机组有功功率变送器输出测点跳变原因分析及处理方案

文/马敏 沈志超

国家电投协鑫滨海发电公司机组有功功率变送器采用浙江涵普FPWT-301D型有功功率变送器，每台机组有3台有功功率变送器，每台机组有功功率变送器两路输出，分别去DCS和DEH。三个机组有功功率变送器一共有两路UPS电源，其中机组有功功率变送器1和有功功率变送器3公用一路UPS电源。2018年09月30日、2018年10月17日、2018年10月18日等时间段，运行人员监盘发现2号机组多次出现功率闭锁。热控人员和电气二次人员共同检查发现DEH机组有功功率1测点跳变。当DEH系统内，机组有功功率测点1、2、3的偏差超热控逻辑闭锁定值时，则闭锁负荷调节。

鉴于有功功率变送器测点跳变可能影响协调控制系统正常运行，引发错误调节，严重时甚至造成跳机事故，影响发电量任务的完成和全年经济效益，分析和解决机组有功功率变送器测点跳变的问题显得尤为重要。

1 功率变送器测点跳变情况及原因分析

1.1 跳变情况

我厂2号机组有功功率变送器测点跳变情况，经过调取EDH曲线发现，2号机组有功功率变送器测点跳变有一下特点：

（1）同一时刻仅出现单个测点跳变。

（2）同一时刻同时出现两个测点跳变。

（3）测点跳变时间和数值无规律性，数值上有时大到200MW有时小到20MW。

（4）根据EDH逻辑，在正常的运行中，通过负荷信号选择模块选用三个机组负荷实际值中的中间值作为实际负荷PEL，并输出相关的控制逻辑与设备中。当三个实际负荷值PEL1、PEL2、PEL3失效或两两之间偏差大，则输出相应的负荷信号失效报警信息闭锁功率调节。当测点跳变时，满足EDH逻辑，闭锁负荷调节。

（5）因系统采样精度问题，根据DCS曲线无法判断DCS系统有功功率测点是否存在跳变问题，暂不做分析。

1.2 原因分析

1.2.1 变送器故障

当变送器的输出通道故障或者采样回路故障时，可能会导致变送器输出测点跳变。我厂2号机组有功功率变送器1、2先后出现过测点跳变，三台机组有功变送器投运时间均不到1年，调试期均校验合格，初步判断变送器自身故障的可能性很小。

1.2.2 电源干扰

变送器是电气测量的一个中间环节，变送器辅助交流电源消失将会导致变送器工作停止。我厂变送器电源为单路交流UPS，交流工频电源的交流磁场会对变送器的输出有干扰，致使变送器输出跳变。

图1

根据电源分配情况，我厂存在变送器电源公用的情况，如一路电源失电，将造成2个有功功率变送器输出测点消失。若此时再失去一组功率测点，DCS逻辑判断会退出机组AGC，同时跳水煤比控制、跳锅炉主控、运行模式CCS模式切换至TF模式，增加了运行监视、调节难度，存在一定的安全隐患。

1.2.3 二次回路接地不正确

4-20mA模拟量信号受外部电磁干扰导致输出跳变是生产现场一种常见故障现象。二十五项反措要求DCS或DEH的信号采用在热控侧单端接地，强电弱电的电缆分开布置，现场检查均满足反措要求。

进一步对DEH系统二次回路接地情况进行检查，发现除机组有功功率测点以外的其他回路，均在热控DEH柜卡件公共负端统一接地，唯独机组功率变送器测点二次回路未接地。经厂家确认，机组有功功率变送器的卡件为特殊卡件，卡件上没有公共接地端，因此需要对该信号回路单独接地。现场接线不满足要求。

1.2.4 变送器抗干扰能力差

长期运行经验表明，传统变送器受系统冲击、电磁干扰影响较大，抗干扰能力差，存在输出跳变的问题且很难解决。

我厂其他系统曾出现过4-20mA测点输出跳变的问题，经录波检查该仪表4-20mA输出存在跳变，进一步分析判断是数字电能表抗干扰能力差所导致的，现场更换为同厂家其他型号的电压变送器仍然存在测点跳变问题。为此，我们采取用源头解决的方案，将4-20mA测点从电测仪表改接至综保装置的4-20mA输出。现场长期运行观察效果良好，最终解决了测点跳变问题。由此可见，变送器自身的抗干扰能力对4-20mA输出测点的质量起着决定的作用。

我厂机组有功功率变送器为传统变送器，抗干扰能力差、暂态特性差，时间常数大，解决不了由于短路故障和涌流中的非周期分量，导致测量级电流互感器暂态饱和的问题等，当电网出现瞬时故障或者区外故障时，测量级CT饱和时，放大了故障信息，变送器输出值会发生严重畸变，导致输入给DEH的功率至严重失真，不能正确反映机组的功率值，导致AGC误动或DEH的功率不平衡保护误动作，造成机组非正常停机，对电网的安全运行带来重大隐患。

2 处理和优化方案

2.1 变送器校验

利用机组停机时间，对三台机组有功功率变送器进行校验，各项参数和报告数据均在有效范围内，三台机组有功功率变送器检定合格。

2.2 电源优化

对变送器屏内电源回路进行改造，每台机组有功变送器电源独立配置，增强电源可靠性。优化后，变送器屏内交流电源分别取自2号机组的A套UPS、B套UPS。虽然仍存在变送器电源公用现象，但三个机组有功功率变送器电源独立配置，长期运行观察机组有功功率变送器测点输出跳变情况仍然存在。如图1所示。

2.3 二次回路接地整改

根据DEH系统要求，热控DEH柜内机组有功功率变送器的卡件为特殊卡件，卡件上没有公共接地端，因此需要对该信号回路单独接地。现场增加机组功率测点二次回路接地，改造后机组功率测点输出正常。

2.4 变送器更换

对变送器进行技改，采用具有双CT、双PT、双路电源、暂态性能好的智能变送器。新变送器暂态性能好，抗干扰能力增强，电磁兼容能力提高，输出更稳定，当一路电源异常时，仍不影响变送器的正常运行。

3 建议

（1）设备调试期应按照反措和相关标准要求做好质量验收工作，保证变送器模拟量电缆屏蔽层正确可靠接地，强弱电电缆分开布置，尤其是送DCS、DEH的变送器电缆应独立设计，提高干扰能力。

（2）近年来，国内电厂发生多起电网瞬时故障时汽轮机汽门快控误动事件，对机组安全运行造成严重影响，甚至造成多台机组同时全停的严重后果。多起事故数据分析表明，造成汽轮机汽门快控误动的主要原因是DEH接收的功率信号与实际不一致导致的，由于传动变送器的固有特性导致的。为此，为了避免类似事件的发生，新机组和老机组技术改造时，用于DEH调节的变送器应优先考虑采用双CT、双PT、双电源回路，暂态性能好的智能变送器。双CT回路可用一组测量级CT和一组保护级CT，当受外部励磁涌流或合应涌流影响时，变送器仍能可靠输出，提高可靠性。

（3）应做好电测技术监督工作，按要求进行电测量变送器的定期检定，及时更新电测仪器仪表的检定周期、做好检定报告存档工作，确保现场使用的变送器输出正确、安全可靠。

4 结束语

输出稳定、性能好、可靠性高的电测量变送器，对机组乃至整个电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。电测作为电力系统不可或缺的专业，在工作中必须秉承高度的责任心和不断探索的进取心，为机组安全稳定运行提供可靠保障。同时，应加强电测和热控专业间的技术交流，共同提高分析和解决现场实际问题的能力。