火電廠孤網(wǎng)運行機組動態(tài)特性與控制策略研究

【摘要】為了讓發(fā)電機組形成孤網(wǎng)的時候可以使孤網(wǎng)穩(wěn)定的進行運轉(zhuǎn)，要求發(fā)電廠的每一臺機組都有著相應(yīng)的調(diào)節(jié)性能。而由于每臺機組在孤網(wǎng)運行時都需要承擔(dān)調(diào)節(jié)頻率和功率兩種作用，所以對其控制系統(tǒng)的要求也比較高，要求其控制目標(biāo)在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)變以保證孤網(wǎng)穩(wěn)定運行。本文主要對孤網(wǎng)運行中的頻率控制進行探討。

【關(guān)鍵詞】火電機組；發(fā)電機組；發(fā)電機

一、孤網(wǎng)運行的階段

一般來說在孤網(wǎng)進行工作的時候可以分成兩個階段。前一個階段是孤網(wǎng)工作的前期，這時候其功率往往處在不穩(wěn)定的狀態(tài)，同時發(fā)電廠也未能清楚的了解機組所處的孤網(wǎng)是怎樣的運行狀態(tài)和區(qū)域，所以在這時候只能由頻率或者機組轉(zhuǎn)速以及其他一些參數(shù)來了解情況，所以說這就需要孤網(wǎng)每一臺機組都可以進行調(diào)節(jié)，由獲得的參數(shù)來及時進行。而后一個階段，孤網(wǎng)已經(jīng)比較平穩(wěn)，具體規(guī)模也可以借助調(diào)度手段進行了解。這時候就可以根據(jù)孤網(wǎng)機組的特征同時結(jié)合相應(yīng)的調(diào)度措施對制動裝置進行設(shè)置，藉此保證孤網(wǎng)穩(wěn)定運行。

二、孤網(wǎng)運行工況檢測

在形成孤網(wǎng)的初期，其頻率將會出現(xiàn)較大幅度的變動，所以我們可以通過監(jiān)測系統(tǒng)頻率或者機組的轉(zhuǎn)速來確定當(dāng)前運行情況。但是在剛剛形成的初期，不平衡功率還比較大，這時候機組轉(zhuǎn)速也相對較快，只憑對轉(zhuǎn)速的檢測很難及時的判斷出機組是否處于孤網(wǎng)運行狀態(tài)。而在這其中也存在著一些在聯(lián)網(wǎng)運行的時候未能投入一次調(diào)頻的機組，這就會導(dǎo)致機組轉(zhuǎn)速變化動態(tài)超調(diào)量過大，而面對這種情況，為了讓機組迅速的進行轉(zhuǎn)速控制，更要求機組具有加速檢測或者是在不平衡功率情況下進行檢測的能力，只有這樣才能幫助機組快速而及時的進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，控制頻率的變化。

三、孤網(wǎng)運行時發(fā)電機組控制方式

在孤網(wǎng)運行時，如果機組處于協(xié)調(diào)控制模式并投入一次調(diào)頻時，當(dāng)發(fā)生較大的功率缺額的情況下，功率控制會發(fā)生反調(diào)現(xiàn)象，即孤網(wǎng)運行時本應(yīng)該減少機組的機械功率，但由于功率閉環(huán)控制反而導(dǎo)致機械功率的增加，頻率迅速上升，隨著頻率的上升，一次調(diào)頻開始起作用，會逐漸抵消功率控制反調(diào)的作用，但由于功率控制為PID控制，積分環(huán)節(jié)積累的數(shù)值已經(jīng)較大，此時由于不平衡功率的影響，導(dǎo)致頻率增加太快，如果機組OPC定值設(shè)置為103%，孤網(wǎng)頻率和功率會反復(fù)震蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)停機。如果機組取消OPC保護，會導(dǎo)致機組超速保護動作而停機。因此孤網(wǎng)運行時，需要及時退出功率控制，轉(zhuǎn)為閥位控制。

四、一次調(diào)頻的設(shè)置

在孤網(wǎng)運行時，孤網(wǎng)內(nèi)所帶的負荷波動和故障所導(dǎo)致的負荷急劇改變都必須有一次大幅度的快速調(diào)節(jié)來保證當(dāng)前運行的穩(wěn)定性。但在另一方面，國內(nèi)一些基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)和控制系統(tǒng)與汽輪機調(diào)速系統(tǒng)中的一次調(diào)頻回路允許相關(guān)人員進行任意的投切，尤其是在小容量火電機組一般都被切出狀態(tài)，這就使得這些機組無法充分實施一次調(diào)頻。而其他機組即使具備這一次調(diào)頻的功能，但具體的調(diào)節(jié)幅度大的限制，一旦發(fā)生功率較大的波動時，根本無法充分發(fā)揮一次調(diào)頻的作用。

