平穩降至零，而在停機過程中，無功功率出現了較大波動。由于停機邏輯限制，在無功功率較大情況下，不滿足停機程序邏輯中的有功及無功功率閾值要求，控制系統無法執行停機指令，機組無法正常停機。在通過監控后臺人工捕捉無功功率波動中的零點后，人工下發停機指令，機組停機成功。

二、無功波動異常現場調查

（一）現場錄波分析

調查人員對無功波動導致停機異常情況進行了復現并進行了錄波。波形顯示了在停機過程中有功功率按照正常平穩降至零附近，但同時無功功率卻出現了較大的波動，情況十分類似PSS導致的反調作用，即有功快速調節過程中無功功率產生較大波動。

（二）PSS模型結構分析

結合停機過程中監控報文頻繁顯示PSS投退的信息，調查人員進一步查閱涉網PSS說明書及參數設置。說明書顯示1號機采用的是αp型PSS模型，在功能上可等效轉化為PSS1型模型。

（三）反調試驗分析

由于αp型的PSS只采用功率偏差量作為輸入，理論上不具備抑制反調作用。可見該PSS模型由于結構原因并不能抑制反調，在快速變化有功功率情況下，無功功率同樣有較大變化，對于快速調節功率的機組反調效果尤其明顯。因此針對此類型的PSS，建議在快速調節有功功率的過程中閉鎖PSS或者退出PSS功能。

（四）參數定值分析

調查人員進一步檢查現場就地設備PSS參數寫入情況，發現電廠1號機勵磁調節器第2控制通道PSS投退參數“PSS release”寫入有誤，此錯誤最終導致停機異常事故發生。

電廠勵磁控制程序歷經舊版本和新版本兩個版本，電廠在2017年完成PSS試驗后，勵磁廠家對全廠勵磁調節器程序進行了升級，經查已將4臺發電機的勵磁調節器的7個控制通道程序升級為新版本，但1號機的第2控制通道未能升級成功。舊版本程序中“PSS release”參數對應變量V170。新版本程序中“PSS release”參數對應變量V862。電廠人員誤將新程序版本中參數V862寫入舊程序中，導致舊程序無法識別，舊程序將未能識別的參數置為0，導致在零有功功率附近反復投退，并且導致PSS始終投入，因此反調作用在調節有功功率的整個過程中一直存在。

將1號機勵磁調節器第2控制通道程序進行升級，將“PSS release”參數使用V862=0.4進行賦值后重新進行停機試驗。在PSS投退的定值以上，隨著有功功率的調節，反調作用導致無功功率波動。當有功功率低于PSS投退的定值后，隨著有功功率的調節，反調作用消失，無功功率振蕩得以平息并以一低值保持恒定，最終得以正常的平穩停機。

三、結語

本文針對某電廠發電機組停機過程中出現無功波動異常的問題，開展了異常情況的現場調查分析，通過現場檢查和分析，認定由于勵磁廠家人員在對1號機第2控制通道程序更新后未完成固化操作，程序經掉電后回到上一版本，因此在1號機第2控制通道定值上設置錯誤，導致停機過程中PSS功能一直投入，過強的反調作用導致設備不能正常停機。經勵磁廠家人員升級程序及修改“PSS release”為正確參數后，停機過程中的異常情況消失。調查的建議和意見：

1.加強程序版本及定值參數的管理，電廠人員應及時與廠家人員進行溝通及確認，防止程序版本及定值參數錯誤。

2.進行PSS模型的升級改造，建議升級為PSS2A或PSS2B型PSS，此 種PSS在 結構上存在抑制反調的效果。采用加速功率型PSS，此方案需要對現有勵磁調節器進行技術改造，在技術改造前建議退出機組PSS。