摘要：隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)調(diào)節(jié)性能以及運行可靠性提出了更高的要求。計算機技術(shù)、控制理論、電力電子技術(shù)的發(fā)展促進了微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)逐漸趨向于成熟、穩(wěn)定、可靠，成為火電廠的首選方案，逐漸在大型汽輪發(fā)電機組中推廣應(yīng)用。但在實際生產(chǎn)過程中，微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)也會出現(xiàn)一些新的故障現(xiàn)象，對現(xiàn)場維護人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。本文介紹了一起微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)異常波動的現(xiàn)象、原因以及分析處理方法，希望為遇到同樣問題的專業(yè)人士提供一個解決問題的思路。

關(guān)鍵詞：參數(shù)；分析；處理

一、引言

某廠一臺220WM發(fā)電機組投產(chǎn)于2005年，為汽輪發(fā)電機組，采用自并激可控硅微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用的是GES3000型微機勵磁調(diào)節(jié)裝置。現(xiàn)場接線方式如圖一所示。

GES3000型微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)將發(fā)電機機端三相電壓和三相電流，轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電壓等信號，通過信號測量回路將信號隔離并處理，經(jīng)高速、高分辨率A/D實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸入到CPU中，經(jīng)交流量采集算法及數(shù)字濾波實現(xiàn)勵磁系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集。調(diào)節(jié)器根據(jù)測量到的機端電壓，有功功率、無功功率和勵磁電壓，電流等，實現(xiàn)對發(fā)電機勵磁的控制，使機端電壓維持在恒定值。調(diào)節(jié)器具有機端電壓和勵磁電流兩種閉環(huán)控制運行方式，以及觸發(fā)角控制的開環(huán)運行方式。

該微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用了現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能化的設(shè)計思想，改變了傳統(tǒng)勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)信息交互方式，大大簡化了勵磁設(shè)備之間的連接，增大了數(shù)據(jù)和信號的傳遞，節(jié)省了聯(lián)接電纜，使設(shè)備可靠性得到提高，維護更加容易。同時，系統(tǒng)配備了兩套完全相同、獨立的A、B調(diào)節(jié)器主機，A、B兩套系統(tǒng)之間采用通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。雙通道控制系統(tǒng)間的通信更全面而真實，系統(tǒng)的冗余度和可靠性更高。A、B調(diào)節(jié)器主機采用主備運行方式，可以實現(xiàn)兩套調(diào)節(jié)器主機間的無縫切換。調(diào)節(jié)器主機采用交、直流雙重供電系統(tǒng)及進口工業(yè)電源，提高供電可靠性。采用高性能處理器和高速、高分辨率的A＼D轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)每周波24點采樣，結(jié)合專用的測量PT，CT，及數(shù)字信號處理器（DSP）進行交流量采樣計算，保證了測量的高精度及響應(yīng)速度。

二、工作原理

GES3000微機勵磁調(diào)節(jié)裝置將發(fā)電機機端三相電壓和三相電流，轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電壓等信號，通過信號測量回路將信號隔離并處理，經(jīng)高速、高分辨率A/D實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸入到CPU中，經(jīng)交流量采集算法及數(shù)字濾波實現(xiàn)勵磁系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集。調(diào)節(jié)器根據(jù)測量到的機端電壓，有功功率、無功功率和勵磁電壓，電流等，實現(xiàn)對發(fā)電機勵磁的控制，使機端電壓維持在恒定值。

調(diào)節(jié)器具有機端電壓和勵磁電流兩種閉環(huán)控制運行方式，以及觸發(fā)角控制的開環(huán)運行方式。

正常運行時，調(diào)節(jié)器按機端電壓進行PID調(diào)節(jié)，并對各種工況進行實時限制判別、故障檢測、錄波等工作，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，自動轉(zhuǎn)換到限制功能，或切換到備用通道，并進行異?；蚬收蠄缶Ｔ陔p通道雙重控制情況下，備用通道自動實現(xiàn)跟蹤主通道的控制調(diào)節(jié)量、主要工況和狀態(tài)，以實現(xiàn)無擾動的切換

三、事件經(jīng)過

2014年8月2日，發(fā)電機組正常運行，有功負荷153MW，無功負荷30MVAR。微機交流勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)A套主機運行，B套主機跟蹤A套主機同步在線運行。

17：05，發(fā)電機DCS顯示有功功率、無功功率、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓、勵磁變低壓側(cè)電流出現(xiàn)有規(guī)律的異常波動。其中無功功率波動幅度較大，最大波動幅值達到了30MVAR左右?，F(xiàn)場檢查勵磁變壓器、微機勵磁調(diào)節(jié)器和整流柜無任何異常報警發(fā)出，勵磁調(diào)節(jié)器主機仍然維持A套運行。微機勵磁調(diào)節(jié)器控制柜、整流柜各參數(shù)與DCS顯示數(shù)據(jù)同步擺動。

維護人員初步判斷微機勵磁調(diào)節(jié)器A套主機出現(xiàn)異常，立即手動將發(fā)電機組微機勵磁調(diào)機器主機由A套切換到B套運行。切換后，機組各項運行參數(shù)恢復(fù)穩(wěn)定，機組恢復(fù)正常運行。

