汽轮发电机组脱功率变送器试验方法的对比研究

汽轮发电机组脱功率变送器试验方法的对比研究

机车及其驱动器的模型和参数对电网干扰后的稳定值的计算有重要影响。要在电网稳定计算中使用的电压模型参数必须考虑谱系统模型参数的影响。汽轮机及其调节控制系统模型的建立、模型参数的测试极其重要,然而对这些参数的测试、试验、设计等相关文献并不多,尤其是针对发电机功率测量环节延迟时间、响应时间等常数的测试没有见有关文献报导,本文将就这些参数的测试方法进行详细论述。1发电机功率测量模型汽轮机调速控制系统模型如图1所示。在负荷控制PID参与调节的情况下,一次调频转速偏差信号Δω经过汽轮机调速控制系统输出汽轮机高压调门总指令PCV,PCV输入电液伺服系统后开高压调门,汽轮机出力增加,发电机功率增大。当实际发电机功率与一次调频要求的功率不一致时,通过负荷控制PID的调节来达到消除偏差。发电机功率测量环节延迟时间和响应时间直接影响着汽轮机调速控制系统的稳定性,模型中的这些参数精度将决定电网的稳定性计算分析结果是否反映实际情况。发电机功率测量环节延迟时间和响应时间见图1中PE后对应的“延时3”和TR。2参数测试器的参数测试2.1降压机及发电机解列信号分析1)试验方法。在汽轮机超速试验、主汽门严密性试验、调门严密性试验合格,汽轮机各抽汽逆止门动作正常且不漏汽,高、低旁阀门动作正常等条件下,才能进行汽轮机甩负荷试验。汽轮发电机并网带50%额定负荷,将除氧器供汽改为非本机抽汽供汽,汽轮机轴封汽源也切换至再热器冷段汽源或由邻机供汽,解除发电机解列跳汽机、跳锅炉逻辑,确认OPC解列后能正常动作。将发电机功率的变送器输出信号、发电机定子电流信号、发电机开关信号、汽轮机转速信号等接入数据采集仪,其中发电机定子电流信号通过电流钳接入采集仪。机组运行方式调整好,数据采集正常录波后,发出甩负荷命令,运行人员接到甩负荷命令后断开发电机出口断路器。2)发电机功率测量环节测试数据。甩负荷后,汽轮机转速信号、发电机功率的变送器输出信号、发电机定子电流信号、发电机断路器信号的录波曲线如图2所示。从录波曲线发现发电机定子电流信号和发电机出口断路器信号存在明显的时间偏差,这时间偏差的存在说明甩负荷过程中不能以发电机出口断路器信号作为发电机解列的起始信号,只能以发电机定子电流信号的突变时刻作为发电机解列的标志性信号。从录波曲线即可获得发电机功率测量“延时3”,而TR需通过仿真辩识获取。2.2发电机功率测量装置测试结果1)试验方法。试验中采用的信号发生仪需有UA、UB、UC、UZ电压信号输出端,以及IA、IB、IC、IZ电流信号输出端。发电机出口为三线制,电压信号输入功率测量装置采用“Δ”型接线,电流则取IA和IC输入功率测量装置。接线完成后首先将信号发生仪的输出信号UA、UB、UC和IA、IB、IC设定为与发电机正常运行时的参数一样,如模拟50%额定负荷下的信号仪参数设定为: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;电流和电压频率均为50.0Hz。将发电机功率测量装置输出信号、信号仪电流信号接入采集仪,启动采集仪进行录波后,将信号发生仪电流进行阶跃突变,即从1.54A变为0.0A,相当于甩50%额定负荷过程。对于发电机出口为四线制的,电压和电流信号输入功率测量装置采用“Y”型接线,模拟50%额定负荷下的信号仪参数设定为: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。试验过程同发电机出口为三线制时的一样,也是将信号发生仪电流进行阶跃突变,测试功率测量环节输出与输入的响应关系。2)发电机功率测量环节测试数据。发电机功率测量环节测试录波曲线如图3所示。从录波曲线即可获得发电机功率测量“延时3”,而TR需通过仿真辩识获取。2.3降压机主要参数,选择同步测量的方案,在后续过程中同时进行对比1)汽轮发电机组甩负荷法缺点是甩负荷时锅炉需投油运行,且对汽轮机、锅炉及其附属设备会造成很大的冲击,管道和阀门也易因运行参数变化较大(温度或压力突变)导致阀门严密性降低,造成阀门内漏或阀门开启不正常等;进行甩负荷试验需调度部门同意,对电网也会形成冲击。其优点是所测试发电机功率测量环节的延迟时间或响应时间常数能准确地反映机组实际情况,包括TA、TV环节等;可以在火电机组安全性评价所要求的甩负荷试验、汽轮发电机转动惯量测试的甩负荷试验过程中同步测量。2)摸拟信号输入功率变送器测试法其优点是机组在停机状态下即可完成测试,对汽轮机、锅炉及其附属设备不会造成任何影响;但需增加能发出电流和电压的信号仪,试验前需将功率测量环节的输入和输出端子解开,TA、TV测量环节被忽略。3测试结果对比图1中的“延时3”通过录波曲线即可读得,即为发电机功率测量装置输出信号发生变化时刻与发电机定子电流曲线变化时刻之间的时间差值,对试验机组采用汽轮发电机组甩负荷法和摸拟信号输入功率变送器测试法获得的“延时3”分别为11.87ms和11.86ms。从测试结果来看,2种测试方法获得的“延时3”基本一致。根据发电机功率测量装置的特性,可建立数学模型如图4所示。图4中所示的“延时”即为图1中的“延时3”。对数学模型进行仿真计算分析,即通过将阶跃输入信号,经过“延时”、“响应模型”等环节后,计算该数学模型的输出结果,计算结果如图5所示。仿真计算中通过对TR的调试使仿真曲线与实际功率变送器输出曲线一致,即可获得TR数值。对汽轮发电机组甩负荷法和摸拟信号输入功率变送器测试法仿真辨识获得的TR数据分别为61ms和60ms。2种测试方法获得的测试结果TR基本一致。TA、TV环节对发电机功率测量环节模型参数影响不大。4降压机动力方案选择汽轮发电机组甩负荷法和摸拟信号输入功率变送器测试法均可以完成发电机功率测量环节模型参数的测试,2种测试方法辩识获得的发电机功率测量环节模型参数是一致的。汽轮发电机组甩负荷法只适合机组需进行甩负荷试验时同步进行测试;而摸拟信号输入功率变送器测试法可选择机组停机期间安排测试。汽轮发电机组甩负荷法中对发电机解列标志只能采用电流钳测量发电