五、二次調(diào)頻的設(shè)置

在上文我們已經(jīng)了解到，一次調(diào)節(jié)有一定誤差，為有差調(diào)節(jié)。當(dāng)頻率穩(wěn)定以后就會偏離額定值。國家相關(guān)規(guī)定明確提出，電力系統(tǒng)容量在 3000MW以下的系統(tǒng)所允許的頻率偏差為50±0.5Hz。而如果需要重新回歸到合適的頻率就必須保障二次調(diào)頻，借這種方式將頻率重新回歸額定值。孤網(wǎng)運行時要及時切除功率控制模式，切除功率控制后DEH 處于閥位控制，當(dāng)形成孤網(wǎng)時，在投入一次調(diào)頻的同時，可以投入轉(zhuǎn)速控制回路進行轉(zhuǎn)速控制，轉(zhuǎn)速控制回路一般采用PID控制，其中有積分環(huán)節(jié)，相當(dāng)于二次調(diào)頻。

六、高頻保護的設(shè)置

為了分析OPC定值的影響，取消一次調(diào)頻限幅環(huán)節(jié)，調(diào)差系數(shù)設(shè)置為0.05，OPC定值設(shè)置為103%，當(dāng)發(fā)生較大功率擾動的情況下，頻率上升很快，由于OPC定值為103%，相當(dāng)于一次調(diào)頻僅在3090r/min之內(nèi)起調(diào)節(jié)作用，沒有充分發(fā)揮一次調(diào)頻的作用，會導(dǎo)致OPC動作，造成頻率的反復(fù)震蕩，還會引起低頻問題，嚴重時會導(dǎo)致低頻減載裝置動作，使孤網(wǎng)更加難以穩(wěn)定。因此啟動孤網(wǎng)運行控制策略后，在不平衡功率相對較小的情況下，通過一次調(diào)頻可以將不平衡功率限制在超速停機保護的范圍內(nèi)時，應(yīng)該提高OPC動作設(shè)定值，提高一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)范圍。當(dāng)發(fā)生較大不平衡功率的情況下，需要根據(jù)功率-負荷不平衡量在形成孤網(wǎng)時快速關(guān)閉調(diào)速汽門，迅速減少不平衡功率，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降以后，調(diào)節(jié)閥的恢復(fù)交給調(diào)速系統(tǒng)控制，通過調(diào)速系統(tǒng)的一次調(diào)頻和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，最終使汽輪機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在3000r/min。

七、電力系統(tǒng)自動裝置的設(shè)置

（一）低頻減載裝置的合理設(shè)置

一旦形成孤網(wǎng)狀況的時候，一旦負荷量比發(fā)電機組所具備的最大出力還要高的時候，就會使得當(dāng)機組在最大出力以后仍然會使得頻率持續(xù)下降，不僅如此還會導(dǎo)致發(fā)電機低頻保護動作，最終導(dǎo)致電廠停電。使我們可以看出一旦出現(xiàn)孤網(wǎng)運行的時候，如果負荷量比發(fā)電機最大的出力還要多的時候，只憑借發(fā)電機組的調(diào)節(jié)功能是無法使孤網(wǎng)穩(wěn)定的，這就需要低頻減載裝置動作切除部分負荷，藉此抑制頻率的下降。而低頻減載的合理配置也可以滿足大電網(wǎng)穩(wěn)定的要求，還可以滿足孤網(wǎng)時穩(wěn)定運行的要求。

（二）低頻解列裝置的設(shè)置

如果電廠當(dāng)前的負荷較重而形成孤網(wǎng)，而且電網(wǎng)內(nèi)部的低頻減載的各項反應(yīng)還是無法抑制頻率下降，那么就應(yīng)該在合適的區(qū)域設(shè)置低頻解列裝置，以此方式作為低頻減壓方案的備用，這樣就可以保證局部電網(wǎng)在運行時的安全性。在解列點要求機組解列以后所附帶的負電荷和發(fā)電機組發(fā)出的功率相比略小，這樣就方便于頻率的回歸，在這時候低頻解列整定值相對來說會比片網(wǎng)內(nèi)的低頻減載的最低值還要更小，這時應(yīng)當(dāng)時時關(guān)注低頻減載方案的情況，盡最大努力減少在解列區(qū)域內(nèi)進行低頻減載，導(dǎo)致形成孤網(wǎng)運行時解列點處的負荷被過多的切除掉，而加重不平衡功率。

參考文獻

[1]李俊，羅鵬.300MW火電機組孤網(wǎng)穩(wěn)定運行控制技術(shù)[J].廣西電力，2009，(1):9-13

[2]張靜.DEH系統(tǒng)孤網(wǎng)運行控制技術(shù)解決方案[J].熱力透平，2009，38(1):65-67

[3]黃河，徐光虎，余暢.2008年南方電網(wǎng)冰災(zāi)期間孤網(wǎng)運行經(jīng)驗[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2008，2(5):6-9

[4]李俊.火電廠單機帶孤網(wǎng)運行控制策略[J].中國電力，2008，41(11):51-54