淺談電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置在發(fā)電廠的應(yīng)用

徐振宇

【摘要】隨著電網(wǎng)安全穩(wěn)定性要求的逐步提高，電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置在許多發(fā)電廠得到了應(yīng)用。本文主要介紹了發(fā)電廠穩(wěn)定控制裝置的用途、原理、運(yùn)行方式。

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)定控制裝置;作用 ;原理;運(yùn)行方式

1.概述

電力系統(tǒng)主要構(gòu)成是發(fā)電廠、變電站、輸電線路、用電設(shè)備，各構(gòu)成要素分別完成電能產(chǎn)生、電壓變換、電能傳輸、電能使用。各環(huán)節(jié)相互緊扣，分工明確，形成一個(gè)不可分割的整體，共同擔(dān)負(fù)電力系統(tǒng)在保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展、廣大人民安居樂(lè)業(yè)方面的重要職責(zé)。隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電壓等級(jí)的逐步升高、遠(yuǎn)距離電能輸送的增多，以及超臨界大容量機(jī)組的增加，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求也就越來(lái)越高。為適應(yīng)電網(wǎng)安全新要求、新標(biāo)準(zhǔn)，越來(lái)越多的發(fā)電廠配置了穩(wěn)定控制裝置。在電網(wǎng)出現(xiàn)故障，引起大擾動(dòng)，威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)快速減出力、切機(jī)等功能，和變電站側(cè)穩(wěn)定控制裝置相互配合，共同確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.發(fā)電廠穩(wěn)定控制裝置的主要作用

針對(duì)電力系統(tǒng)各種不穩(wěn)定因素，在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行保障體系中共設(shè)置了三道防線，第一道為快速可靠的繼電保護(hù);第二道為穩(wěn)定控制裝置;第三道為失步解列、頻率及電壓控制裝置。穩(wěn)定控制裝置在電網(wǎng)發(fā)生概率較低的嚴(yán)重故障時(shí)起到重要作用，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

如某電廠GIS 220kV雙母線配置三條出線，兩臺(tái)660MW超超臨界燃煤機(jī)組通過(guò)GIS 220kV母線向外供電。其中有兩路出線為雙回線同桿運(yùn)行，另一路出線為單回線運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)同桿雙線跨線故障，或同桿雙線其中一回線檢修狀態(tài)，另一回線故障跳閘，而導(dǎo)致單回線事故過(guò)負(fù)荷時(shí)，只要機(jī)組的運(yùn)行功率大于發(fā)電機(jī)允切門檻功率定值時(shí)，穩(wěn)定控制裝置就會(huì)動(dòng)作，聯(lián)切兩臺(tái)660MW燃煤機(jī)組中功率較大的一臺(tái)機(jī)組，以保障電網(wǎng)和機(jī)組的安全。

3.發(fā)電廠穩(wěn)定控制裝置的主要原理

以上述發(fā)電廠為例，設(shè)置了GFWK-C穩(wěn)定控制裝置，檢測(cè)運(yùn)行單回線的三相電壓、三相電流、兩臺(tái)660MW燃煤機(jī)組的機(jī)端三相電壓、三相電流，用于實(shí)現(xiàn)就地判別功能。通過(guò)測(cè)得的各電氣量，實(shí)時(shí)計(jì)算出線路的功率，判斷出線路的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)故障情況下的線路過(guò)載情況，以及實(shí)時(shí)計(jì)算兩臺(tái)機(jī)組功率。

穩(wěn)定控制裝置動(dòng)作切機(jī)需滿足以下條件：

接收到兩路同桿雙回線的跳閘信號(hào)，裝置判斷出同桿雙回線跨線故障，或同桿雙回線任一線檢修，另一運(yùn)行線跳閘。

運(yùn)行單回線出現(xiàn)事故過(guò)負(fù)荷，主要為有功功率≥750MW與任兩相電流≥2150A。

兩臺(tái)機(jī)組的總功率大于允切門檻定值600MW。

當(dāng)裝置接收到同桿雙回線的跳閘信號(hào)，裝置啟動(dòng)開放時(shí)間15S，在15S內(nèi)進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷出以下5個(gè)判據(jù)同時(shí)滿足時(shí)，裝置確定運(yùn)行單回線為事故過(guò)負(fù)荷：

