電力穩(wěn)控系統(tǒng)在石化企業(yè)的應(yīng)用

杜樹鑫

摘 要 穩(wěn)控控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和潮流進(jìn)行連續(xù)計(jì)算，并以事故發(fā)生前的狀態(tài)量和模擬量實(shí)時(shí)計(jì)算、動(dòng)態(tài)更新切負(fù)荷交叉矩陣，用于高速切除負(fù)荷。相比于傳統(tǒng)的低周減載固定幾個(gè)頻段，低到某個(gè)頻段固定切多少負(fù)荷，穩(wěn)控系統(tǒng)能使得發(fā)電機(jī)組與外網(wǎng)解列后快速過渡到平穩(wěn)孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，確保電力系統(tǒng)安穩(wěn)運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)控系統(tǒng) 交叉矩陣 優(yōu)先級(jí) 決策表

1 穩(wěn)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

穩(wěn)控系統(tǒng)采用高精度的同步向量測(cè)量技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，當(dāng)出現(xiàn)逆功率或在電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線N-2斷電時(shí)根據(jù)當(dāng)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分級(jí)快速精確地切除相應(yīng)當(dāng)量的次要負(fù)荷，避免因發(fā)電和用電不平衡引起頻率降低從而造成的電網(wǎng)崩潰。

1.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

穩(wěn)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集各站的運(yùn)行數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)荷跟蹤，依據(jù)動(dòng)態(tài)跟蹤的系統(tǒng)運(yùn)行網(wǎng)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合負(fù)荷重要性等級(jí)制定負(fù)荷平衡策略表，動(dòng)態(tài)調(diào)整切負(fù)荷的執(zhí)行策略表，來作為穩(wěn)控系統(tǒng)的主要調(diào)節(jié)手段。

1.2 穩(wěn)控動(dòng)態(tài)分析控制系統(tǒng)

穩(wěn)控系統(tǒng)主機(jī)首先根據(jù)實(shí)時(shí)收集上來的數(shù)據(jù)（各回路斷路器和刀閘的運(yùn)行狀態(tài)、電源容量、負(fù)荷量）為穩(wěn)控系統(tǒng)快速切除負(fù)荷進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。根據(jù)交叉矩陣算法步驟，在建立了完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，穩(wěn)控主機(jī)對(duì)電源和負(fù)荷狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，并預(yù)先對(duì)負(fù)荷切除的優(yōu)先級(jí)和實(shí)際用電負(fù)荷功率進(jìn)行分析，以及現(xiàn)有電源的供電容量和發(fā)電機(jī)備用容量來計(jì)算失去不同電源時(shí)應(yīng)當(dāng)切負(fù)荷的量。并將計(jì)算出來的結(jié)果保存在交叉矩陣策略表中。

2 負(fù)荷優(yōu)先級(jí)

穩(wěn)控系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷重要性的不同進(jìn)行排序，優(yōu)先選擇切除的負(fù)荷排在前面。此外，穩(wěn)控系統(tǒng)還針對(duì)每個(gè)負(fù)荷定義了負(fù)荷優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)為0～6的整數(shù)，數(shù)值越高，表示該負(fù)荷優(yōu)先切除。優(yōu)先級(jí)為0的負(fù)荷為禁止切除的負(fù)荷。當(dāng)多個(gè)負(fù)荷具有相同的優(yōu)先級(jí)，則選擇排序靠前的負(fù)荷優(yōu)先切除。

在穩(wěn)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程中，用戶可以在SCADA HMI畫面上寫入自定義的負(fù)荷優(yōu)先級(jí)，寫入操作如圖2所示。負(fù)荷優(yōu)先級(jí)的有效數(shù)值為0/1/2/3/4/5/6，寫入數(shù)據(jù)以整數(shù)為宜，如果寫入值小于0或者大于6，作6處理，輸入帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，則根據(jù)四舍五入的原則處理，比如輸入2.5，則系統(tǒng)認(rèn)定優(yōu)先級(jí)為3。

3 負(fù)荷減載決策表

穩(wěn)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)負(fù)荷的狀況和“需要切除的負(fù)荷量”判定切除多少負(fù)荷，以及切除哪些負(fù)荷。負(fù)荷的狀況包括：負(fù)荷的優(yōu)先級(jí)、負(fù)荷的功率值、負(fù)荷的斷路器狀態(tài)。電力系統(tǒng)在出現(xiàn)N-2的當(dāng)下，其模擬量處于暫態(tài)不穩(wěn)定的階段，因此，穩(wěn)控系統(tǒng)采用5秒之前的模擬量作為穩(wěn)控的數(shù)據(jù)。圖2中，表格首列中指示了3種事故類型，包括：N-2、G3退出運(yùn)行、G4退出運(yùn)行，系統(tǒng)共計(jì)有15個(gè)負(fù)荷可供穩(wěn)控切除。行與列的交叉組成了矩陣，該矩陣即為決策表。通過該矩陣，用戶可以直觀地查看決策表的狀態(tài)，并可據(jù)此更改負(fù)荷優(yōu)先級(jí)，變化決策表。

4 結(jié)語

大型企業(yè)尤其是石油化工類企業(yè)，對(duì)供電持續(xù)性、穩(wěn)定性要求很高，需為可靠獨(dú)立雙電源供電，再加上石油化工類企業(yè)生產(chǎn)過程中需要蒸汽，多數(shù)企業(yè)都配有自備發(fā)電廠，自備發(fā)電廠和外電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)外網(wǎng)故障，發(fā)電機(jī)組與外網(wǎng)解列過渡到孤網(wǎng)運(yùn)行，此時(shí)因外網(wǎng)解列系統(tǒng)出現(xiàn)供電缺口，運(yùn)行發(fā)電機(jī)的發(fā)電增量不足以彌補(bǔ)供電缺口時(shí)，系統(tǒng)頻率開始下降，傳統(tǒng)方案是裝設(shè)低周減載將所帶負(fù)荷分批切除，但具體切除多少負(fù)荷只能是固定幾個(gè)頻段，低到某個(gè)頻段切多少負(fù)荷，不能根據(jù)實(shí)際負(fù)荷缺口，選擇最優(yōu)化的切除方案，而且為了確保頻段時(shí)間形成可靠級(jí)差，每個(gè)頻段都需要增加時(shí)間級(jí)差，長時(shí)間低頻被動(dòng)切除負(fù)荷，發(fā)電機(jī)組很難進(jìn)入孤網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，極易拖垮孤網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組，造成系統(tǒng)徹底瓦解停電。

穩(wěn)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)荷情況，發(fā)電機(jī)組與外網(wǎng)解列過渡到孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)能快速、精確、有序地切除部分用電負(fù)荷，以保證發(fā)電機(jī)組出力及用電負(fù)荷平衡，保證發(fā)電機(jī)組在孤網(wǎng)時(shí)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而杜絕系統(tǒng)電網(wǎng)崩潰瓦解，確保企業(yè)有序生產(chǎn)。

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作者單位

中國石油錦州石化分公司 遼寧省錦州市 121000