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电网谐波对电厂自动协调控制的影响及策略优化

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项目概况

近年我国高铁线路的大量开通,电气化铁路负荷具有单相性、非线性、随机性和波动性,引起电网电压波动、谐波、负序等电能质量问题导致功率变送器输出发生畸变,从而直接导致机组跳闸或自动化装置退出

国内有针对电网谐波的研究,却鲜见电网谐波对机组协调控制优化解决的案例,金竹山火力发电分公司通过电网谐波对机组协调控制的影响及策略优化的研究与应用,成功解决了电网谐波对机组自动协调控制的影响,进一步优化机组协调控制策略

控制系统中,测量电气功率必须依靠发电机有功功率变送器来实现,功率变送器是一个薄弱环节。

1、通过对国内外主流品牌传统型有功功率变送器抗谐波干扰能力测试,在大谐波分量干扰下,传统型有功功率变送器输出会发生异常,功率变送器输出功率值畸变的方向与幅值和故障相别有关,与故障时刻有关,也与功率变送器接线型式、生产厂家有关;

2、抗电磁干扰能力差;

3、缺少二次回路断线闭锁。功率变送器不具有电压-电流二次回路发断线故障的闭锁功能,当发生断线时只会将故障状态如实地转换为功率输出,功率信号失真不可避免

通过优化后电厂的机组协调控制方法

1、加装220kV系统电能质量在线监测装置,加强对电能品质的日常管理

2、送至MCS、DEH系统的功率变送器电缆独立,保证电缆屏蔽线可靠接地

3、使用智能功率变送器,其可满足电网功率突变情况下(毫秒级)的功率测量的要求

4、对机组协调控制的功率信号采取延时,以避免功率信号受谐波干扰波动而致机组协调或AGC自动功能退出

5、在DCS“退出自动协调控制功能”逻辑中增加“发电机有功功率变化速率快”条件

6、在逻辑中增加“TV断线闭锁”条件,当TV发生断线(如熔丝熔断或二次开关跳闸)且功率突变时,自动退出协调控制功能

对智能型功率变送器校验方法进行探索,在传统检验方法基础上,创造性地提出复现现场干扰工况,总结出一种功率变送器抗谐波扰动测试方法,该方法可以验证智能型有功功率变送器是否具备抗谐波干扰能力,克服在传统有功功率变送器校验过程中,无法模拟谐波等信号干扰,提高有功功率变送器在复杂工况下运行可靠性,针对电网谐波对机组协调控制的影响提供一体化解决方案,该项目已申报专利,获国家知识产权局的《用于电厂的功率变送器测试装置》、《用于电厂的机组协调控制装置》两项专利授权。

该项目通过自主研究公关,在保持系统不变的情况下,充分利用原有电缆与相关设备,降低了问题解决成本,减少直接工程费用50万。在金竹山发电公司一年的现场应用,确保机组控制系统稳定运行,通过湖南省电力科学技术成果评审鉴定,与会专家一致认为该项目根本解决了电网谐波对机组自动协调控制的影响,提高了发电机组运行可靠性,成效显著,对解决同类问题具有指导意义

该项目获得2017年大唐集团公司科技项目三等奖、2018年全国电力职工技术成果奖二等奖,不仅优化了机组运行指标,提高了设备运行可靠性,为企业创造经济效益逾百万元