抽水蓄能電站勵磁黑啟動邏輯分析

姚向波

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺 317200）

抽水蓄能電站勵磁黑啟動邏輯分析

姚向波

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺 317200）

通過對某抽水蓄能電站勵磁黑啟動邏輯分析和實際黑啟動試驗，介紹了黑啟動時勵磁系統(tǒng)的啟動過程，以及相關(guān)變量的復(fù)歸情況。

抽蓄電站；勵磁；黑啟動邏輯

1　概述

近年來，隨著我國電網(wǎng)規(guī)模越來越大、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，發(fā)生大范圍停電事故的機(jī)率也逐漸增大。當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)大面積停電或電網(wǎng)全停事故后，需要有一種方法能夠迅速、可靠地恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運行。黑啟動也就應(yīng)運而生。

所謂黑啟動，是指整個系統(tǒng)因故障停運后（不排除孤立系統(tǒng)仍維持運行），不依賴于其他網(wǎng)路的幫助，而通過系統(tǒng)中具有自啟動能力機(jī)組的啟動，帶動無自啟動能力機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)恢復(fù)。因此，系統(tǒng)只有擁有黑啟動的能力，才能在最惡劣情況下及時恢復(fù)供電，將損失降到最低。

抽水蓄能電站機(jī)組屬于水輪發(fā)電機(jī)組，與火電、核電機(jī)組相比，具有輔助設(shè)備少、廠用電簡單、啟動速度快等優(yōu)點，因此也成為黑啟動電源的首選。

下面以某抽蓄電站機(jī)組勵磁系統(tǒng)的黑啟動邏輯為例，來進(jìn)行分析。

2　黑啟動邏輯分析

黑啟動開始，電站監(jiān)控系統(tǒng)向黑啟動機(jī)組勵磁系統(tǒng)發(fā)送兩個命令：黑啟動模式命令（I634）和勵磁啟動命令（I257）。同時，監(jiān)控系統(tǒng)也會發(fā)令將發(fā)電機(jī)開關(guān)GCB合上。其中，勵磁系統(tǒng)收到黑啟動模式命令（I634）比收到勵磁啟動命令（I257）要早2.5 s。

2.1勵磁黑啟動模式的投入

圖1所示為該抽水蓄能電站機(jī)組勵磁黑啟動模式投入邏輯圖。

勵磁收到黑啟動命令后，RS觸發(fā)器的置位端變?yōu)楦唠娖?。此時，發(fā)電機(jī)并未建立起電壓。于是勵磁系統(tǒng)將調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)方式設(shè)為手動電流調(diào)節(jié)，并同時將勵磁電流設(shè)為啟動值。

2.2勵磁系統(tǒng)的啟動

勵磁系統(tǒng)收到來自監(jiān)控系統(tǒng)的勵磁啟動命令（I257）后，將勵磁變低壓側(cè)交流開關(guān)（ECB）和滅磁開關(guān)（FCB）合上，并將功率柜投入。

正常運行時，勵磁風(fēng)機(jī)靠勵磁變提供交流電源。但黑啟動時，勵磁變不帶電。因此，在收到黑啟動模式命令（I561）后，勵磁調(diào)節(jié)器會將勵磁風(fēng)機(jī)的電源切至廠用電系統(tǒng)（由電站保安電源柴油機(jī)啟動后提供）。

同樣，由于黑啟動時勵磁變不帶電，功率柜沒有交流電源，不能正常工作。于是，勵磁系統(tǒng)在未檢測到可控硅陽極電壓的情況下，會投入直流啟勵回路（啟勵電源來自電站的直流系統(tǒng)）。

至此，勵磁系統(tǒng)開始建壓，先將勵磁電流升到勵磁電流的啟動值。然后將勵磁控制方式由“遠(yuǎn)方”切至“現(xiàn)地”，通過手動緩慢增磁，直到機(jī)端電壓達(dá)到額定值。

圖2為實際的錄波圖。

圖2中，V500為勵磁電流，V501為機(jī)端電壓。從圖2可以看到，勵磁黑啟動模式啟動后，先將勵磁電流建立到0.152 8 pu左右（這與設(shè)定的0.17fN稍有偏差），之后就穩(wěn)定住，然后通過手動增磁，機(jī)端電壓緩慢上升到額定值。

2.3勵磁黑啟動模式的結(jié)束

當(dāng)通過手動增磁將機(jī)端電壓上升到額定值后，“機(jī)端電壓＞98%N”（I256）變?yōu)楦唠娖?，即圖1中RS觸發(fā)器的復(fù)位端輸入為高電平，于是將置位端復(fù)位，相關(guān)的黑啟動命令消失。

3　勵磁黑啟動邏輯中相關(guān)變量的復(fù)歸

3.1黑啟動手動電流調(diào)節(jié)模式（I630）

從圖1中可知，當(dāng)機(jī)端電壓大于90%額定值時，I629變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過與門，可使黑啟動手動電流調(diào)節(jié)模式（I630）復(fù)歸。

從圖4可看出，當(dāng)機(jī)端電壓上升到0.900 4 pu時，I630復(fù)歸，符合勵磁邏輯。

3.2勵磁電流設(shè)為啟動值（I579）

從圖1中可知，當(dāng)機(jī)端電壓大于60%額定值時，I140變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過與門，可使勵磁電流設(shè)為啟動值（I579）復(fù)歸。

從圖5可看出，當(dāng)機(jī)端電壓上升到0.597 2 pu時，I579復(fù)歸，符合勵磁邏輯。

4　結(jié)語

該抽水蓄能電站機(jī)組實際黑啟動試驗已獲成功，印證了機(jī)組勵磁黑啟動邏輯的正確性，使得該電站具備了在電網(wǎng)發(fā)生大面積停電或全停事故后，迅速開啟機(jī)組，幫助電網(wǎng)恢復(fù)供電的能力。同時，該電站機(jī)組勵磁黑啟動邏輯，對于其他需要設(shè)置具備黑啟動能力機(jī)組的抽水蓄能電站或常規(guī)水電站來說，也有一定的借鑒意義。

姚向波（1975-），男，工程師，從事計劃和項目管理工作。

TV743

B

1672-5387（2015）11-0025-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.009

2015-07-31