国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

作者：杭州和利時自動化有限公司 張穎宇，何瑞璋，田國棟

摘要：當汽輪發電機組因外網故障需要解列進入小網運行時，往往會造成供電率大幅波動，嚴重威脅供電質量與電網安全，甚至造成小網崩潰。和利時基于快速DCS系統研發了適用于電廠孤網運行的控制系統，可以大大降低因外網故障而造成電網崩潰的概率。目前，該系統已成功應用于某電廠，可以實現孤網切負荷并進入小網運行，整體運行情況良好。

關鍵詞：汽輪發電機組；孤網協調系統；局域電網; 孤網運行；電網崩潰

Abstract: When the steam turbine generator unit needs to be disconnectedand switch to the Small-scale grid mode for operation due to externalpower grid fault, it will often cause large fluctuation of power supplyfrequency, seriously threaten the power supply quality and power gridsafety, and even cause the collapse of the Small-scale grid. Based onthe fast DCS system, Hollysys has developed a control system suitablefor isolated grid operation of power plant, which can greatly reduce theprobability of power grid collapse caused by external power grid fault. Atpresent, the system has been successfully applied in a power plant, whichcan realize isolated grid load shedding and switch to the Small-scale gridmode operation, and the performance is good.

Key words: Steam turbine generator; Isolated gird coordination system;Local power grid; Isolated gird operation; Grid collapse

1　前言

某電廠坐落于西藏高原，電廠裝機容量為2臺6MW抽汽凝汽式汽輪機，于2018年建成投運并入當地電網運行，該電廠主要承擔該地區居民用電、采暖任務。由于當地電網容量較小且不穩定，極易造成汽輪發電機組脫網，嚴重影響當地居民用電、用熱安全。2020年10月，和利時與電廠共同配合完成了現場孤網協調系統改造，并取得成功。

2　孤網運行及調頻

在孤立局域電網下，因單臺發電機組的容量占電網總容量的比例很大，發電機組輸出的功率必須實時跟隨用戶負荷而變，以維持供電頻率穩定。由于單臺機組進汽量變化對電網頻率影響很大，汽輪機控制系統必須具有良好的一次調頻性能才能維持頻率穩定。

當發生輸電線路開關跳閘將某個局域電網從大電網中分裂出來，發電廠要成功轉換為局域電網或者單機孤網運行，目前常規手段是依靠汽輪發電機組的一次調頻功能，且要求一次調頻性能優良，否則，可能造成局域電網供電頻率大幅度波動，甚至出現大面積停電。一次調頻利用轉速反饋，調整汽輪機發電量，平衡電網頻率。但當電網解列，負荷變化非常大時，只依靠一次調頻可能導致孤網運行供電品質較差，甚至孤網運行失敗。

如果電廠存在一套“指揮系統”，在電網解列時刻快速聯動汽輪發電機組各系統同步進行調整，將大大提高孤網運行的成功概率。

3　用戶核心訴求

該電廠承擔地區居民用電、采暖等民生任務，電網部門及用戶提出如下兩個核心訴求：

（1）當地網調要求電廠具備良好的一次調頻和孤網調節能力，在國家電網故障時，電廠能安全、穩定、獨立運行，保證該地區局域電網供電正常。

（2）在地區局域網故障不可逆轉的情況下，主動脫離該地區局域，帶廠用電穩定運行，當故障消除后快速恢復當地供電，并入國家電網。

4　項目難點分析

在充分了解用戶需求的前提下，通過現場實地考察，與各方反復交流后，識別出該項目難點，主要如下：

（1）環境要求。在高海拔、寬溫等惡劣條件下，控制系統必須能穩定運行。

（2）快速性要求。控制調節系統須滿足快速性要求，信號“輸入—運算—輸出”的時間應小于40ms.

（3）系統多，協調難度大。涉及勵磁、同期、DEH、故障解列、鍋爐DCS、35kV開閉所等系統數據監視、采集、控制等任務。

（4）試驗、投運方案制定及風險應對措施。

5　控制方案制定

在充分了解用戶需求、項目難點的前提下，和利時提出了一套完整的解決方案，主要有：

（1）增加一套孤網協調裝置。整套方案的核心裝置。具備低頻主動防御功能、故障解列功能、自動切負荷功能、機組快減負荷功能、自動同期功能。該裝置采用和利時快速主控K-CU03系統，IEC標準運算周期為10ms，信號輸入/輸出小于40ms。滿足孤網快速性要求。

