机组有功功率变送器测量跳变原因分析及处理

国能（福州）热电有限公司 邹金芳

某发电公司2号机组功率变送器工作电源为双路电源，均由UPS 供电，其UPS 为不接地系统，2019年10月14日机组功率变送器UPS 工作电源UPS 发生L 相接地故障，DEH 系统内功率信号1跳变至262MW，功率信号2跳变至142MW，功率信号3跳变至-109MW，当时功率设定值为360MW，这样将对DEH 控制系统的逻辑判断产生较大的影响。

1 现场情况检查

模拟UPS 电源L 线负载端接地情况下，用FLUKE 773过程信号分析仪测量在变送器输出端和DEH 采集卡端测量变送器输出的4～20mA 的直流量是稳定可靠的，从DEH 后台数据看，数据从零功率往负功率来回震荡，变送器的规格是4～20mA对应功率0～866W。

模拟UPS 电源正常状态及UPS 电源L 线负载端接地情况下,变送器输出数据测量分析如表1,分析UPS 电源负载端L 线接地时，变送器输出4～20mA 量中产生幅值较高的共模电压最高可达55V，造成DEH 后台功率显示值跳动。而此时示波器监测变送装置输出的直流4～20mA 信号稳定正常，没有出现异常跳变。

表1 UPS 电源不同工况下变送器输出数据

从DEH 的I/O 模块进行分析，模块采样电阻约250Ω，共模电压抑制比为55dB（允许的交流共模电压峰峰值小于28V）。峰峰值为55V 的共模电压已超出卡件的抑制范围，使得卡件数据采样紊乱，引起DEH 功率信号跳变。

对现场录制的共模电压波形进行分析，共模电压的峰峰值50V 左右，且有50Hz 的干扰信号。进一步分析50Hz 的干扰源为变送器电源模块开关电源的交流输入侧引入的。

结合变送器电源模块开关电源原理图分析初级和次级连接有Y 安规电容，共模电压是由图中的Y安规电容引入的。

综上所述，当机组有功功率变送器电源模块的UPS 电源发生L 线接地故障时，4～20mA 输出回路会因电源模块Y 安规电容引入共模电压，造成共模电压超出卡件的抑制范围，使得DEH 的I/O 模块数据采样紊乱，引起DEH 功率信号跳变。

2 改进措施

通过对现场情况的检查，造成DEH 数据跳变的主要原因为4～20mA 输出回路产生的共模电压，要解决共模电压偏高的问题，可从以下两个方面进行改进：

改变变送器电源供电方式。将机组有功变送器的电源由220V 直流电源进行供电，避免开关电源初级回路的交流电压引入到次级回路中，改进后测试直流电源供电下的数据如表2（模拟直流系统发生正极或负极一点接地工况所测试的数据不变），共模电压明显降低且小于2V，DEH 后台显示功率数据正常。

表2 直流供电情况下的测试数据

优化机组有功变送器的电源模块。将开关电源模块的初级与次级间的Y 电容去掉，在电源输出低端对PE 之间增加Y 电容，从而降低4～20mA 输出回路的共模电压，改进后的电源模块结构如图1。优化后的变送器进行不同运行工况下测试数据如表3、4、5，分析3个表中数据，共模电压在正常供电和L或N 线接地后，共模电压值较改进前明显降低，输出回路电压峰峰值最大为3.2V。

图1 改进后的电源模块结构图

表3 UPS 电源正常供电工况

表4 UPS 电源L 线接地供电工况

表5 UPS 电源N 线接地供电工况

3 结语

通过以上分析可以得出以下结论：机组有功功率变送器的UPS 工作电源发生接地造成DEH 显示功率值发生跳变的原因为变送器电源模块开关电源内部Y 安规电容设计存在缺陷，使输出回路产生较高的共模电压，造成DEH 的数据发生跳变。由以上改进措施试验测试数据分析，可以通过改变变送器电源供电方式为直流供电、或优化机组有功变送器的电源模块的方法，可以有效降低输出回路的共模电压。