一例火電機組有功功率突變原因分析及預(yù)防措施

一例火電機組有功功率突變原因分析及預(yù)防措施近年來,國內(nèi)大多數(shù)新建大型火力發(fā)電機組采用模擬型變送器采集發(fā)電機功率,并通過4～20mA方式送至汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)及分散控制系統(tǒng)(DCS),作為機組調(diào)節(jié)及保護的參考量。然而,模擬型功率變送器普遍存在暫態(tài)特性較差的問題,對機組的安全運行存在較大運行隱患。近年來國內(nèi)已發(fā)生多起因擾動,造成有功功率變送器輸出跳變,引起跳機或設(shè)備損壞事故〔1〕。1系統(tǒng)簡介某新建2×620MW火電項目DCS系統(tǒng)采用OVATION分散控制系統(tǒng)。機組采用模擬型功率變送器采集發(fā)電機功率送至DEH及DCS系統(tǒng)作為調(diào)節(jié)及保護變量。發(fā)電機經(jīng)主變壓器接入500kV升壓站。因當?shù)仉娋W(wǎng)容量較小,500kV系統(tǒng)電壓及頻率波動較為頻繁,并網(wǎng)機組已出現(xiàn)多次因系統(tǒng)電壓突然變化,造成機組有功功率大幅波動現(xiàn)象。2事件經(jīng)過及原因分析2018年7月12日4時53分,DCS顯示發(fā)電機有功功率發(fā)生異常：發(fā)電機有功功率突然從502MW降至433MW;機組CCS協(xié)調(diào)模式自動退出,切換至BASE手動模式。從DCS系統(tǒng)調(diào)取了事件時刻相關(guān)模擬量歷史曲線進行分析。500kV系統(tǒng)電壓04時53分突然下降9kV(一次值),主變壓器高壓側(cè)有功功率和無功功率同時發(fā)生大幅波動,主變壓器有功功率下降73MW,1s后主變壓器有功功率逐漸恢復(fù),4s后恢復(fù)正常(DCS每秒記錄一次數(shù)據(jù));主變壓器無功功率下降30.5MW,1s后大幅增加,同時發(fā)電機有功功率發(fā)生大幅跌落,下降約69MW,經(jīng)6s后逐漸恢復(fù)至正常值,主變壓器及發(fā)電機功率變化趨勢如圖1所示。圖1主變壓器及發(fā)電機功率變化趨勢當主變壓器高壓側(cè)電壓突然降低后,勵磁電壓、勵磁電流大幅增加,勵磁電壓增加49V,勵磁電流增加277A;發(fā)電機定子三相電流均有不同程度增加,其中A相電流增幅稍大,達到786A;機端電壓略有上升,發(fā)電機負序電流從113A增至327A,發(fā)電機及勵磁電壓、電流趨勢如圖2所示。圖2發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)電壓、電流趨勢機組故障錄波由于定子A相電流突變而啟動,錄波文件記錄的發(fā)電機及主變壓器電壓、電流變化趨勢與DCS記錄趨勢基本一致。通過錄波自身分析功能分析電壓、電流波形的直流及諧波分量發(fā)現(xiàn)：直流分量、3次諧波及5次諧波均有所增加;主變壓器和發(fā)電機有功功率在啟動前及啟動后均基本沒有發(fā)生變化,發(fā)電機和主變壓器無功功率分別增加了35Mvar及33Mvar,并未發(fā)生功率減小的情況。經(jīng)與調(diào)度核實,4時53分500kV升壓站有投入大容量電抗器(91Mvar)的操作,系統(tǒng)電壓的突然降低是由電抗器的投入引起。當系統(tǒng)電壓降低后,勵磁系統(tǒng)為了維持機端電壓不變,迅速增加勵磁電壓及勵磁電流,發(fā)電機定子電流增加。DCS記錄的相關(guān)電壓、電流量變化趨勢與投入電抗器后的工況相吻合。選擇激電中梯掃面和地物化綜合剖面激電異常較好地段，在1080線布設(shè)了激電測深剖面。從1080線視電阻率（ρs）斷面等值線圖（圖5）可見，視電阻率曲線位于AB/2=140～200m，明顯存在一個高低電性分界面，上部為高阻、低極化率特征，視電阻率值在800—2800Ω·m，視極化率值在1-4%；在AB/2=200—500m激電異常區(qū)段，視電阻率呈相對低阻顯示，其值為300—500Ω·m，視極化率值在5-7%。主變壓器高壓側(cè)及發(fā)電機有功功率及無功功率,在電壓突然降低后,出現(xiàn)了大幅下降,與故障發(fā)生時工況不符。在機端電壓基本維持不變,定子電流增加的情況下,發(fā)電機功率只可能增加,不可能出現(xiàn)有功功率及無功功率率同時下降的情況。用繼電保護測試儀對相同型號的有功功率變送器進行相關(guān)驗證,結(jié)果見表1—5。表中標注“?”數(shù)據(jù)為測試過程中出現(xiàn)的最大有功功率值。