汽輪發電機組脫功率變送器試驗方法的對比研究

汽輪發電機組脫功率變送器試驗方法的對比研究

機車及其驅動器的模型和參數對電網干擾后的穩定值的計算有重要影響。要在電網穩定計算中使用的電壓模型參數必須考慮譜系統模型參數的影響。汽輪機及其調節控制系統模型的建立、模型參數的測試極其重要,然而對這些參數的測試、試驗、設計等相關文獻并不多,尤其是針對發電機功率測量環節延遲時間、響應時間等常數的測試沒有見有關文獻報導,本文將就這些參數的測試方法進行詳細論述。1發電機功率測量模型汽輪機調速控制系統模型如圖1所示。在負荷控制PID參與調節的情況下,一次調頻轉速偏差信號Δω經過汽輪機調速控制系統輸出汽輪機高壓調門總指令PCV,PCV輸入電液伺服系統后開高壓調門,汽輪機出力增加,發電機功率增大。當實際發電機功率與一次調頻要求的功率不一致時,通過負荷控制PID的調節來達到消除偏差。發電機功率測量環節延遲時間和響應時間直接影響著汽輪機調速控制系統的穩定性,模型中的這些參數精度將決定電網的穩定性計算分析結果是否反映實際情況。發電機功率測量環節延遲時間和響應時間見圖1中PE后對應的“延時3”和TR。2參數測試器的參數測試2.1降壓機及發電機解列信號分析1)試驗方法。在汽輪機超速試驗、主汽門嚴密性試驗、調門嚴密性試驗合格,汽輪機各抽汽逆止門動作正常且不漏汽,高、低旁閥門動作正常等條件下,才能進行汽輪機甩負荷試驗。汽輪發電機并網帶50%額定負荷,將除氧器供汽改為非本機抽汽供汽,汽輪機軸封汽源也切換至再熱器冷段汽源或由鄰機供汽,解除發電機解列跳汽機、跳鍋爐邏輯,確認OPC解列后能正常動作。將發電機功率的變送器輸出信號、發電機定子電流信號、發電機開關信號、汽輪機轉速信號等接入數據采集儀,其中發電機定子電流信號通過電流鉗接入采集儀。機組運行方式調整好,數據采集正常錄波后,發出甩負荷命令,運行人員接到甩負荷命令后斷開發電機出口斷路器。2)發電機功率測量環節測試數據。甩負荷后,汽輪機轉速信號、發電機功率的變送器輸出信號、發電機定子電流信號、發電機斷路器信號的錄波曲線如圖2所示。從錄波曲線發現發電機定子電流信號和發電機出口斷路器信號存在明顯的時間偏差,這時間偏差的存在說明甩負荷過程中不能以發電機出口斷路器信號作為發電機解列的起始信號,只能以發電機定子電流信號的突變時刻作為發電機解列的標志性信號。從錄波曲線即可獲得發電機功率測量“延時3”,而TR需通過仿真辯識獲取。2.2發電機功率測量裝置測試結果1)試驗方法。試驗中采用的信號發生儀需有UA、UB、UC、UZ電壓信號輸出端,以及IA、IB、IC、IZ電流信號輸出端。發電機出口為三線制,電壓信號輸入功率測量裝置采用“Δ”型接線,電流則取IA和IC輸入功率測量裝置。接線完成后首先將信號發生儀的輸出信號UA、UB、UC和IA、IB、IC設定為與發電機正常運行時的參數一樣,如模擬50%額定負荷下的信號儀參數設定為:UA=57.74∠0.0°V、UB=57.74∠-120.0°V、UC=57.74∠120.0°V、UZ=0.0∠0.0°V;IA=1.54∠-30.0°A、IB=0.0∠-150.0°A、IC=1.54∠90.0°A;電流和電壓頻率均為50.0Hz。將發電機功率測量裝置輸出信號、信號儀電流信號接入采集儀,啟動采集儀進行錄波后,將信號發生儀電流進行階躍突變,即從1.54A變為0.0A,相當于甩50%額定負荷過程。對于發電機出口為四線制的,電壓和電流信號輸入功率測量裝置采用“Y”型接線,模擬50%額定負荷下的信號儀參數設定為:UA=57.74∠0.0°V、UB=57.74∠-120.0°V、UC=57.74∠120.0°V、UZ=0.0∠0.0°V;IA=1.54∠-30.0°V、IB=1.54∠-150.0°A、IC=1.54∠90.0°A。試驗過程同發電機出口為三線制時的一樣,也是將信號發生儀電流進行階躍突變,測試功率測量環節輸出與輸入的響應關系。2)發電機功率測量環節測試數據。發電機功率測量環節測試錄波曲線如圖3所示。從錄波曲線即可獲得發電機功率測量“延時3”,而TR需通過仿真辯識獲取。2.3降壓機主要參數,選擇同步測量的方案,在后續過程中同時進行對比1)汽輪發電機組甩負荷法缺點是甩負荷時鍋爐需投油運行,且對汽輪機、鍋爐及其附屬設備會造成很大的沖擊,管道和閥門也易因運行參數變化較大(溫度或壓力突變)導致閥門嚴密性降低,造成閥門內漏或閥門開啟不正常等;進行甩負荷試驗需調度部門同意,對電網也會形成沖擊。其優點是所測試發電機功率測量環節的延遲時間或響應時間常數能準確地反映機組實際情況,包括TA、TV環節等;可以在火電機組安全性評價所要求的甩負荷試驗、汽輪發電機轉動慣量測試的甩負荷試驗過程中同步測量。2)摸擬信號輸入功率變送器測試法其優點是機組在停機狀態下即可完成測試,對汽輪機、鍋爐及其附屬設備不會造成任何影響;但需增加能發出電流和電壓的信號儀,試驗前需將功率測量環節的輸入和輸出端子解開,TA、TV測量環節被忽略。3測試結果對比圖1中的“延時3”通過錄波曲線即可讀得,即為發電機功率測量裝置輸出信號發生變化時刻與發電機定子電流曲線變化時刻之間的時間差值,對試驗機組采用汽輪發電機組甩負荷法和摸擬信號輸入功率變送器測試法獲得的“延時3”分別為11.87ms和11.86ms。從測試結果來看,2種測試方法獲得的“延時3”基本一致。根據發電機功率測量裝置的特性,可建立數學模型如圖4所示。圖4中所示的“延時”即為圖1中的“延時3”。對數學模型進行仿真計算分析,即通過將階躍輸入信號,經過“延時”、“響應模型”等環節后,計算該數學模型的輸出結果,計算結果如圖5所示。仿真計算中通過對TR的調試使仿真曲線與實際功率變送器輸出曲線一致,即可獲得TR數值。對汽輪發電機組甩負荷法和摸擬信號輸入功率變送器測試法仿真辨識獲得的TR數據分別為61ms和60ms。2種測試方法獲得的測試結果TR基本一致。TA、TV環節對發電機功率測量環節模型參數影響不大。4降壓機動力方案選擇汽輪發電機組甩負荷法和摸擬信號輸入功率變送器測試法均可以完成發電機功率測量環節模型參數的測試,2種測試方法辯識獲得的發電機功率測量環節模型參數是一致的。汽輪發電機組甩負荷法只適合機組需進行甩負荷試驗時同步進行測試;而摸擬信號輸入功率變送器測試法可選擇機組停機期間安排測試。汽輪發電機組甩負荷法中對發電機解列標志只能采用電流鉗測量發電