四、原因分析

維護人員利用隨后的機組調(diào)停時機，對機組微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行了認真、細致的檢查，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的故障點和異?，F(xiàn)象。

GES3000型微機勵磁調(diào)節(jié)裝置包括兩套完全相同的主機控制器，每套主機控制器包括：主機板、電源系統(tǒng)、采樣板、液晶顯示板和數(shù)字脈沖形成及放大板。如圖二所示：

維護人員考慮到電子元器件具有一定的使用壽命，而該機組微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)投入運行7年多，主機內(nèi)部的電路板、插件均未更換過。經(jīng)過研究，維護人員決定對A套主機控制器的部分插件進行更換。共更換了數(shù)據(jù)采集板、脈沖形成板兩塊插件板。主機內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖三所示。

為了檢驗A套主機更換插件后的實際運行效果，我們?nèi)匀皇褂肁套主機完成了發(fā)電機組的起勵、升壓、并網(wǎng)工作。各項操作指令均順利完成，A套主機運行穩(wěn)定，#8發(fā)電機組運行穩(wěn)定。

投入運行幾天后，該發(fā)電機組又出現(xiàn)了正常運行中參數(shù)異常波動現(xiàn)象，波動的參數(shù)仍然與第一次相同。運行人員立即手動將微機勵磁調(diào)節(jié)器主機由A套切換至B套運行，切換后，各項參數(shù)趨于穩(wěn)定，機組恢復(fù)正常運行。

每次出現(xiàn)機組參數(shù)波動時，將A套主機切換到B套主機，機組均能恢復(fù)正常運行。初步說明整個微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次元器件沒有問題，查找問題的重點應(yīng)放在微機勵磁調(diào)節(jié)器A套主機本身、A套主機與整流柜之間的調(diào)節(jié)脈沖傳送回路這兩個方面。

該機組微機勵磁調(diào)機器主機與三臺整流柜之間的調(diào)節(jié)脈沖采用串口、并聯(lián)的方式進行傳送，如圖四所示。為了排查故障點，以B套系統(tǒng)作為比對，維護人員將A套主機與B套的調(diào)節(jié)脈沖傳送回路相連，通過小電流試驗檢測，勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)各項功能正常，從而確定A套主機正常。加上前已確定一次元器件沒有問題，最終維護人員判斷故障點應(yīng)該在A套的調(diào)節(jié)脈沖傳送回路上。

隨后，維護人員又將B套主機與A套的調(diào)節(jié)脈沖傳送回路相連，通過小電流試驗檢測，發(fā)現(xiàn)此時勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)又出現(xiàn)了有規(guī)律的波動。再次驗證判斷。

通過理論分析，我們也可以知道調(diào)節(jié)脈沖在傳輸過程中如果出現(xiàn)問題，目標值和反饋值將無法達到平衡，為了達到調(diào)節(jié)目標，A套主機將不斷發(fā)出脈沖調(diào)整三臺整流柜輸出，將會引起發(fā)電機運行參數(shù)有規(guī)律的波動。

根據(jù)試驗和分析結(jié)果，我們更換了調(diào)節(jié)器A套主機到整流柜之間的調(diào)節(jié)脈沖傳輸線。更換后，為了檢測A套調(diào)節(jié)器主機整體調(diào)節(jié)性能，我們進行了勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)帶負載小電流試驗。

試驗結(jié)果顯示勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出波形完整，幅值、角度正確，A套主機調(diào)節(jié)功能正常，各只可控硅功能正常，微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

試驗完成后，我們?nèi)匀皇褂肁套主機進行發(fā)電機組的起勵、升壓、并網(wǎng)操作，各項指令均順利完成，A套主機運行平穩(wěn)，發(fā)電機組運行參數(shù)穩(wěn)定無異常。

機組投入運行后，連續(xù)觀察微機交流勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)2個月的時間，該套微機交流勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)未再出現(xiàn)運行中參數(shù)波動異?，F(xiàn)象。至此，此次微機交流勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)異常波動的原因已經(jīng)明確，波動的原因是由于微機勵磁調(diào)節(jié)器主機與整流柜之間的調(diào)節(jié)脈沖傳輸線纜老化，出現(xiàn)脈沖丟失造成的。

五、總結(jié)

發(fā)電機組微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)異常波動，經(jīng)過一段時間的檢查、分析和試驗，原因已經(jīng)明確，問題已經(jīng)解決。但此異常情況對現(xiàn)場維護人員敲響了警鐘。電子元器件雖然具有運行穩(wěn)定、可靠、維護量小等一些優(yōu)點，但其對使用過程中的溫度、灰塵以及使用年限都有著較嚴格的要求，具有一定的使用壽命。現(xiàn)場維護人員應(yīng)該對長周期使用的電子元器件加強檢查和維護，嚴格按照技術(shù)規(guī)范進行定期檢驗。真正做到及時發(fā)現(xiàn)問題，及時處理問題，把事故隱患消除在萌芽狀態(tài)。

作者簡介：

姚瑞強（1969年—），男，安徽宿州人，工程師，大專學歷。從業(yè)于大唐淮北發(fā)電廠，歷任生產(chǎn)值長多年，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化，發(fā)表技術(shù)論文多篇。