某电厂同步相量测量系统改造优化研究

某电厂同步相量测量系统改造优化研究

欧邦升

广州市兆能有限公司510000

摘要：在发电厂电气自动化系统中同步相量测量系统是起重要组成部分，同步相量测量系统可以实时监控电厂机端电压、电流等重要参数，并将收集到的相关信息上传到电力系统调度中心，从而有效加强电力系统的预防性控制。本文以某电厂为例，对同步相量测量系统改造优化进行研究。

关键词：电厂；同步相量测量系统；改造优化

1改造优化前同步相量测量系统现状

某电厂2台1000MW机组，于2009年分别投入运行，三期同步相量测量系统的主屏安装在网控室，配有数据集中处理单元（主机）、GPS授时单元、5号和6号机组线路侧同步相量采集单元、以太网交换机及液晶显示器。辅屏安装在5号机继保小室，配有发电机机端侧同步相量采集单元1台、发电机内电势测量装置2台。由于主屏与辅屏距离较远，只能通过光缆把辅屏采集的发电机机端信息传输至同步相量测量主屏，所有信息在主屏柜汇集后，由2路光纤分别传送至通讯机房，再由通讯机房的交换机分别接入电网调度自动化主站。

1.1步相量采集单元

该电厂采用CSS-200/1A作为基础测量单元，该装置利用光纤口接收同步时间基准信号，主要用于对相电压、相电流、开关量和直流量的实时同步测量，并可计算各机组的内电势和功角，记录、分析、上传相量数据。由于同步相量测量系统的核心思想是GPS对时，所以，当GPS对时信号异常时，所采集的数据将无法上传至数据集中处理单元。

1.2GPS授时单元

同步相量测量系统的核心基础就是高精度的GPS对时信号，GPS授时单元利用天线接收到卫星发出的同步对时信号，然后再通过光缆发送至同步相量测量系统的各采集装置，其误差应在1μs以内。GPS授时单元为全网提供了统一的时钟基准。

1.3数据集中处理单元

数据集中处理单元是同步相量测量系统的核心处理装置，各同步相量采集装置和内电势测量装置通过数据通道将所采集的数据上传到集中处理单元，对这些数据进行实时计算、处理、本地储存，然后按照规约要求通过以太网口对外通讯，将带有“时间轴”的各种信息量同时向多个监测主站传送。

1.4内电势测量装置

内电势测量装置通过测量发电机键相脉冲、机端电压和接收的GPS信号，可以实时测量发电机功角和内电势绝对角（转子位置角），并将测量结果通过以太网通信口直接上传至集中处理单元进行处理。

2同步相量测量系统的改造优化

2.1同步相量测量系统新增设备情况

该电厂投运的同步相量测量设备为CSS-200/1型产品，设备分为机组侧同步相量采集屏柜（辅屏）和线路侧采集屏柜（主屏）。改造优化前，三期同步相量测量系统机组侧的同步相量采集装置只有1台，由于新增数据采集信息较多，其接口数量不够，需增加1台CSS-200/1A型采集装置以满足接入要求。

2.2新增数据采集方法

#5、#6机新增数据信息主要包括励磁系统（AVR）和调速系统（DEH）的开关量、模拟量信息，如表1所示。

调速系统中所涉及的数据采集信息应由DEH系统和DCS系统中的干接点和AO输出提供，由热控专业配合完成，其新增信息量中需要注意的是:阀门开度的反馈量需要取两个主汽门开度的平均值;一次调频动作信号在DCS系统没有信号点开出，需要热控做逻辑组态，即在系统频率49.85-50.15Hz区间外，一次调频进行调节时，输出开关量信号。

#5,#6机励磁系统中同步相量测量所需采集的开关量和模拟量信息均由励磁调节器提供干节点和AO输出，对于现在无法提供信号的则联系励磁调节器厂家(ABB公司)新增扩展继电器和变送器以满足接入要求。

2.3改造实施细节

（1）在#5机组继保小室的功角测量装置柜中加装1台CSS-200/lA同步相量采集装置，#5,#6机同步相量测量新增数据信息中的4~20mA直流量信号以及开关量信号在此采集，然后经光缆传送到网控楼的三期同步相量测量主柜，再由处理单元送往数据网。

（2）从励磁调节器、DCS和DEH屏柜引至机组侧同步相量测量屏柜的电缆，按照规范要求敷设安装，电缆敷设完毕后应做好防火封堵，符合相关安全标准。

（3）#5,#6机同步相量测量采集装置屏柜需进行接线改造，要严格遵循工艺标准要求。

2.4改造同步相量测量系统的调试

（1）装置系统调试:根据发电机及相关设备实际参数配置系统参数，主机与各相关下位机通讯及数据检查。

（2）模拟量调试:由DCS,DEH、励磁系统发出强制信号，检查同步相量测量采集到新增数据信息如主汽门开度、调节级压力、调频功率等是否与DCS或DEH所发出的数值一致。

（3）开关量调试:由DCS,DEH、励磁系统发出强制信号，检查开关量的动作结果是否和发出信号一致。

（4）与省调主站联调，检查同步相量测量装置与中调主站通讯正常，与省调主站核对传输数据一致。

2.5在本次改造工作中发现并解决的问题

（1）在接入汽轮机调速系统的直流量时，由于DCS信号输出屏柜距离发电机机端侧同步相量采集屏柜较远，所以，应选用线径较粗的电缆来接入4~20mA直流量信号(宜采用独股1.5mm2以上的控制电缆)，否则，在信号传输中会影响同步相量测量系统的采集精度，造成上送省调自动化中心的数据产生较大误差。

（2）由于三期同步相量测量系统的机组侧采集屏柜位于##5机继保小室，主屏位于网控室，两屏柜距离较远，需要采用光纤通讯连接。在基建时，两侧均有光纤熔接盒并留有光纤备用通道。但在改造时发现备用光纤通道已经损坏，新增采集装置的数据无法传送至主屏，由于改造工期较短，没有时间重新铺设光缆，经过讨论分析，将原采集装置和新增采集装置用网线连接至同一光电转换器，再由光电转换器利用原采集装置的光纤通道将2台采集装置的数据一起上传至主屏。

（3）调试时发现三期同步相量测量系统与数据网通讯异常，位于网控室的主屏柜本应有2路光纤通道分别送至电厂18楼网络通讯中心，再由网络通讯中心将数据分别上传到数据网和。经检查，发现主屏柜只有1路光纤通道送至18楼网络通讯中心，再经光电转换分别送至数据网。这种连接方式存在不稳定性，经常会出现数据通讯中断的情况，利用改造机会，新增加1路主屏至18楼网络通讯中心的光纤通道，完成后与数据网的通讯恢复正常。

3结语

同步相量测量系统在电力生产系统运行中可以实时地将各机组运行参数记录下来，经过图形化、数字化的处理后，便于主站值班人员有效了解系统稳态和动态过程。本文结合某电厂同步相量测量系统，介绍了同步相量测量系统的基本结构和新增数据改造优化过程中所遇到的问题及注意事项，确保了电厂侧同步相量测量系统所采集的数据精确、实时地上传至省调主站，便于主站实时进行动态安全分析，提高了电力系统的控制水平。

参考文献

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[2]林彬.同步相量测量技术研究[J].冶金丛刊,2016,(04):57-58.

[3]刘洋.基于同步相量的电力系统电压稳定性研究[D].华北电力大学(北京),2016.