李 龍

（晉能控股集團(tuán)陽高熱電有限公司，山西 大同 037006）

隨著電力市場的改革，人們生活水平的提升對電力的需求量不斷增加，對供電質(zhì)量也有了更高的要求。電能計(jì)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系發(fā)電、供用電單位的經(jīng)濟(jì)利益,也關(guān)系到電力工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和監(jiān)督考核工作的正常開展，嚴(yán)重時(shí)會危及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。在發(fā)電系統(tǒng)低負(fù)荷期空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行的過程中，通過繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行，可以進(jìn)一步提升發(fā)電廠運(yùn)行的可靠性。但是電能采集終端設(shè)備通過電度計(jì)量表在采集電量的過程中，往往會出現(xiàn)采集電量不準(zhǔn)、丟失等問題，電廠對此現(xiàn)象需要及時(shí)進(jìn)行原因查找與判斷分析。因此提升發(fā)電廠系統(tǒng)設(shè)備的電能計(jì)量的采集準(zhǔn)確度，從而保證交易的公平性、公正性、準(zhǔn)確性及供電企業(yè)的自身利益尤為重要。

1 設(shè)備概況

陽高熱電電廠空冷冷卻方式為：直接空冷供熱機(jī)組，機(jī)組總裝機(jī)容量為2×350 MW，空冷島每臺機(jī)組區(qū)域布置區(qū)分為6 列，每列裝配5 臺空冷風(fēng)機(jī)。其中1、3、5為順流區(qū)，2、4為逆流區(qū)。每臺機(jī)組設(shè)兩臺容量為4 000 kVA 的空冷變壓器，空冷變壓器電壓等級為6 kV 的高壓電壓等級，空冷變壓器高低壓側(cè)的變比為6.3/0.4 kV[2]，低壓側(cè)電壓等級為380 V，空冷PC 段工作進(jìn)線開關(guān)CT 變比為4 000/1。每臺工作變壓器連接兩段空冷PC 段，共計(jì)15 臺風(fēng)機(jī)負(fù)荷，其中空冷PC A 段、PC C 段分別接待7 臺風(fēng)機(jī)負(fù)荷，空冷PC B 段、PC D 段分別連接8 臺風(fēng)機(jī)負(fù)荷，A 段與C 段之間有母聯(lián)開關(guān)，B 段與D 段有母聯(lián)開關(guān)，母聯(lián)開關(guān)設(shè)有備自投裝置。該機(jī)組空冷風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻調(diào)速，變頻器采用ABB510 系列，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)頻率為15 Hz，最高頻率為55 Hz，電機(jī)額定功率132 kW，額定轉(zhuǎn)速為985 r/min。冬季及春秋兩季機(jī)組負(fù)荷較低即空冷風(fēng)機(jī)啟動(dòng)較少或者轉(zhuǎn)動(dòng)頻率較低時(shí)，空冷風(fēng)機(jī)變頻柜正常投運(yùn)。風(fēng)機(jī)全部低載運(yùn)行時(shí)，主控運(yùn)行DCS 畫面無法監(jiān)測到負(fù)荷運(yùn)行電流，運(yùn)行人員判斷風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的過程中會造成誤判的情況發(fā)生，給運(yùn)行人員造成盲區(qū)。因此陽高熱電電廠存在實(shí)際性的問題：1）空冷PC段進(jìn)線開關(guān)反應(yīng)到DCS 畫面電流顯示0；2）空冷PC 段進(jìn)線開關(guān)測量裝置（ST400)電流顯示0；3）空冷變高壓側(cè)6 kV 開關(guān)反應(yīng)至DCS 畫面電流0；4）空冷變6 kV 高壓開關(guān)多功能計(jì)量表電流顯示0；造成運(yùn)行人員無法通過開關(guān)電流監(jiān)視裝置來判斷空冷風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，也無法明確空冷高壓段6 kV 開關(guān)實(shí)際運(yùn)行電流，導(dǎo)致最終無法準(zhǔn)確地對廠用電能消耗進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量，影響上網(wǎng)電量統(tǒng)計(jì)。