運(yùn)行單回線有功功率突增，且符合功率突增判據(jù)。

運(yùn)行單回線功率方向?yàn)樗统鰰r(shí)。

運(yùn)行單回線任兩相電流達(dá)到熱過(guò)載電流允許值時(shí)。

運(yùn)行單回線功率達(dá)到熱過(guò)載功率允許值時(shí)。

在運(yùn)行單回線過(guò)載聯(lián)切的延時(shí)時(shí)間定值內(nèi)，電流值和功率值始終大于整定值時(shí)。

在判斷確定運(yùn)行單回線事故過(guò)負(fù)荷的同時(shí)，如此時(shí)機(jī)組允切功率大于切機(jī)門檻值時(shí)，裝置進(jìn)入選切判斷回路。此時(shí)，裝置將自動(dòng)對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的功率進(jìn)行比較，選擇聯(lián)切功率較大的一臺(tái)機(jī)組，若兩臺(tái)機(jī)組的功率相等，則選擇聯(lián)切裝置設(shè)定的默認(rèn)機(jī)組。

4.發(fā)電廠穩(wěn)定控制裝置的運(yùn)行方式

穩(wěn)定控制裝置的運(yùn)行方式各發(fā)電廠根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心下發(fā)的管理規(guī)定、輸電線路和發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、穩(wěn)定控制裝置的運(yùn)行情況都作了詳細(xì)的技術(shù)規(guī)定，由運(yùn)行崗位嚴(yán)格對(duì)照?qǐng)?zhí)行。

如上述發(fā)電廠采用雙機(jī)配置，共設(shè)置兩套GFWK-C穩(wěn)定控制裝置，命名為第一、第二套穩(wěn)定控制裝置，兩套裝置的輸入、輸出、電源及出口壓板均各自獨(dú)立。如其中一套裝置因調(diào)試、修改定值等原因退出運(yùn)行時(shí)均不影響另一套裝置的正常運(yùn)行。

4.1 正常運(yùn)行方式

當(dāng)GIS 220kV雙母線、三條出線，兩臺(tái)660MW燃煤機(jī)組均運(yùn)行正常，兩套裝置均無(wú)異常時(shí)，兩套裝置按主、輔方式運(yùn)行。這是為了避免兩臺(tái)機(jī)組功率很接近時(shí)，由于測(cè)量誤差，兩臺(tái)機(jī)組可能選擇不同的機(jī)組聯(lián)切。通過(guò)第一套穩(wěn)定控制裝置柜面上的“主/輔切換開關(guān)”即可設(shè)置兩套裝置的主、輔狀態(tài)。兩套裝置的總功能壓板、出口總控制壓板、允切壓板、切機(jī)壓板、以及機(jī)組保護(hù)柜安穩(wěn)動(dòng)作聯(lián)跳機(jī)組壓板均投入。主運(yùn)裝置先動(dòng)作時(shí)，同時(shí)閉鎖輔運(yùn)裝置;若主運(yùn)裝置未動(dòng)作，則經(jīng)50ms延時(shí)后輔運(yùn)裝置動(dòng)作，同時(shí)閉鎖主運(yùn)裝置。兩套裝置這種相互獨(dú)立，并列運(yùn)行，主輔配合的形式，很大地提高了穩(wěn)定控制裝置在電網(wǎng)發(fā)生概率較低的嚴(yán)重故障時(shí)動(dòng)作的可靠性。正常情況下，應(yīng)將第一套穩(wěn)定控制裝置設(shè)為主運(yùn)裝置。

