汽輪發(fā)電機(jī)組脫功率變送器試驗(yàn)方法的對(duì)比研究

汽輪發(fā)電機(jī)組脫功率變送器試驗(yàn)方法的對(duì)比研究

機(jī)車(chē)及其驅(qū)動(dòng)器的模型和參數(shù)對(duì)電網(wǎng)干擾后的穩(wěn)定值的計(jì)算有重要影響。要在電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算中使用的電壓模型參數(shù)必須考慮譜系統(tǒng)模型參數(shù)的影響。汽輪機(jī)及其調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)模型的建立、模型參數(shù)的測(cè)試極其重要,然而對(duì)這些參數(shù)的測(cè)試、試驗(yàn)、設(shè)計(jì)等相關(guān)文獻(xiàn)并不多,尤其是針對(duì)發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)延遲時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間等常數(shù)的測(cè)試沒(méi)有見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo),本文將就這些參數(shù)的測(cè)試方法進(jìn)行詳細(xì)論述。1發(fā)電機(jī)功率測(cè)量模型汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)模型如圖1所示。在負(fù)荷控制PID參與調(diào)節(jié)的情況下,一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)Δω經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)輸出汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)總指令PCV,PCV輸入電液伺服系統(tǒng)后開(kāi)高壓調(diào)門(mén),汽輪機(jī)出力增加,發(fā)電機(jī)功率增大。當(dāng)實(shí)際發(fā)電機(jī)功率與一次調(diào)頻要求的功率不一致時(shí),通過(guò)負(fù)荷控制PID的調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到消除偏差。發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)延遲時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間直接影響著汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,模型中的這些參數(shù)精度將決定電網(wǎng)的穩(wěn)定性計(jì)算分析結(jié)果是否反映實(shí)際情況。發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)延遲時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間見(jiàn)圖1中PE后對(duì)應(yīng)的“延時(shí)3”和TR。2參數(shù)測(cè)試器的參數(shù)測(cè)試2.1降壓機(jī)及發(fā)電機(jī)解列信號(hào)分析1)試驗(yàn)方法。在汽輪機(jī)超速試驗(yàn)、主汽門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)、調(diào)門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)合格,汽輪機(jī)各抽汽逆止門(mén)動(dòng)作正常且不漏汽,高、低旁閥門(mén)動(dòng)作正常等條件下,才能進(jìn)行汽輪機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)。汽輪發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶50%額定負(fù)荷,將除氧器供汽改為非本機(jī)抽汽供汽,汽輪機(jī)軸封汽源也切換至再熱器冷段汽源或由鄰機(jī)供汽,解除發(fā)電機(jī)解列跳汽機(jī)、跳鍋爐邏輯,確認(rèn)OPC解列后能正常動(dòng)作。將發(fā)電機(jī)功率的變送器輸出信號(hào)、發(fā)電機(jī)定子電流信號(hào)、發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)信號(hào)、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)等接入數(shù)據(jù)采集儀,其中發(fā)電機(jī)定子電流信號(hào)通過(guò)電流鉗接入采集儀。機(jī)組運(yùn)行方式調(diào)整好,數(shù)據(jù)采集正常錄波后,發(fā)出甩負(fù)荷命令,運(yùn)行人員接到甩負(fù)荷命令后斷開(kāi)發(fā)電機(jī)出口斷路器。2)發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)測(cè)試數(shù)據(jù)。甩負(fù)荷后,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、發(fā)電機(jī)功率的變送器輸出信號(hào)、發(fā)電機(jī)定子電流信號(hào)、發(fā)電機(jī)斷路器信號(hào)的錄波曲線如圖2所示。從錄波曲線發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子電流信號(hào)和發(fā)電機(jī)出口斷路器信號(hào)存在明顯的時(shí)間偏差,這時(shí)間偏差的存在說(shuō)明甩負(fù)荷過(guò)程中不能以發(fā)電機(jī)出口斷路器信號(hào)作為發(fā)電機(jī)解列的起始信號(hào),只能以發(fā)電機(jī)定子電流信號(hào)的突變時(shí)刻作為發(fā)電機(jī)解列的標(biāo)志性信號(hào)。從錄波曲線即可獲得發(fā)電機(jī)功率測(cè)量“延時(shí)3”,而TR需通過(guò)仿真辯識(shí)獲取。2.2發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置測(cè)試結(jié)果1)試驗(yàn)方法。試驗(yàn)中采用的信號(hào)發(fā)生儀需有UA、UB、UC、UZ電壓信號(hào)輸出端,以及IA、IB、IC、IZ電流信號(hào)輸出端。發(fā)電機(jī)出口為三線制,電壓信號(hào)輸入功率測(cè)量裝置采用“Δ”型接線,電流則取IA和IC輸入功率測(cè)量裝置。