梨园水电站调速器测频系统优化

于波阳

摘 要：机组频率是水电站工作的主要参数，测频结果的准确性将直接影响水电站机组运行及电网稳定性。本文提出了一种基于残压测频、齿盘测频的复合判据模式。最终经水电站机组静态试验、动态试验验证，调速器测频可靠性明显提升，经机组长时间运行，尚未出现因测频故障导致的机组故障或缺陷。

关键词：梨园；调速器；测频；优化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.135

1 优化前的测频系统

梨园水电站采用一路残压测频加两路齿盘测频，与大多数水电站调速器测频系统类似，梨园水电站调速器系统A、B套各有一个测频信号模块，每个测频模块有三路测频信号输入：一路齿盘测频信号、一路机端残压测频信号和一路系统残压测频信号。

为确保发电机失步后调速器能正确反映发电机转速，调速器控制程序有如下判断：机组并网时，当齿盘信号与残压信号偏差值未超过0.5Hz时，系统控制频率以残压信号为主；当齿盘信号与残压信号偏差值超过0.5Hz时，系统控制频率以齿盘信号为主。

2 优化前存在的缺陷

由于存在机组并网状态下齿盘信号与残压信号偏差值超过0.5Hz时，系统控制频率以齿盘信号为主的判断。当出现齿盘与调速器测频探头距离超差或者调速器齿盘支架倾斜等状况时，齿盘测速会失真并出现大围偏差，此时调速器逻辑将以失真的齿盘信号为主。由于机组一次调频作用，将使机组有功功率大范围波动，严重时会导致网频震荡，威胁电网正常运行与机组安全。以梨园水电站为例，梨园水电站机组永态转差系数bp=4%，当齿盘所测频率为48Hz或52Hz时即可令导叶在短时间内于全开至全关间迅速动作，机组有功功率在0-600M迅速波动，进而导致主网频率异常波动。

3 优化后的测频系统

为解决上述缺陷，我方将现有调速器系统进行了优化改进，具体方案如下：

更改齿盘探头安装位置。将原置于一个支架上的两路齿盘测速探头分别置于两个支架上分别测量。

增加一个频率四路信号转换处理模块。将原有A/B套模块上的网频及机频信号保留，齿盘信号挪至新增的信号转换处理模块，此模块只处理2路齿盘信号，同时将处理完成之后的信号交叉送入A/B两套PCC控制器。

优化控制逻辑。在原有残齿盘1、齿盘2采样故障基础上增加残压偏差故障、齿盘1偏差故障、齿盘2偏差故障。实时计算残压和齿盘1的频率偏差F5、残压与齿盘2的频率偏差F6，齿盘1和齿盘2的偏差F7。当F5>0.5HZ， F6>0.5HZ， F7<0.3HZ時， 报残压偏差故障；当F5>0.5HZ， F6<0.3HZ， F7>0.5HZ时， 报齿盘1偏差故障；当F5<0.3HZ， F6>0.5HZ， F7>0.5HZ时， 报齿盘2偏差故障。工作时3路测频信号主用优先顺序为残压>齿盘1>齿盘2 。当3路信号均报故障时，如机组处于发电态，则保持当前负荷不变，一次调频退出调节，并向监控报警，不闭锁监控功增、功减。如处于空载态，则调速器切手动运行。

增加信号故障显示报警。于调速器电器柜屏幕增加机频偏差故障，齿盘1偏差故障，齿盘2偏差故障等故障报警并上报监控。

4 试验验证

4.1 静态验证试验

各项接线修改完成及程序载入后，进行静态试验模拟验证。静态试验分别验证残压采样故障、齿盘1采样故障、齿盘2采样故障；齿盘1偏差故障、齿盘2偏差故障、机频偏差故障；残压测频与齿盘测频转换，PCCA及PCCB间的切换等。

试验结果，正常发电情况测频优先主用顺序为残压>齿盘1>齿盘2。各偏差故障判断正确，残压测频信号、齿盘1测频信号、齿盘2测频信号间主、备用切换准确，A、B套间主、备用切换无误。具体试验结论详见表1、2、3。

4.2 动态验证试验

机组空转状态下进行动态试验，分别模拟残压故障、齿盘1故障、齿盘2故障，残压偏差故障、齿盘1偏差故障、齿盘2偏差故障，观察频率间实际切换及A、B套切换情况，其结果与静态试验一致。

5 需注意的问题

修改后的程序尚不能单独判断齿盘测频信号测得数据的准确性。当两路齿盘信号位于一个测量支架上时，若支架松动、偏移，则两路齿盘信号同时失真并报送残压偏差故障，此时系统以失真的齿盘1信号为主。因此需将两路齿盘测频信号探头分别放置，以提高其可靠性。

由于大部分电站齿盘均为调速器供货，因制造或运输等原因，齿盘圆度往往不尽人意。齿盘探头准确的测量范围约3-5mm，若齿盘圆度较差，则将直接导致齿盘测频探头测量数据失真，建议修改前测量、修正齿盘圆度，并重新调整齿盘测速探头至齿盘距离。

6 结论

梨园水电站调速器测频系统优化，提高了机组测频信号的可靠性，逻辑判断的准确性，机组运行的稳定性。，避免了因机组齿盘测频数据失真导致的机组有功功率波动的可能性。经现场实际静态试验、动态试验验证，优化后测频系统工作正常。经机组长时间运行，测频系统运行可靠、稳定。