摘 要：以解決傳統(tǒng)變送器響應時間長、抗干擾差，且不滿足暫態(tài)的缺點，采用高性能 32 位處理器平臺的智能變送裝置，提升抗干擾能力和暫態(tài)傳變特性，且不受諧波影響，既可以滿足發(fā)電機綜合測量的要求又可以把電網的精準信號提供給熱工使用。把模擬式變送器出現(xiàn)的問題從根本上解決了。
1 前言
隨著電力系統(tǒng)自動化技術水平的快速提高，并且廣泛得應用于發(fā)電廠 DCS、DEH、AVC、AGC、一次調頻、協(xié)調控制等自動化設備中。發(fā)電機有功功率及無功功率，作為一個#為重要的參考數(shù)據，其可靠、穩(wěn)定不但直接影響到自動化設備的運行，而且對發(fā)電機組及其他設備的穩(wěn)定運行也起到不可忽略的影響。近幾年來，由于系統(tǒng)操作（如發(fā)電機組并網、跳閘、變壓器空載合閘、電力系統(tǒng)故障等）導致功率變送器輸出發(fā)生震蕩甚至畸變，從而直接導致機組跳閘或自動化裝置退出的事故也時有發(fā)生。2009 年 10 月 25 日，安徽合肥某 220kV 線路故障，導致附近某電廠 600MW 機組 AGC 自動調頻異常動作，機組負荷異波動，#終退出 AGC 自動方式。分析故障該電廠為發(fā)變線路組接線，與系統(tǒng)變電所比較近，當系統(tǒng)發(fā)生故障，電廠母線電壓較大幅度降低，導致功率變送器采樣錯誤，輸出給 AGC 的功率值與實際功率嚴重不符。從錄波曲線看，機組功率突然大幅跳水甩負荷，然后導致AGC 誤動作，#終退出自動方式。
2011 年 12 月，江蘇某電廠 1000WM 機組，因 #1 機組并網瞬間引起 #2 機組定子電流增大約 10%，#2 機組三相有功瞬間波動約 20%，造成三個送 DCS 功率變送器功率信號瞬間波動，DCS 采集到的功率反饋信號瞬間偏差大（三個功率反饋信號兩偏差大 25MW），并網時產生的和應涌流導致有功功率變送器嚴重失真。使鍋爐主控切手動。造成跳機事故。2013 年 10 月 21 日，大唐呂四電廠 #2 機組 (600MW)協(xié)調控制自動退出，原因是東洲變電站（距呂四電廠約 40km）主變空載合閘致 #2 機功率變送器輸出發(fā)生畸變。
2 變送器目前的現(xiàn)狀
傳統(tǒng)發(fā)電機變送器，技術水平忍保持在 30 年前。電力行業(yè)標準電送器的常數(shù)要求 <400ms, 實際在 240ms -400ms 之間，廷時較長，難以滿足系統(tǒng)故障快響應的要求，再加上 DEH 本身的通道延遲 , 這就導致保護實際動作的時間延時已經在幾百毫秒以上，導致保護動作之后 ，變送器輸出還沒有消失；抗干擾能力差，對講機干擾都會致使功率變送器輸出發(fā)生突變，會導致保護誤動跳機事故；暫態(tài)特性差，對于電氣瞬時故障導致的功率突變（雷擊等自然現(xiàn)象引發(fā)的單相接地故障及系統(tǒng)震蕩，瞬時擾動等）, 不能與甩負荷事箂hou齔鑾?, 可能導致保護誤動；解決不了由于和應涌流中的非周期分量，易導致測量級電流互感器暫態(tài)飽和的問題；對于電壓、電流二次回路發(fā)生的斷線故障 ,傳統(tǒng)的有功功率變送器也無法采取任何的閉鎖措施 , 必然導致功率輸出跌落；對異常狀態(tài)沒有記錄。對于變送器本身故障 , 沒有任何自檢告警功能存在抗干擾差，不滿暫態(tài)，系統(tǒng)擾動功率變送易出現(xiàn)波動，顯然不符合現(xiàn)有的國網《guojia能源局關于印發(fā) < 防止電力生產事故的二十五項重點要求 > 的通知》（國能安全 {2014}161 號）的要求，同時根據《發(fā)電機組并網安全條件及安評》（GB/T28566-2012）強化涉網設備并網運行安全技術管理，提高機組可靠性，有改造的必要性。
3 變送器的重要性
變送器輸出送至 DEH、AGC 等控制系統(tǒng)的信號主要用于將發(fā)電機當前的電壓、電流、有功功率、無功功率數(shù)值送至 DEH、AGC 等控制系統(tǒng)，參與 DEH、AGC 等控制系統(tǒng)的邏輯控制。這類信號不止要求變速器的輸出滿足穩(wěn)態(tài)要求，還需要考慮變送器的暫態(tài)特性。綜合上所述，可見傳統(tǒng)的變送器，不僅是響應時間長、抗干擾差，且不滿足暫態(tài)。由于傳統(tǒng)的變送器沒有暫態(tài)方面的要求，近年由于傳統(tǒng)變送器不滿足暫態(tài)特性，影響機組穩(wěn)定運行及跳機事故時有發(fā)生。早2005 年華能南京電廠發(fā)表在江蘇電機工程上的《320MW 超臨界機組突然甩負荷事件分析與處理》的論文寫的就是傳統(tǒng)功率變送失真案例。