接線完成后首先將信號(hào)發(fā)生儀的輸出信號(hào)UA、UB、UC和IA、IB、IC設(shè)定為與發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的參數(shù)一樣,如模擬50%額定負(fù)荷下的信號(hào)儀參數(shù)設(shè)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(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置輸出信號(hào)、信號(hào)儀電流信號(hào)接入采集儀,啟動(dòng)采集儀進(jìn)行錄波后,將信號(hào)發(fā)生儀電流進(jìn)行階躍突變,即從1.54A變?yōu)?.0A,相當(dāng)于甩50%額定負(fù)荷過(guò)程。對(duì)于發(fā)電機(jī)出口為四線制的,電壓和電流信號(hào)輸入功率測(cè)量裝置采用“Y”型接線,模擬50%額定負(fù)荷下的信號(hào)儀參數(shù)設(shè)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(yàn)過(guò)程同發(fā)電機(jī)出口為三線制時(shí)的一樣,也是將信號(hào)發(fā)生儀電流進(jìn)行階躍突變,測(cè)試功率測(cè)量環(huán)節(jié)輸出與輸入的響應(yīng)關(guān)系。2)發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)測(cè)試數(shù)據(jù)。發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)測(cè)試錄波曲線如圖3所示。從錄波曲線即可獲得發(fā)電機(jī)功率測(cè)量“延時(shí)3”,而TR需通過(guò)仿真辯識(shí)獲取。2.3降壓機(jī)主要參數(shù),選擇同步測(cè)量的方案,在后續(xù)過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行對(duì)比1)汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷法缺點(diǎn)是甩負(fù)荷時(shí)鍋爐需投油運(yùn)行,且對(duì)汽輪機(jī)、鍋爐及其附屬設(shè)備會(huì)造成很大的沖擊,管道和閥門(mén)也易因運(yùn)行參數(shù)變化較大(溫度或壓力突變)導(dǎo)致閥門(mén)嚴(yán)密性降低,造成閥門(mén)內(nèi)漏或閥門(mén)開(kāi)啟不正常等;進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)需調(diào)度部門(mén)同意,對(duì)電網(wǎng)也會(huì)形成沖擊。其優(yōu)點(diǎn)是所測(cè)試發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)的延遲時(shí)間或響應(yīng)時(shí)間常數(shù)能準(zhǔn)確地反映機(jī)組實(shí)際情況,包括TA、TV環(huán)節(jié)等;可以在火電機(jī)組安全性評(píng)價(jià)所要求的甩負(fù)荷試驗(yàn)、汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試的甩負(fù)荷試驗(yàn)過(guò)程中同步測(cè)量。2)摸擬信號(hào)輸入功率變送器測(cè)試法其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組在停機(jī)狀態(tài)下即可完成測(cè)試,對(duì)汽輪機(jī)、鍋爐及其附屬設(shè)備不會(huì)造成任何影響;但需增加能發(fā)出電流和電壓的信號(hào)儀,試驗(yàn)前需將功率測(cè)量環(huán)節(jié)的輸入和輸出端子解開(kāi),TA、TV測(cè)量環(huán)節(jié)被忽略。3測(cè)試結(jié)果對(duì)比圖1中的“延時(shí)3”通過(guò)錄波曲線即可讀得,即為發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置輸出信號(hào)發(fā)生變化時(shí)刻與發(fā)電機(jī)定子電流曲線變化時(shí)刻之間的時(shí)間差值,對(duì)試驗(yàn)機(jī)組采用汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷法和摸擬信號(hào)輸入功率變送器測(cè)試法獲得的“延時(shí)3”分別為11.87ms和11.86ms。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看,2種測(cè)試方法獲得的“延時(shí)3”基本一致。根據(jù)發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置的特性,可建立數(shù)學(xué)模型如圖4所示。圖4中所示的“延時(shí)”即為圖1中的“延時(shí)3”。對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真計(jì)算分析,即通過(guò)將階躍輸入信號(hào),經(jīng)過(guò)“延時(shí)”、“響應(yīng)模型”等環(huán)節(jié)后,計(jì)算該數(shù)學(xué)模型的輸出結(jié)果,計(jì)算結(jié)果如圖5所示。仿真計(jì)算中通過(guò)對(duì)TR的調(diào)試使仿真曲線與實(shí)際功率變送器輸出曲線一致,即可獲得TR數(shù)值。對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷法和摸擬信號(hào)輸入功率變送器測(cè)試法仿真辨識(shí)獲得的TR數(shù)據(jù)分別為61ms和60ms。2種測(cè)試方法獲得的測(cè)試結(jié)果TR基本一致。TA、TV環(huán)節(jié)對(duì)發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)模型參數(shù)影響不大。4降壓機(jī)動(dòng)力方案選擇汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷法和摸擬信號(hào)輸入功率變送器測(cè)試法均可以完成發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)模型參數(shù)的測(cè)試,2種測(cè)試方法辯識(shí)獲得的發(fā)電機(jī)功率測(cè)量環(huán)節(jié)模型參數(shù)是一致的。汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷法只適合機(jī)組需進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)同步進(jìn)行測(cè)試;而摸擬信號(hào)輸入功率變送器測(cè)試法可選擇機(jī)組停機(jī)期間安排測(cè)試。汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷法中對(duì)發(fā)電機(jī)解列標(biāo)志只能采用電流鉗測(cè)量發(fā)電