關(guān)于奉節(jié)發(fā)電廠孤島安控裝置原理及應(yīng)用

陳沖

（華電國(guó)際電力股份有限公司奉節(jié)發(fā)電廠，重慶 奉節(jié) 404600）

前言

重慶電網(wǎng)為提高電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，特配置渝東北孤島安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱渝東北孤島安控系統(tǒng)）。以保證九盤片區(qū)以及西南電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、電網(wǎng)系統(tǒng)

（一）九盤區(qū)域網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

渝鄂背靠背工程北通道宜昌換流站投運(yùn)后，渝側(cè)將形成萬縣～九盤～柔性直流換流站的鏈?zhǔn)诫娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)發(fā)生萬縣～九盤雙回500kV 線路N-2 故障后，九盤地區(qū)形成孤島方式。九盤地區(qū)孤島主要由九盤地區(qū)、橫路電廠（奉節(jié)發(fā)電廠）、宜昌柔直組成。

九盤區(qū)域網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖

（二）九盤變電站接線圖

九盤變電站總共有500kV 系統(tǒng)、220kV 系統(tǒng)、35kV 系統(tǒng)組成。其中500kV 系統(tǒng)采用2/3 接線方式，500kV 系統(tǒng)與萬州變電站、橫路電廠（奉節(jié)發(fā)電廠）、龍泉變電站相連。200kV 系統(tǒng)采用雙母接線方式，220kV 系統(tǒng)與度云、度盤等相連、35kV 系統(tǒng)采用單母接線方式，35kV 系統(tǒng)帶奉節(jié)區(qū)域負(fù)荷。三個(gè)系統(tǒng)通過兩臺(tái)分裂變壓器相互聯(lián)系。如圖：

（三）渝東北孤島安控裝置系統(tǒng)構(gòu)成

渝東北孤島安控系統(tǒng)是九盤站渝東北孤島安控裝置、云陽(yáng)站渝東北孤島安控裝置、渡口壩電站渝東北孤島安控裝置、橫路電廠渝東北孤島安控裝置、萬縣站交流協(xié)控裝置、奉節(jié)站渝東北孤島安控裝置、巫溪站渝東北孤島安控裝置、旱坪站渝東北孤島安控裝置、鐵甲站渝東北孤島安控裝置以及相關(guān)通道的總稱。

（四）渝東北孤島安穩(wěn)通道聯(lián)系圖

渝鄂背靠背工程北通道孤島安穩(wěn)系統(tǒng)由 500kV 九盤變、220kV 渡口壩電廠、220kV 云 陽(yáng)變、500kV 橫路電廠組成，同時(shí)九盤變孤島裝置與九盤西南交流協(xié)控子站、宜昌換流站交 流側(cè)安控裝置、資陽(yáng)變西南系統(tǒng)保護(hù)切機(jī)協(xié)控主站、萬縣西南交流協(xié)控子站裝置通信，進(jìn)行 信息交互。北通道孤島安穩(wěn)系統(tǒng)通道聯(lián)系圖如下圖所示：

（五）渝東北孤島安控系統(tǒng)功能

渝東北孤島安控系統(tǒng)的主要功能包括萬盤斷面斷開聯(lián)切功能、220 千伏渡云及渡盤線過載功能、配合主網(wǎng)安控功能、發(fā)送孤島標(biāo)志功能。

具體控制策略為：

功能一：萬盤斷面斷開聯(lián)切功能

檢測(cè)到萬盤斷面斷開，且220 千伏渡云-渡盤線合環(huán)運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行以下措施：

聯(lián)切橫路電廠機(jī)組、聯(lián)切九盤站雙主變中壓側(cè)并開放渡盤、渡云線過載功能

當(dāng)九盤主變下網(wǎng)功率+渡盤線送九盤功率>渡盤線允許功率門檻值時(shí)采取聯(lián)切負(fù)荷措施，聯(lián)切負(fù)荷命令無延時(shí)出口，聯(lián)切負(fù)荷量為：九盤主變下網(wǎng)功率+渡盤線送九盤功率-渡盤線允許功率。