2 數(shù)據(jù)分析

設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行流體輸送時(shí),大部分動(dòng)能消耗在局部損失階段。由于部分設(shè)備存在停用備用現(xiàn)象。為提高備用設(shè)備投用率，采取多機(jī)低頻的方式運(yùn)行備用設(shè)備,可以降低流體的局部損失,取得明顯的節(jié)能效果[3]。陽高熱電電廠空冷PC 段工作進(jìn)線開關(guān)原設(shè)計(jì)CT 變比為4 000/1，單臺空冷風(fēng)機(jī)低頻15 Hz 運(yùn)行時(shí)電流約僅為3.5 A，空冷PC 段進(jìn)線開關(guān)連接7（或者8）臺空冷風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行總的一次電流約24.5（或者28）A，折算至風(fēng)機(jī)總的二次電流為0.006（或者0.007）A，二次側(cè)風(fēng)機(jī)總電流通過進(jìn)線開關(guān)電能保護(hù)裝置ST400采集電流為0（見表1）。電能保護(hù)裝置無法準(zhǔn)確采集到電流是因?yàn)椴杉b置顯示電流門檻值為二次額定電流的3%，即二次電流為30 mA。在2021 年10 月18 日采集電流上傳至DCS機(jī)柜后，PC 段進(jìn)線開關(guān)電流在畫面某一時(shí)間段顯示為0（見圖1）。同樣在空冷風(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，6 kV 空冷變壓器高壓開關(guān)電度表也無法精準(zhǔn)顯示電流值，因此ECMS 系統(tǒng)也無法對低負(fù)荷的運(yùn)行風(fēng)機(jī)進(jìn)行電量累計(jì)計(jì)算，導(dǎo)致無法精確地進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì)。而空冷變壓器的變比為6 300/400，低壓側(cè)電流約為24.5（或者28）A，歸算至空冷變高壓側(cè)后風(fēng)機(jī)運(yùn)行總的一次電流為1.56（或者1.78）A。空冷變壓器6 kV 高壓開關(guān)柜母線裝配采用變比為500/1的電流互感器[4]，折算至二次側(cè)電流為0.003 A，介于6 kV高壓側(cè)開關(guān)的電能采集裝置在二次側(cè)電流高于20 mA時(shí)才能進(jìn)行計(jì)量，因此空冷變高壓側(cè)電流顯示反應(yīng)在電度表上的數(shù)據(jù)為0，最終導(dǎo)致電能采集裝置在采集風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電量累計(jì)值顯示為0，不計(jì)入電度表的結(jié)算范圍。空冷系統(tǒng)采集電流參數(shù)值見表2。

圖1 DCS電流采集

表1 測控裝置采集數(shù)據(jù)

表2 空冷開關(guān)電流采集數(shù)據(jù)

3 電量采集方式優(yōu)化實(shí)施流程

電量采集終端及電能表時(shí)鐘的準(zhǔn)確性直接影響到采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,進(jìn)而影響準(zhǔn)確計(jì)量、線損分析和電量結(jié)算等[5]。空冷PC段進(jìn)線開關(guān)電量采集原設(shè)計(jì)為電流采集量取自開關(guān)上側(cè)電流互感器，經(jīng)電流互感器將一次電流折算至二次電流后，傳至開關(guān)電能量采集裝置進(jìn)行采集；變壓器高壓側(cè)電流量經(jīng)6 kV 開關(guān)電流互感器由一次電流值折算至二次電流后，經(jīng)6 kV 變壓器高壓側(cè)開關(guān)電度表采集后進(jìn)行累計(jì)傳至電度表屏終端進(jìn)行電量數(shù)據(jù)計(jì)算。電量累計(jì)采集流程見圖2。

圖2 空冷電量采集流程圖

3.1 更換空冷進(jìn)線開關(guān)CT變比

陽高熱電電廠利用機(jī)組停機(jī)檢修期間，對機(jī)組空冷進(jìn)線開關(guān)原設(shè)計(jì)CT變比4 000/1更換變比為4 000/5（見表3），原有參數(shù)絕緣等級E 級、測量等級0.2 級、穿心匝數(shù)1 匝保持不變。在空冷PC 段進(jìn)線開關(guān)B 相母線側(cè)將CT 進(jìn)行更換完成后，合理布置配電柜內(nèi)空間CT 位置及二次接線布線空間，更換后的進(jìn)線開關(guān)低壓側(cè)CT 變比為4 000/5。同樣在風(fēng)機(jī)低負(fù)荷工況運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行總的一次電流24.5（或者28）A，折算至二次電流為0.03 A（30 mA)。而電能保護(hù)裝置ST400 顯示門檻值為二次額定電流的3%，即二次電流為30 mA。此時(shí)解決了通過進(jìn)線開關(guān)ST400 裝置采集電量的問題，在ST400裝置上能夠準(zhǔn)確采集電量，但是無法上傳至DCS 畫面，使運(yùn)行人員無法觀察到風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流。

