摘要：发电机电气量波动将会对发电机的正常工作造成影响，其产生的波动甚至还会影响到其它的发电机机组。本文以电厂的实际运行案例展开分析研究，首先对发电机电气量波动的过程进行分析，然后对此次引发发电机电气量波动的具体原因展开分析。
关键词：发电机；电气量波动；原因
电气量波动前220kV线路运行正常，220kV 1、2、3号主变带电运行正常，电厂1号机运行过程中出现了电气量（有功功率、无功功率、励磁电压、励磁电流等）大幅波动的情况。异常波动出现时，2、3号机处于停机状态。
波动发生前，机组有功功率为40MW，无功功率为-19MVar。波动时，发电机有功功率、无功功率、励磁电压、励磁电流均出现大幅波动，（有功波动范围为：32MW-114MW；无功波动范围为-21MVar-43MVar：励磁电压波动范围-19V-500V：励磁电流波动范围：438A-1057A）。
现场对各设备进行检查，发现调速器运行正常，各保护装置无告警信息，励磁调节器出现欠励限制动作信号（欠励限制定值最大最小均为-19.1MVar,定值是根据进相试验报告向上上浮1MVar，限制动作后封锁外部控制脉冲），一次调频动作信号（机组频率超出50±0.05Hz范围，一次调频动作，有功调节方向与频率变化方向相反）。
AVC在波动发生时自动退出（母线电压波动超过3kV），在波动发生前，根据调度给定电压225.06kV，无功分配18MVar，励磁运行在励磁限制边界。
AGC在波动发生后手动退出，在波动发生前后调度下发值较为频繁。
电气量波动分析过程：
电气量波动发生时监控系统上1号机组有功功率、励磁电压、励磁电流均出现数据波动的现象，相关人员到现场核实，励磁电压、电流均出现数据波动的现象，励磁调节器柜上有欠励限制报警，现场检查调速器没有发现异常，根据现场检查情况将1号机停机。
1、停机后的检查情况
（1）计算机监控系统检查情况
检查计算机监控系统上位机数据服务器主机、操作员站、调度通信机无故障报警，1号机组LCU现地控制柜CPU、I/O及通讯模块运行正常，无任何故障报警信息。
（2）调速系统检查情况
检查调速系统电气调柜电源正常，PLC运行正常，无故障报警信息，盘柜内板卡及元器件无明显损坏现象，盘柜内接线无松动。
（3）励磁系统检查情况
检查励磁系统各盘柜电源正常，励磁调节器无故障信息，各盘柜内板卡及元器件无明显损坏现象，接线无松动情况。
（4）对1号机下达空载态指令，发电机由停机态开机至空载，各电气量正常，各系统无报警信息。
电气量波动原因分析：
1、结合电厂运行状态，在电厂建成投产至电气量波动事件发生，深度进相运行较少，从未出现过类似的波动。
2、当出现以上波动后，各电气量出现明显的波动，较为规律，有功以前一个有功给定值为轴线进行上下波动，无功基本以零坐标为轴线上下波动，波动频率一致，无功波动与有功波动成反向相对运动，当无功向正方向波动时，有功趋向于前一个有功给定值（如图5、图6），根据发电机P/Q特性，说明当功角减小时，机组趋于稳定。当无功向进相方向波动时，有功向着相反的方向远离前一个有功给定值，机组P/Q曲线向着第二象限运动，且功角增大时，机组趋向于静稳态边缘。根据图6可以看出，当无功沿着正方向波动超过前一个波动顶点(无功由-19MVar升至43WVar，无人为干预)，有功波动在1个半周期后收敛停振，说明无功的运行状况对有功波动具有调制作用。
在整个波动过程中，发变组保护未出现任何动作记录，监控系统远方控制功能正常。
另电厂1号机组在开始振荡时，先收到1次调频的动作信号，监控显示当时机组频率50.03Hz（监控记录以秒为间隔单位，存在一定偏差），说明一次调频的动作方向是减有功，这与振荡初始有功/无功运行方向相对应（先反调再减有功量），根据有功/无功都存在一个先升后降的过程，之后机组进入波动状态。
根据收集线路PMU数据，发现无功及有功波动频率为0.83Hz，属于低频振荡，与励磁系统调节特征较为吻合（见图1，上曲线为无功，下曲线为有功），
图1：线路有功无功震荡图
根据一次调频动作频率及有功无功波动频繁，可以判断2者基本没有相关性。
欠励动作时，根据PMU数据有功无功波动起始时间初步判断2者存在关联性。
结合以上数据，初步判断存在以下几种可能：
（1）发电机静稳失稳；
（2）发电机动稳失稳；
（3）调速器负阻尼引起的低频振荡。
针对以上可能，做以下分析判断：
（1）发电机静稳失稳可能性分析：
由现在监控录波数据分析，振荡发生前实际运行工况为：P=40MW，Q=-19Mvar,机端电压12.95kV，计算功角为：16.854°。由之前计算分析可知，此时距离发电机组静稳极限功角还有很大裕度。
（2）发电机动稳失稳可能性分析：
由于系统电压较低（223-226kV），机组进相运行的稳定变差，欠励动作可能成为无功振荡的诱因，导致机组动态失稳。
（3）调速器负阻尼引起的低频振荡可能性分析：从PMU录波图（见图1）判断，机组有功波动频率约为0.8 Hz，调速器在低频情况下可能呈现弱阻尼现象。
电气量波动事件处理过程:
根据以上初步分析结果，针对励磁系统及调速系统进行以下测试工作，通过试验来采集数据及查找设备或参数存在问题的可能性。
1、进行调速器静态特性和空载扰动测试。
主要检查内容：调速系统参数检查、测频模块校验、导叶开关机时间测定、静特性试验、操作回路试验、故障模拟试验、一次调频静态扰动及逻辑功能验证、空载转速摆动、空载扰动试验。
2、进行励磁静态特性试验。
主要检查内容：机端电压、机端电流、励磁电流、有功功率、无功功率、频率采样精度检查；低励限制动作静态模拟试验；开关量输入、输出检查；动态起励、逆变、5%、10%阶跃试验。
3、依据调速器和励磁静态特性试验结果，有针对性的进行机组并网带负荷扰动试验。
结语
综上所述，电厂在运行的过程中应当对发电机的电气量波动引起充分的重视，其不仅会影响到该台发电机的正常工作，而且还会影响到其它发电机，使得电厂运行出现故障，造成发电工作无法正常展开。通过本文对SF95-28/7600型发电机电气量波动产生的原因以及处理方式分析，从中总结和积累了较多的经验，对该类型问题的处理和预防提供帮助。
论文作者:赵承业
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/26
标签：调速器论文; 机组论文; 励磁论文; 发电机论文; 电气论文; 动作论文; 功率论文; 《电力设备》2017年第16期论文;