當(dāng)九盤主變上網(wǎng)功率+渡云線送云陽(yáng)功率>渡云線允許功率時(shí)采取聯(lián)切機(jī)組措施，切機(jī)命令無延時(shí)出口，切機(jī)量為：九盤主變上網(wǎng)功率+渡云線送云陽(yáng)功率-渡云線允許功率，切機(jī)對(duì)象為兩旱線和中巫線，優(yōu)先切兩旱線。

功能二：220 千伏渡云、渡盤線過載功能

500 千伏萬盤斷面斷開且220 千伏渡盤-渡云線合環(huán)運(yùn)行時(shí)，開放渡盤線過載延時(shí)切負(fù)荷、渡云線過載延時(shí)切機(jī)功能，過載分兩輪且具有冬季及夏季過載定值，切機(jī)對(duì)象為兩旱線和中巫線，優(yōu)先切兩旱線。

功能三：配合主網(wǎng)安控功能

將萬盤斷面斷開導(dǎo)致的主網(wǎng)功率不平衡量發(fā)送至九盤交流協(xié)控裝置或資陽(yáng)站川電東送安控裝置，用于調(diào)制三大直流或德寶直流或切四川機(jī)組，確保主網(wǎng)頻率穩(wěn)定。功率方向?yàn)槿f縣送九盤時(shí)，功率不平衡量送至資陽(yáng)站川電東送安控裝置；九盤送萬縣時(shí)，功率不平衡量送至送九盤站交流協(xié)控裝置。功率不平衡量計(jì)算公式為：以萬縣送九盤功率為例，220千伏渡盤線、渡云線合環(huán)運(yùn)行時(shí)，功率不平衡量P=“萬盤線送九盤功率”+“九盤主變上網(wǎng)功率”+“聯(lián)切負(fù)荷功率”（或“-聯(lián)切220 千伏機(jī)組并網(wǎng)線功率”），220 千伏渡盤線、渡云線解環(huán)運(yùn)行時(shí)，功率不平衡量P=“萬盤線送九盤功率”。

功能四：發(fā)送孤島標(biāo)志功能

無論220 千伏渡盤線、渡云線是否合環(huán)運(yùn)行，檢測(cè)到500 千伏萬盤斷面斷開，發(fā)送孤島標(biāo)志至宜昌換流站、九盤站交流協(xié)控裝置及資陽(yáng)站川電東送安控裝置，宜昌換流站接收到孤島標(biāo)志后閉鎖宜昌直流。

二、奉節(jié)發(fā)電廠安控裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

（一）安控裝置設(shè)備簡(jiǎn)介以及屏面布置

奉節(jié)發(fā)電廠安控裝置按雙套系統(tǒng)設(shè)置，設(shè)安控主機(jī)A 柜、主機(jī)B 柜、從機(jī)A 柜、從機(jī)B 柜以及通信接口柜。每套裝置由1 臺(tái)PCS-992M 安控主機(jī)、1 臺(tái)PCS-992S 安控從機(jī)和為完成安控裝置與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接，相應(yīng)的通信復(fù)接裝置PPCK97-Y01 安控網(wǎng)關(guān)機(jī)通訊一臺(tái)組成。A、B 雙套系統(tǒng)，互為主輔運(yùn)行。兩套安全穩(wěn)定控制裝置采用分布式布置，共組6 面屏：兩面主機(jī)屏放置于網(wǎng)絡(luò)繼電器室，2 面從機(jī)屏放置于電氣繼電器室，2 面通訊接口屏放置于通訊機(jī)房，安控網(wǎng)關(guān)機(jī)通訊柜，放置于網(wǎng)絡(luò)繼電室。

（二）橫路電廠500kV 系統(tǒng)主接線及發(fā)變組保護(hù)簡(jiǎn)介

本廠 2×600MW 機(jī)組以 500kV 電壓等級(jí)接入系統(tǒng)，500kV 升壓站采用23 接線方式。電廠兩回出線接至奉節(jié)九盤 500kV 變電站，線路長(zhǎng)度約5.8km。機(jī)組電氣主接線采用單元接線形式，發(fā)電機(jī)與主變壓器之間采用全連式離相封閉母線連接，高廠變、脫硫公用變和勵(lì)磁變通過離相封閉母線從發(fā)電機(jī)主變之間“T”接。