表3 CT更換前后數(shù)據(jù)對比

3.2 加裝交流電流變送傳感器

為了方便檢驗(yàn)和測試變送器,傳感器選用的是電阻傳感器。采用兩線制傳輸,這不僅節(jié)省大量的傳輸線,并且省去了大量的傳輸電流[6]。增加滿足現(xiàn)場運(yùn)行要求的交流變送器裝置（見表4），在不影響其它開關(guān)電器設(shè)備元器件正常使用的條件下，選擇配電柜內(nèi)合理布局位置安裝交流變送器，將原設(shè)計(jì)變比為4 000/1的電流互感器更改成變比為4 000/5 的電流互感器。將電流二次側(cè)接線由原設(shè)計(jì)在ST400保護(hù)裝置上的電流接線端子上拆下，接至交流變送器的輸入側(cè)端，再將交流變送器輸出側(cè)端的電流接線引接至DCS 機(jī)柜卡件當(dāng)中，之后通過變送器將電流反饋接線上傳到DCS機(jī)柜后可實(shí)時(shí)地在機(jī)組運(yùn)行畫面上顯示出空冷進(jìn)線開關(guān)的有效電流值，使運(yùn)行人員觀察到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)電流，使得操作人員能夠通過畫面的電流大小判斷，依據(jù)當(dāng)日的機(jī)組負(fù)荷曲線及負(fù)荷量快速調(diào)整空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式及運(yùn)行臺數(shù)，達(dá)到機(jī)組節(jié)能降耗的目的。

表4 變送器參數(shù)

4 優(yōu)化改造結(jié)果

4.1 更改CT后對低負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)的影響

通過更換CT變比后，可以滿足空冷大數(shù)據(jù)優(yōu)化要求。電流互感器容量與變比的選擇直接影響著系統(tǒng)中電流的測量精度,當(dāng)電流互感器容量與變比不同時(shí),電流測量精度的差異[7]對電量采集具有很大影響。更換符合要求的CT 后使得電流值能夠跨越空冷低壓側(cè)開關(guān)ST400 裝置門檻值，空冷開關(guān)DCS 畫面能夠有效采集電流值（見圖3）。通過電度表采集空冷開關(guān)的電量上傳至ECMS后臺，調(diào)取2021年10月11日電流實(shí)時(shí)曲線可觀察到空冷風(fēng)機(jī)電流（見圖4）為4 A，同時(shí)解決了6 kV 進(jìn)線開關(guān)累計(jì)電量與6 kV 負(fù)荷開關(guān)消耗電量不對應(yīng)的問題。

圖3 空冷開關(guān)電流值

圖4 空冷風(fēng)機(jī)電流累計(jì)值

4.2 加裝變送器后對低負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)的影響

通過加裝交流變送器后，查看DCS 畫面，在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行的情況下，DCS 畫面可準(zhǔn)確顯示空冷PC段進(jìn)線開關(guān)電流值（見表5）。此方案能有效地解決由于機(jī)組空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行中負(fù)荷電流較小而無法采集風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行電流的問題，使得ST400 保護(hù)裝置由于電流門檻值設(shè)計(jì)原因無法采集電流也得到了相應(yīng)的解決。優(yōu)化后的ECMS 電量采集系統(tǒng)采集當(dāng)日空冷變壓器6 kV 高壓開關(guān)電度表累計(jì)計(jì)算值后，通過數(shù)據(jù)傳輸至電能量終端采集屏進(jìn)行電量結(jié)算。

表5 加裝變送器后空冷開關(guān)電流對比

通過更換空冷CT 及加裝變送器的方法對電廠精準(zhǔn)地進(jìn)行電量采集起到了積極的作用，優(yōu)化前后的參數(shù)對比明顯體現(xiàn)出方案的實(shí)際效果（見表6）。同時(shí)依附空冷大數(shù)據(jù)優(yōu)化方案更直接地通過查看空冷風(fēng)機(jī)低負(fù)荷進(jìn)線電流及時(shí)有效地調(diào)整機(jī)組空冷運(yùn)行方式，通過運(yùn)行方式的變更達(dá)到節(jié)約廠用電量的目的。

表6 空冷開關(guān)優(yōu)化前后電量顯示

5 結(jié)語

本文從電廠生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，解決了機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行期間，空冷風(fēng)機(jī)實(shí)測電流值與DCS 畫面電流值不對應(yīng)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電量無法計(jì)算累計(jì)到電度表終端采集屏的問題。通過改造優(yōu)化空冷風(fēng)機(jī)電量數(shù)據(jù)采集方式，提高機(jī)組用電量的準(zhǔn)確采集，對發(fā)電指標(biāo)產(chǎn)生積極的影響作用?？绽浯髷?shù)據(jù)電流精準(zhǔn)采集增加了運(yùn)行人員對電流觀察的可靠性，提高了設(shè)備運(yùn)行安全性。