智能電量變送器在火力發(fā)電廠的應(yīng)用與分析

安福旺 　李志忠 　陳浩

摘 要：本文對常規(guī)電量變送器和智能電量變送器的工作原理分別進(jìn)行了介紹，通過一起現(xiàn)場案例，重點(diǎn)分析了在發(fā)電機(jī)測量電流互感器二次電流出現(xiàn)異常情況下，由于智能電量變送器輸入側(cè)接入了測量電流和保護(hù)電流，在輸入量異常的情況下，輸入側(cè)電流通道進(jìn)行了無擾動(dòng)切換，因而輸出量無變化，而常規(guī)電量變送器僅有單一輸入，因此當(dāng)輸入量發(fā)生變化時(shí)，變送器的輸出量波動(dòng)較大，經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)智能電量變送器較常規(guī)電量變送器輸出更穩(wěn)定更可靠，同時(shí)具備對時(shí)、通信和錄波功能，更適用于發(fā)電廠DCS和DEH控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能電量變送器；傳動(dòng)電量變送器；發(fā)電機(jī)有功功率；失真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.140

0 引言

目前大部分火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組使用的發(fā)電機(jī)有功功率變送器均為常規(guī)變送器，將被測電量參數(shù)（如電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)等信號）轉(zhuǎn)換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號或數(shù)字信號送至DCS，以用于DCS系統(tǒng)對汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的控制和監(jiān)測，一旦出現(xiàn)電流互感器或電壓互感器二次回路斷線、虛接、系統(tǒng)發(fā)生瞬時(shí)性故障、測量電流互感器飽和都將造成變送器輸出失真，不能正確地反映電氣一次系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài)，一方面會(huì)造成運(yùn)行人員對運(yùn)行設(shè)備的錯(cuò)誤判斷，另一方面如果變送器參與汽輪機(jī)組的調(diào)節(jié)，可能造成汽輪機(jī)組的誤調(diào)節(jié)，導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)組停機(jī)，造成嚴(yán)重的損失，為了避免以上事件的發(fā)生，對重要的電量變送器，尤其是參與DCS和DEH電功率調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)有功功率采用了智能型電量變送器。在電流互感器二次回路異常的情況下，通過比較常規(guī)電量變送器和智能電量變送器的輸出，發(fā)現(xiàn)智能型電量變送器輸出平穩(wěn)，無波動(dòng)，有效地解決了電流互感器或電壓互感器二次回路出現(xiàn)異常導(dǎo)致輸出失真的問題。

1 普通有功功率變送器的工作原理

電量變送器是一種將被測電量（交流電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、頻率、相位、功率因數(shù)、直流電壓、電流等）轉(zhuǎn)換成按線性比例直流電流或電壓輸出（電能脈沖輸出）的測量儀表，有功功率變送器是將三相交流輸入信號經(jīng)三相隔離采樣電路后，形成三相電流、三相電壓信號的共地跟蹤電壓信號，在單片機(jī)控制下由A/D轉(zhuǎn)換器對其進(jìn)行多點(diǎn)同步采樣，采樣得到的數(shù)據(jù)由DSP器件按電工原理計(jì)算出被測信號的三相有功功率（數(shù)字量），再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器把代表三相功率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬量，由定標(biāo)放大器放大、定標(biāo)后，形成直流電壓輸出VZ；VZ輸出經(jīng)專用厚膜集成V/I變換器后形成4～20mA直流電流輸出。

2 智能有功功率變送器的工作原理

智能變送裝置接入發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和機(jī)端電流（保護(hù)級和測量級）進(jìn)行采樣，采用全周傅立葉算法計(jì)算有功功率，平時(shí)正常運(yùn)行自動(dòng)選用測量級CT，當(dāng)保護(hù)級CT 的電流大于1.1 倍額定電流時(shí)或發(fā)生CT斷線時(shí)，功率計(jì)算自動(dòng)切換至保護(hù)級CT 電流，兼顧正常運(yùn)行和異常情況下的準(zhǔn)確測量，裝置具有良好的暫態(tài)特性，確保系統(tǒng)短路故障或二次回異常時(shí)，功率的準(zhǔn)確測量，裝置計(jì)算出發(fā)電機(jī)的有功功率，分別以4～20mA 電流輸出，供發(fā)電機(jī)功率自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和DCS 系統(tǒng)使用，同時(shí)該裝置具有對時(shí)、通信、報(bào)警和事件記錄功能，提高了發(fā)電機(jī)有功功率自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)可靠性。

3 常規(guī)有功功率變送器與智能有功功率變送器的比較與分析

某發(fā)電廠運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)DCS系統(tǒng)所接收到的發(fā)電機(jī)有功功率變小，導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)門開大，發(fā)生了功率不平衡的現(xiàn)象，而DEH接受到的發(fā)電機(jī)有功功率未發(fā)生波動(dòng)，通過調(diào)取DCS歷史曲線（如圖1）發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)測量用電流互感器B相二次電流突然間斷性地減小，引起發(fā)電機(jī)有功功率間斷性減小，進(jìn)一步檢查圖紙發(fā)現(xiàn)送至DCS發(fā)電機(jī)有功功率使用了常規(guī)有功功率變送器，用于DCS協(xié)調(diào)運(yùn)算；而送DEH的發(fā)電機(jī)有功功率使用了智能有功功率變送器將值，用于DEH功率負(fù)荷不平衡保護(hù)。

由于常規(guī)有功功率變送器僅接入一組發(fā)電機(jī)測量電流互感器，因而在發(fā)生B相二次電流波動(dòng)時(shí)，變送器輸出值隨著波動(dòng)；進(jìn)一步調(diào)取智能變送器內(nèi)的錄波圖（如圖2，紫色的曲線為使用測量電流計(jì)算出來的功率曲線，綠色的曲線為智能變送器切換到保護(hù)電流后輸出的功率曲線），發(fā)現(xiàn)智能變送器由于接入了測量電流和保護(hù)電流，當(dāng)B相測量電流減小后，智能變送器將測量電流瞬時(shí)切換至了保護(hù)電流，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)有功功率無波動(dòng)，提高了設(shè)備的可靠性。

4 結(jié)論

隨著電子產(chǎn)品智能化的提高，為智能化電量變送器的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在一些重要的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在發(fā)電廠的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的電量變送器已不能勝任特殊工況下的應(yīng)用，通過對一起現(xiàn)場案例的分析，不難發(fā)現(xiàn)，智能變送器進(jìn)行較常規(guī)有功功率變送器有明顯的優(yōu)勢，不僅能夠在系統(tǒng)暫態(tài)故障和電流二次回路出現(xiàn)異常的情況下保證運(yùn)行，而且能夠?qū)κ鹿蕯?shù)據(jù)進(jìn)行記錄，便于事故后的分析，但是由于智能電量變送器較常規(guī)電量變送器價(jià)格昂貴，因此，未得到很好地推廣和應(yīng)用，作為發(fā)電廠的生產(chǎn)人員，為了保證發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，在重要的控制系統(tǒng)如DCS和DEH中應(yīng)安裝和使用智能電量變送器，以確保在系統(tǒng)暫態(tài)故障和電流二次回路出現(xiàn)異常的情況下，控制系統(tǒng)能安全、穩(wěn)定地工作。