本廠發(fā)變組保護(hù)為國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司生產(chǎn)的 DGT801U 系列設(shè)備，共布置三面保護(hù)柜。電氣量主保護(hù)及后備保護(hù)均采用完全雙重化配置，兩套完整的保護(hù)分別獨(dú)立布置于不同的柜中保護(hù)所用的電氣量相互獨(dú)立，互不交叉；非電氣量保護(hù)與電氣量保護(hù)完全分開。其中 A 柜、B柜由一套 DGT801U-B 和一套 DGT801U-C 保護(hù)裝置組屏，DGT801U-B 提供發(fā)電機(jī)、主變、脫硫變、勵(lì)磁變電氣量保護(hù)，DGT801U-C 提供高廠變電氣量保護(hù)；C 柜由一套 DGT801U-F 保護(hù)裝置構(gòu)成，提供發(fā)電機(jī)、主變、高廠變、脫硫及公用變非電氣量保護(hù)。

（三）安控裝置電流（CT）回路

500kV 線路CT 不采集，只采集發(fā)變組的CT。方式為：從發(fā)變組的高壓側(cè)套管CT 采集，A、B 兩套分別串接發(fā)變組保護(hù)柜后，由于故障錄波器接于發(fā)變組保護(hù)B 柜，因此需要要故障錄波改接至安穩(wěn)從機(jī)B 柜后。

（四）安控裝置電壓（PT）回路

孤島安控裝置電壓回路取各機(jī)組主變高壓側(cè)3PT 電壓。A、B 兩套分別并接于發(fā)變組保護(hù)柜后。

（五）安控裝置保護(hù)跳閘接口

孤島安控裝置保護(hù)跳閘出口一共兩路。第一路A、B 從機(jī)柜接于各機(jī)組發(fā)變組保護(hù)屏C 柜，發(fā)變組C 屏在動(dòng)作于發(fā)電機(jī)全停II。第二路A 屏接于#1 發(fā)變組5011、5012 出口開關(guān)第一跳圈、#2 發(fā)變組5023、5022 出口開關(guān)第一跳圈，B 屏接于#1 發(fā)變組5011、5012 出口開關(guān)第二跳圈、#2 發(fā)變組5023、5022 出口開關(guān)第二跳圈，直接跳閘開關(guān)。

（六）安控裝置電源

2 臺(tái)PCS-992M 安控主機(jī)裝置電源取至于網(wǎng)絡(luò)繼電室直流分屏，2 臺(tái)PCS-992S 安控從機(jī)裝置電源取至于6.9 米主機(jī)直流分屏。

（七）孤島安控裝置保護(hù)定值（見表1）

表1

（八）奉節(jié)發(fā)電廠安控裝置功能

1.檢測(cè)兩臺(tái)機(jī)組出力信息，并發(fā)送給九盤變孤島安全穩(wěn)定控制主站；

2.接受九盤變孤島安穩(wěn)裝置發(fā)送的切機(jī)命令并執(zhí)行；

3.通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將裝置的運(yùn)行狀態(tài)、定值信息傳送至調(diào)度端管理系統(tǒng)，接收并執(zhí)行調(diào)度端傳來的修改策略表和定值命令；

4.奉節(jié)電廠安控裝置是切機(jī)控制執(zhí)行站，可接收九盤變孤島安控切機(jī)命令。裝置為每臺(tái)機(jī)組配置允許切壓板，當(dāng)機(jī)組滿足投運(yùn)且對(duì)應(yīng)允許切壓板投入時(shí)，該機(jī)組成為可切機(jī)組。本站將機(jī)組可切、投運(yùn)及出力信息上送九盤孤島安控，九盤孤島安控得到信息后，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島時(shí)，依據(jù)斷面功率選擇切除本站機(jī)組，本站接收主站切指定機(jī)組命令。