巖土地質(zhì)勘察工程主要是通過鉆探技術(shù)了解工程現(xiàn)場的地質(zhì)情況并獲得地質(zhì)的巖土層結(jié)構(gòu)和各項巖土的工程系數(shù)，最后的勘察結(jié)果直接決定著工程實施計劃，對工程的經(jīng)濟投入和安全性起著很重要的影響。因此必須對勘察工作投入十二分的重視，且嚴格按照國家對勘探技術(shù)的規(guī)范流程執(zhí)行。近年來，我國國力有顯著的提升，對巖土工程勘察技術(shù)的發(fā)展有了更高的要求，加大對勘探工程鉆探技術(shù)的研究力度，將有利于為建設(shè)工程提供完整且準確的巖土層數(shù)據(jù)，從而制定有效的施工計劃，同時也會減少勘察成本，提高建設(shè)工程的利潤。表1電壓、電流量突變對有功功率的影響狀態(tài)1狀態(tài)2變化量電壓/kV22.0021.56-2.0%電流/kA16.2716.602.0%相位差/(°)000有功功率/MW620622?0.3%表2電壓、電流相位突變對有功功率的影響狀態(tài)1狀態(tài)2變化量電壓/kV22.0022.000電流/kA16.2716.602.0%相位差/(°)0-11.311.3°有功功率/MW620631?1.8%表3二次諧波突變對有功功率的影響狀態(tài)1狀態(tài)2變化量二次諧波/%022有功功率/MW620653?5.3%表4三次諧波突變對有功功率的影響狀態(tài)1狀態(tài)2變化量三次諧波/%022有功功率/MW620668?7.7%表5五次諧波突變對有功功率的影響狀態(tài)1狀態(tài)2變化量五次諧波/%022有功功率/MW620682?10.0%綜上所述可以得以下結(jié)論：1)系統(tǒng)電壓突然波動是由500kV升壓站投入大容量電抗器引起。兩組患者治療后，Lund-Mackay鼻竇CT掃描評分均下降，與治療前相比具有顯著性差異（P＜0.05）。在治療前，觀察組與對照組的Lund-Mackay鼻竇CT掃描評分之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），在治療20天后，觀察組的該項評分低于對照組，且比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表3。2)故障錄波記錄數(shù)據(jù)表明：主變壓器及發(fā)電機有功功率實際上并未發(fā)生變化。發(fā)電機有功功率在CCS協(xié)調(diào)模式退出至BASE手動模式后,失去自動調(diào)節(jié)及無人為干預(yù)調(diào)節(jié)的情況下,能快速恢復(fù)正常(約6s),也從側(cè)面證明發(fā)電機實際有功功率并未發(fā)生變化。3)試驗數(shù)據(jù)表明：諧波分量對該型號有功功率變送器的采樣造成了較大影響。4)500kV升壓站投入電抗器后,系統(tǒng)電壓突然降低,發(fā)電機提供了部分沖擊電流,且存在一定的直流分量及諧波分量,而功率變送器因暫態(tài)特性較差,不能很好地跟蹤實際電功率,是造成功率突變的直接原因。3故障危害及預(yù)防措施3.1危害分析機組正常運行時,通常投入CCS協(xié)調(diào)控制模式,主要包括鍋爐主控、汽機主控等。以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的CCS協(xié)調(diào)控制策略,由汽輪機調(diào)門控制汽輪機的進汽量,達到調(diào)節(jié)機組有功功率的目的。當有功功率測量值發(fā)生突變后,導(dǎo)致有功功率設(shè)定值與測量值產(chǎn)生偏差。為了使有功功率測量值與設(shè)定值一致,汽機主控在PID控制器調(diào)節(jié)作用下,改變汽輪機調(diào)門開度,調(diào)節(jié)發(fā)電機有功功率。翠姨梳頭梳得是很慢的，必定梳得一絲不亂；擦粉也要擦了洗掉，洗掉再擦，一直擦到認為滿意為止。花燈節(jié)的第二天早晨她就梳得更慢，一邊梳頭一邊在思量。本來按規(guī)矩每天吃早飯，必得三請兩請才能出席，今天必得請到四次，她才來了。因此時機組負荷指令并未變化,鍋爐主控前饋調(diào)節(jié)未起作用,僅有反饋調(diào)節(jié)起作用,即根據(jù)主汽壓力偏差變化調(diào)節(jié)鍋爐主控輸出,調(diào)節(jié)燃料、給水、風(fēng)量等變量。此調(diào)節(jié)過程中,鍋爐主控與汽機主控并未協(xié)同調(diào)節(jié),汽輪機調(diào)門開度改變使機組電負荷發(fā)生變化,而鍋爐熱負荷并未協(xié)同變化,容易造成機組電負荷與鍋爐熱負荷失衡,引起機組主要運行參數(shù)大幅度變化,影響鍋爐燃燒和機組運行穩(wěn)定。