（2）優化原有1#2#機組DEH控制方案。可接收孤網協調系統調度信號，實現機組快減負荷功能

（3）優化原有勵磁系統。增加孤網狀態投勵磁自動信號、勵磁增減等信號，與孤網協調系統配合，當機組進入孤網運行后，發電機勵磁系統自動轉為電壓自動模式運行，自動調節廠內電網電壓穩定。

（4）新增一套故障解列裝置。實時檢測廠內并網線路的電壓、電流、開關位置，自動判斷外側供電線路狀態，當外供電線路側出現故障時，斷開與外電網的聯絡開關。配合孤網協調系統自動轉入孤網運行狀態。

（5）優化原同期裝置。增加電廠與外網聯絡線之間的并網同期需要的信號，實現孤網再次并入國家電網的功能。

（6）優化原鍋爐主蒸汽放散閥邏輯。與孤網協調系統配合，自動控制鍋爐出口壓力，防止鍋爐蒸汽超壓。

孤網協調系統框架如圖1所示。

圖1 孤網協調系統框架

6　協調控制系統

孤網協調系統硬件采用和利時K系列DCS平臺，其中主控器使用K-CU03高速主控。其主要性能如圖2所示。

圖2 K-CU03部分性能

孤網協調系統配置兩塊K-CU03控制器，控制器互為備用，其IEC標準運算周期設置為10ms，配合K系列高速I/O模塊，實現信號“輸入—運算—輸出”的時間應小于40ms。孤網協調系統主站實時采集外網聯絡線的開關狀態、聯絡線的電壓值，聯絡線的功率值等信號，實時計算，一旦發生脫網，孤網協調系統將馬上判斷并向其它相關系統發送信號并使其進入孤網狀態。由于孤網協調系統一直在實時精確計算負荷偏差，在解列甩負荷瞬間，DEH系統會精確執行減少蒸汽流量，配合DEH系統的一次調頻功能，快速穩定轉速。

本項目在主電子間設置1臺孤網協調主柜，在35kV開閉所設置1臺孤網協調擴展柜，主柜與擴展柜之間通過光纖通訊交互數據。在運行集控室設置1臺工程師站，1臺操作員站。同時孤網協調控制系統與原有的DCS系統、DEH系統實現了無縫鏈接。改造完成后，電廠DCS、DEH系統網絡如圖3所示。

圖3 電廠DCS系統網絡

7　試驗及投運情況介紹

2020年9月30日，電廠孤網系統改造完成。為了主動驗證孤網系統是否達到設計要求，經區調度、調試單位、監理單位、業主單位、和利時共同討論后，編制了該項目的《孤網試驗方案》，并上報電網管理單位進行審核并獲得批復。

2020年10月17日，按照既定試驗方案：電廠主動脫離當地電網，孤網系統主動指揮各系統進入孤網運行模式。甩負荷后，轉速由3013rmp最高升至控制系統3029rmp，最終將轉速控制在±3轉，發電機組成功進入孤網運行模式，各項運行數據正常。機組穩定運行120分鐘后，經同期裝置控制，重新并入大網。試驗數據及過程符合預期及設計要求，試驗取得圓滿成功。獲取到試驗數據如下：

機組轉速最大超調量為16rpm；

機組轉速穩定時間1min；

機組穩定轉速3000±3rpm。

8　結語

基于和利時快速DCS平臺的孤網協調控制系統可以統一協調DCS、DEH、電氣等相關系統，大大提高孤網運行的成功率。孤網協調系統的成功實施及應用，說明其可以作為維護電網安全的一種策略。由于孤網系統實時監測發電側和用電側數據，該系統同樣可以應用于冶金、造紙、化工等自備電廠。

作者簡介：

張穎宇（1985-），男，陜西西安人，工程師，學士，現就職于杭州和利時自動化有限公司，主要從事汽輪機調節保護系統研究。

何瑞璋（1993-），男，山西運城人，工程師，學士，現就職于杭州和利時自動化有限公司，主要從事汽輪機調節保護系統項目實施。

田國棟（1984-），男，湖北武漢人，工程師，學士，現就職于杭州和利時自動化有限公司，主要從事汽輪機調節保護系統項目管理。

參考文獻：

[1] 劉康寧, 紀云鋒. 汽輪發電機組DEH一次調頻功能的應用及檢測[J]. 中國電業(技術版). 2012. (1) 38 - 42.

[2] 劉康寧. 論DEH一次調頻功能[C]. 中國國際發電技術會議. 2007.

摘自《自動化博覽》2021年10月刊