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                  水電廠電測系統升級改造的實踐和應用

                  作者:發表時間:2017-09-25

                  摘 要:介紹水電廠電氣測量系統升級改造歷程,闡述技術升級改造目的及所解決的關鍵問題,總結電測改造所取得的成功經驗,提出了電測回路整體升級改造必要性和重要性。圖 1 幅。

                  正文:
                          浙江華電烏溪江水電廠是一個梯級開發的中型水電站,電氣測量采用二次電流電壓通過指示儀表直接測量模式,自動化水平極低。隨著技術發展,該廠自上世紀九十年代末開始,為適應水電廠計算機監控系統改造需要,電氣測量走上升級改造之路,該廠電測系統改造規劃設計都是依靠本廠技術力量完成,電測系統升級改造的成功實踐,促進了電測手段的不斷完善和量值測量準確度的提高,為水電廠遠程監控提供技術支持;同時為電站專業技術人員提供了良好的實踐機會,提升了專業人員的技術水平。

                  1. 電測量變送器改造
                  1.1 第一輪電測量變送器改造
                          電站投產時變送器為分立元件組裝,體積大,功耗大等的缺陷,型式老舊及性能不穩定,結合計算機監控系統安裝進行升級改造。新型變送器選擇輸出虛零位型,規格為 4 ~ 20mA。虛零位型變送器特點是在變送器沒有輸入時變送器二次側是有輸出的,如電流、電壓單向型變送器輸出零位電流為 4mA, 如功率等雙向型變送器輸出零位電流為12mA。虛零位型變送器優點是當沒有測量量輸入時,二次輸出為 4mA 或 12mA,監控和指示表計指示為零;當機組停機或一次側停電時相應指示不為零時,可判斷為變送器零位有偏移或變送器電源消失,可簡單判斷變送器運行工況。

                  1.2 第二輪變送器改造
                          這一輪變送器改造始于 2010 年,改造主因是原變送器電源采用交流電源,地處電網末端的水電廠遇到全廠失電時要求黑啟動(即無廠用電時)開機并網,但由于包括監控系統和返回屏表計在內都是通過變送器轉換,沒有了變送器交流工作電源,機組開機至帶廠用電之前是沒有輸出,這成為了機組黑啟動是否成功的關鍵。改造實施后,直流電源變送器比交流電源變送器具有運行更穩定、抗干擾能力更強,其內部工作電源穩定,也不會對輸出直流產生電磁干擾。電站直流系統具有強大儲備電池容量,即使交流電源短暫消失,全站直流用戶幾乎不受任何影響。

                  2. 交流采樣裝置安裝
                  2.1 電氣測量屏的整體改造
                          以往電測回路改造基本是以相同功能的設備更換為主,但交采裝置安裝接線復雜,回路改動非常大,為此重新設計了整個電氣測量屏的布置和回路接線圖,利用原有的變送器、電能表等測量設備,委托北京四方廠家組屏,改造后又美觀又與鄰盤保持了統一。

                  2.2 單元測量屏的現場施工
                          交流采樣測量裝置的改造是結合各單元間隔的現地控制單元改造同步開展。兩站共改造十二塊新電測屏。由于交流回路電纜使用年限長,部分電纜的纜芯截面偏小滿足不了技術規程規定,相應交流回路電纜作了更換,降低二次回路壓降,減輕二次回路負載,從整體上減少了電測回路的測量誤差。

                  3. 互感器及二次回路改造
                          電力系統一次系統測量是用二次測量值通過換算間接得到一次系統量值的,而二次測量的源頭來自電流和電壓互感器。該廠投產時的電流電壓互感全都是充油式互感器,體積龐大,二次引出線圈組數少,誤差等級低,大多數互感器沒有設置電測專用二次線圈,嚴重影響了電氣量測量的準確度。

                  3.1 電壓互感器及二次回路改造
                          該廠自 2004 年開始陸續改造電壓互感器,改造主因是電測回路準確度達不到要求,保護和電測回路混用不符合安全性評價等技術規定。新電壓互感器采用 SF6 電容型互感器,不會產生諧振現象,二次線圈設有三組輸出,保護用誤差等級為 0.5 級,電測用誤差等級為 0.2 級,第三組線圈等級 3P 級,用于接地保護判斷。新增測量用二次專用線圈后,測量回路同步進行了改造。設立測量用獨立三相空氣開關,并將所有電測回路電纜統一掛接于該組開關之下。

                  3.2 電流互感器及二次回路改造
                          老式電流互感器沒有電能測量專用線圈,電測電能回路共用一組 0.5 級測量線圈,不僅準確度達不到計量要求,而且由于二次電測設備全都串接在二次線圈回路中,二次負載過重,進一步增加了電流互感器誤差。更換新的 SF6 氣體電流互感器增加了二次電流輸出組數,測量用精度等級提高,設置了專用 0.2S 級電能測量專用二次線圈,電測回路用 0.2 級,滿足測量和保護用需求。結合各個單元間隔的電流互感器改造,更換了部分電纜截面積不滿足要求的電纜,并將電測回路與電能測量回路分開,電能表電流回路纜芯統一用截面 4mm2 電纜。

                  4. 結束語
                          電氣測量系統是水電廠計算機監控系統的重要基礎環節,沒有測量就不存在控制,準確可靠的電氣測量是流程控制的前提。該廠通過多年持續不斷的技術改造和體系完善,從電測源頭互感器的更換,到中間連接電纜更新,再到測量元件即電測量變送器和交流采樣測量裝置的應用,整個系統重新得到整合和更新,電氣測量技術水平發生了質的飛躍,保障了監控系統可靠運行。

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