5.當(dāng)電網(wǎng)由聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)到220 千伏渡云-渡盤線合環(huán)運(yùn)行且萬盤線負(fù)荷大于200MW 時(shí)，聯(lián)切奉節(jié)電廠運(yùn)行機(jī)組（現(xiàn)采用的方式）。當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)由聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島運(yùn)行時(shí)，220 千伏渡云-渡盤線未合環(huán)運(yùn)行，或者萬盤線負(fù)荷小于200MW 時(shí)，不切奉節(jié)電廠運(yùn)行機(jī)組，此時(shí)運(yùn)行機(jī)組可能出現(xiàn)發(fā)電負(fù)荷大于用電負(fù)荷，機(jī)組出現(xiàn)超速，機(jī)組跳閘后又可能出現(xiàn)廠用負(fù)荷不夠而造成廠用電中斷事故。

6.奉節(jié)發(fā)電廠安控裝置當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)投運(yùn)狀態(tài)且電網(wǎng)由聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島運(yùn)行時(shí)，安控裝置會(huì)根據(jù)九盤安控裝置指令切除奉節(jié)發(fā)電廠兩臺(tái)機(jī)組其中功率大的一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。（該邏輯是安控裝置原使用邏輯，現(xiàn)邏輯保留未投運(yùn)）

（九）安控裝置異常及事故狀態(tài)處理

1.若安控裝置通道發(fā)生故障，應(yīng)立即匯報(bào)調(diào)度申請(qǐng)退出與之對(duì)應(yīng)的開關(guān)跳閘出口壓板，將轉(zhuǎn)換開關(guān)切至“檢修”位置，并通知檢修，要求及時(shí)處理。

2.微機(jī)保護(hù)裝置自檢出裝置插件故障時(shí)，根據(jù)面板上“運(yùn)行”燈情況：如果安控裝置“運(yùn)行”燈熄滅應(yīng)立即申請(qǐng)調(diào)度退出與之對(duì)應(yīng)的開關(guān)跳閘出口壓板，運(yùn)行人員準(zhǔn)確無誤地記錄液晶顯示器顯示的故障信息、出錯(cuò)序號(hào)、硬件故障時(shí)間和出錯(cuò)內(nèi)容，打印硬件出錯(cuò)報(bào)告，將轉(zhuǎn)換開關(guān)切至“檢修”位置，并通知檢修，要求及時(shí)處理。

3.面板上“PT 斷線”燈亮，表明PT(新的國(guó)標(biāo)為TV)斷線，應(yīng)立即通知檢修及時(shí)處理。若不能處理好該缺陷，應(yīng)向調(diào)度申請(qǐng)退出該保護(hù)裝置之對(duì)應(yīng)的開關(guān)跳閘保護(hù)壓板，將轉(zhuǎn)換開關(guān)切至“檢修”位置，并通知檢修，要求及時(shí)處理。

4.安控裝置動(dòng)作跳閘時(shí)面板上的“跳閘”信號(hào)燈亮。值班員應(yīng)及時(shí)做好燈光指示記錄和液晶顯示器的內(nèi)容記錄（其內(nèi)容包括：保護(hù)起動(dòng)時(shí)間、保護(hù)起動(dòng)至跳閘命令發(fā)出時(shí)間、起動(dòng)元件序號(hào)、保護(hù)動(dòng)作元件），并打印事故報(bào)告。

5.面板上“CT 斷線”燈亮，表明CT 回路斷線，應(yīng)檢查核實(shí)CT 回路斷線，立即退出該保護(hù)裝置運(yùn)行，并向值長(zhǎng)和值班調(diào)度員匯報(bào)，在得到調(diào)到同意后將轉(zhuǎn)換開關(guān)切至“檢修”位置，并通知檢修，要求及時(shí)處理。

三、結(jié)論

綜上所述，投入孤島安控裝置運(yùn)行尤為必要，能夠有效地提高系統(tǒng)安全可靠性，同時(shí)保證奉節(jié)發(fā)電廠機(jī)組可靠運(yùn)行。