4.2 兩臺(tái)660MW燃煤機(jī)組其中一臺(tái)停役

由于機(jī)組大小修、臨時(shí)消缺或電網(wǎng)方式安排等原因，當(dāng)有一臺(tái)機(jī)組停役時(shí)，則在該機(jī)組解列后將允切壓板退出。同時(shí)，因電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行要求，在兩臺(tái)660MW燃煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定控制裝置禁切機(jī)組，所以應(yīng)將兩套穩(wěn)定控制裝置通過(guò)不同壓板的退出投信號(hào)或停用狀態(tài)。

同樣，在機(jī)組復(fù)役時(shí)，一般選擇在機(jī)組并網(wǎng)后負(fù)荷低于200MW前，投入該機(jī)組的允切壓板，并將兩套穩(wěn)定控制裝置投跳閘。

需要注意的是，按照電網(wǎng)調(diào)度中心規(guī)定，穩(wěn)定控制裝置屬調(diào)度管轄，所有投退操作，須在調(diào)度中心發(fā)令后方可操作，不得自行變更方式。

4.3 兩路同桿雙回出線同時(shí)停役

兩路同桿雙回出線同時(shí)停役時(shí)，須控制機(jī)組出力，在雙線停役操作前，調(diào)度中心會(huì)將發(fā)電廠出線相關(guān)口子潮流控制在穩(wěn)定控制裝置停用的對(duì)應(yīng)限額內(nèi)。即控制GIS 220kV系統(tǒng)上網(wǎng)負(fù)荷不大于750MW，運(yùn)行的單回線電流一般不超過(guò)2014A。

4.4 一套穩(wěn)定控制裝置停用

當(dāng)有一套穩(wěn)定控制裝置由于修改定值、調(diào)試、消缺需停用時(shí)，不會(huì)影響另一套裝置的正常運(yùn)行。若需停用的穩(wěn)定控制裝置為主運(yùn)裝置，應(yīng)先將另一套裝置設(shè)為主運(yùn)裝置，然后進(jìn)行退出停用操作。但同時(shí)需注意，一套裝置動(dòng)作有閉鎖另一套裝置的功能，所以，為避免裝置進(jìn)行動(dòng)作調(diào)試而造成正常運(yùn)行的裝置誤閉鎖，在一套裝置停用調(diào)試時(shí)，應(yīng)斷開閉鎖正常運(yùn)行裝置的接點(diǎn)。

4.5 兩套穩(wěn)定控制裝置同時(shí)停用

當(dāng)兩套穩(wěn)定控制裝置需同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)，或同時(shí)出現(xiàn)異常、故障需停用時(shí)，在停用前，應(yīng)將發(fā)電廠出線相關(guān)口子潮流限制在兩套穩(wěn)定控制裝置同時(shí)停用的穩(wěn)定限額之內(nèi)。也就是控制GIS 220kV系統(tǒng)上網(wǎng)負(fù)荷不大于750MW，運(yùn)行的單回線電流不超過(guò)2014A。這也就需要發(fā)電廠網(wǎng)控、機(jī)組集控值班人員共同監(jiān)視機(jī)組負(fù)荷、GIS 220kV系統(tǒng)上網(wǎng)負(fù)荷和潮流。發(fā)現(xiàn)有超限額趨勢(shì)，應(yīng)立即降低機(jī)組出力，及時(shí)調(diào)整。對(duì)于發(fā)電機(jī)組，因總功率控制在穩(wěn)定限額之內(nèi)，兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行在較低負(fù)荷區(qū)域，需合理調(diào)配好兩臺(tái)機(jī)組的出力，提高機(jī)組運(yùn)行安全穩(wěn)定性。

5.結(jié)論

發(fā)電廠穩(wěn)定控制裝置的有效應(yīng)用，對(duì)電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了可靠的保障作用。發(fā)電廠根據(jù)電網(wǎng)的變化，及時(shí)按照調(diào)度中心要求，對(duì)裝置進(jìn)行升級(jí)改造，以及通過(guò)科學(xué)有效的維護(hù)和定期校驗(yàn)，保持裝置的正常狀態(tài)，都將進(jìn)一步提高了裝置的可靠性，進(jìn)一步鞏固電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行保障體系。