功率負荷不平衡保護(簡稱PLU)是為了提式(1)中IP、IP0分別為中壓缸進汽實際壓力和中壓缸進汽壓力額定值,MW、MW0分別為發(fā)電機功率和發(fā)電機功率額定功率。當PLU保護動作時,觸發(fā)OPC動作。當系統(tǒng)電壓擾動使有功功率測量值突然降低至一定值時(約減小30%額定負荷),將引起功率負荷不平衡保護動作、機組OPC動作、汽機調(diào)門關(guān)閉,甚至引起機組跳閘。3.2預(yù)防措施1)更換有功功率變送器,使用暫態(tài)特性較好的數(shù)字式功率變送器〔4〕。例4:“Andifyoudo,thenwemustaccepttheresultandthenlooktothefuture.”（HillaryClinton，2016）2)優(yōu)化功率負荷不平衡保護動作時OPC控制邏輯〔5〕。在低負荷段,PLU保護動作時,增加實際轉(zhuǎn)速作為OPC是否動作的判斷依據(jù);在高負荷段,PLU保護動作時,OPC直接動作。OPC具體動作值如圖3所示。高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性而采取的一種保護措施,能在電力系統(tǒng)故障,如瞬間短路、并列運行線路部分故障切除時,避免機械功率與電功率不平衡引起發(fā)電機功角過大而瞬間使機組甩負荷,同時減小汽輪機機械功率輸出,抑制汽輪機轉(zhuǎn)速飛升,以避免汽輪機超速。本項目機組PLU保護條件如下：作;②在中等負荷30%～60%負荷段,1.10時,其中OPC動作;③在60%以上高負荷段,PLU保護動作時,無論轉(zhuǎn)速多少,OPC直接動作。圖3OPC產(chǎn)生邏輯3)優(yōu)化機組功率與負荷指令偏差,退出CCS協(xié)調(diào)控制邏輯。負荷指令與機組功率的差值大于ΔMW(如30MW),且機組功率變化方向為快速減小,則退出CCS協(xié)調(diào)控制,避免控制系統(tǒng)誤調(diào)節(jié)對機組穩(wěn)定運行造成不良影響。4)確保保護室裝置、盤柜等均接地可靠,控制電纜及通訊電纜屏蔽接地可靠,無強弱電同用一根電纜的情況。機組運行過程中禁止在保護室、電子設(shè)備間使用電鉆、對講機、手機等有電磁干擾的設(shè)備。在機器學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)器從訓(xùn)練樣本中學(xué)習(xí)出潛在的數(shù)據(jù)間的規(guī)律，可以得到一個復(fù)雜的曲線能夠完美地擬合我們的訓(xùn)練集，即經(jīng)驗誤差很小，但是這樣的學(xué)習(xí)器對于未知數(shù)據(jù)表現(xiàn)出的效果卻不理想[10]，會把訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)的其他特點當作數(shù)據(jù)的一般性質(zhì)，進而導(dǎo)致泛化性能降低，在機器學(xué)習(xí)中我們統(tǒng)稱為過擬合[9]，與之相對的就是欠擬合。在本文系統(tǒng)設(shè)計中，我們選擇k-折交叉驗證使模型的泛化誤差最小。k-折交叉驗證就是將訓(xùn)練集的1/k作為測試集，每個模型訓(xùn)練k次，測試k次，錯誤率為k次的平均，最終選擇平均率最小的模型。如圖1所示。我國的旅游資源非常豐富，茶文化旅游資源至少擁有4700年歷史。在各地旅游區(qū)的品牌建設(shè)與宣傳營銷方案中，茶文化的推廣可以作為一項非常實用的內(nèi)容組織部分。在旅游業(yè)發(fā)展中，民族文化常被忽視，再次重視茶文化，并將茶文化旅游的國際化作為發(fā)展目標符合當下經(jīng)濟和旅行社發(fā)展的需求。首先英語作為景區(qū)工作人員的基礎(chǔ)工具，可幫助其獲得國際市場咨詢，進一步基于國際游客的需求開展活動。其次，可以建立境外營銷網(wǎng)絡(luò)平臺，形成國際之間的合作，將市場拓展到國外。4結(jié)語現(xiàn)行的國家及行業(yè)標準中并未對功率變送器的暫態(tài)特性作出明確的要求,而當前使用暫態(tài)特性較差的功率變送器作為保護及控制的情況普遍存在。機組在發(fā)生區(qū)外故障或線路雷擊等情況下,機組電壓、電流中存在非周期分量,并影響功率變送器的輸出。如果不采取必要的防擾措施,將對機組可靠運行,甚至設(shè)備的安全造成很大的潛在風(fēng)險,應(yīng)引起行業(yè)人員重視。參考文獻〔1〕張寶,楊濤,項謹,等.電網(wǎng)瞬時故障時汽輪機汽門快控誤動作原因分析〔J〕.中國電力,2014,(5)：25-28.〔2〕張遠,安然然,王奕