4 智能變送裝置原理
在正常情況下裝置采用測量輸入數(shù)據計算，發(fā)生功率突變時裝置采用保護級輸入數(shù)據進行計算，同時裝置具備判斷 CT 斷線、PT 斷線功能；響應時間短在 40ms 之內能滿足系統(tǒng)故障快速響應的要求；裝置跟系統(tǒng)時鐘同步，具有錄波功能，可以多路輸出�？垢蓴_能力達到嚴酷 IV 級，軟硬件共同優(yōu)化，國標要求繼電保護裝置及安全自動裝置的抗干擾能力為嚴酷 III 級；針對電網出現(xiàn)瞬時故障時，采用切換CT 的方式。裝置同時接入一組測量級 CT 和一組保護級 CT，當系統(tǒng)發(fā)生擾動時，智能功率變送裝置可以通過測量電流的增量，從測量級CT 切換到保護級 CT, 使得測量的功率值和真實的功率值相差不大；當出現(xiàn)和應涌流時，裝置能自動檢測基波分量中的直流分量的含量，作為切換 CT 的條件，解決了測量級電流互感器暫態(tài)飽和的問題。通過軟件實現(xiàn)測量級 CT 和保護級 CT 快速無縫自動切換，具有良好的暫態(tài)特性，能確保發(fā)電機功聅hou遠鶻諳低澈?DCS 系統(tǒng)可靠運行。
5 發(fā)電機智能變送裝置的實際應用
把原來分散的功能集中在一個屏內，采用高性能 32 位處理器平臺的智能變送裝置，提升抗干擾能力和暫態(tài)傳變特性，且不受諧波影響，既可以滿足發(fā)電機綜合測量的要求又可以把電網的精準信號提供給熱工使用。
以 #1 的改造具體實施如下：屏內裝 BPT9301 發(fā)電機智能變送裝置三臺，用于發(fā)電機部分所有的測量信號，并為熱工提供三個完全好立的有功功率信號用于調節(jié)。優(yōu)點在于：（1）此裝置提供的信號響應快速，響應時間小于 40ms，比傳統(tǒng)的變送器快了十倍；（2）采用了全新的結構和技術，本裝置的抗干擾能力達到嚴酷四級；（3）暫態(tài)特性好，裝置不僅能保證在穩(wěn)態(tài)下的精度，而且能保證在暫態(tài)下的可靠性，保證了給熱工的信號不失真，不會引起功率的錯誤波動；（4）采用了雙 PT、雙 CT 的原理，可以從根本上解決傳統(tǒng)變送器缺少二次斷線判據的問題；（5）有 GPS 對時，把設備與廠內的時標統(tǒng)一，裝置有錄波及事件記錄功能，可以把異常狀態(tài)記錄下來，為事后分析提供技術支撐；（6）多電氣量、多格式輸出，雙 485 及以太網輸出、脈沖信號輸出、無源接點信號輸出，可以實現(xiàn)全數(shù)字化。7、裝置具備故障錄波功能，能記錄發(fā)生故障時的電壓、電流以及功率波形，可以便于我廠運維人員的事后分析。
我廠改為發(fā)電機智能變送裝置后有可靠的 PT 斷線和 CT 斷線判別功能，當發(fā)生 PT 斷線和 CT 斷線時，自動切換到未斷線的那一組PT 和 CT，解決了傳統(tǒng)功率變送器發(fā)生斷線后功率失真的問題。裝置通過軟件實現(xiàn)測量級CT和保護級CT自動切換，具有良好的暫態(tài)特性，能確保我廠發(fā)電機功聅hou遠鶻諳低澈?DCS 系統(tǒng)可靠運行，可以避免因傳變失真而造成的直接及間接的重大經濟損失同時裝置具備故障錄波功能，能記錄發(fā)生故障時的電壓、電流以及功率波形，可以便于我廠運維人員的事后份析。
改造后的發(fā)電機智能變送裝置測量可靠、暫態(tài)特性好、響應迅速、抗干擾能力強，滿足《guojia能源局關于印發(fā) < 防止電力生產事故的二十五項重點要求>的通知》（國能安全{2014}161號）要求。滿足《發(fā)電機組并網安全條件及安評》（GB/T28566-2012）強化涉網設備并網運行安全技術管理，提高機組可靠性，裝置解決了測量級電流互感器暫態(tài)飽和的問題，確保了機組暫態(tài)時的穩(wěn)定運行。
6 結語
傳統(tǒng)功率變送器不僅是響應時間長、抗干擾差，且不滿足暫態(tài)。因此把傳統(tǒng)的模擬式的方案推進到數(shù)字式時代，既能提供高精度的穩(wěn)態(tài)功率信號，也具備良好的暫態(tài)性能，以滿足DEH中所有功能的要求，把模擬式產品出現(xiàn)的問題從根本上解決了。防止電網波動時機組擾動或跳機事故的發(fā)生。
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