機組緩降時安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)機組跳閘判據研究

南京國電南自電網自動化有限公司 方 健 奚漢江 陳海榮 孫 丹

現階段，隨著電網結構的不斷加強，很多地區(qū)、兵團或者企業(yè)都新建了自身的自備電網[1]，這些自備電網通常與主網（國家電網、南方電網）存在弱聯(lián)系或者無聯(lián)系[2-3]。弱聯(lián)系時，主網為了保證電網安全，對于自備電網的上網功率和下網負荷有著嚴格的限定[4]。

1 自備電網機組緩慢停機

本文以新疆安全穩(wěn)定問題為例，新疆某地區(qū)電網為地區(qū)局域電網，目前最高電壓等級為220kV，該地區(qū)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)由1個主站、14個子站和12個執(zhí)行站組成。主站穩(wěn)控系統(tǒng)采用雙套主/輔運運行。在2021年8月12日12時33分06秒某電廠2號機組發(fā)生由于機組原動力系統(tǒng)異常引起機組功率緩慢下降，最終停機的故障。

圖1 機組緩慢停機事故動作事件報告

現有機組跳閘判據如圖2：

圖2 原機組跳閘判據

圖2中，P-0.2s是裝置啟動前200ms機組有功功率， 是機組跳閘前功率、應小于對穩(wěn)定有影響的輸送功率值；Pt是機組實時有功功率，Ps2是跳閘后功率、應稍大于0且大于零功率時的最大漂移值；投運電流Is1應略大于機組停運時的電流漂移值。|Δ|=|Ik-Ik-N|≥Imk（1），其中，Imk為電流突變量啟動門檻，Ik是當前點電流采樣值，N是每周波采樣點數，Ik-N是一個周波前電流采樣值；ts1是5個條件均滿足的延時定值；以上所有條件均滿足時判為跳閘。

圖3 機組緩慢停機事故模擬量錄波

緩慢停機時電流電壓波形如圖2。此時不滿足電流變化量公式(1)條件，無法按照常規(guī)機組跳閘判據來執(zhí)行安全穩(wěn)定控制策略。導致自備電網網內機組跳閘未切負荷，與主網并網點下網功率增加，超過主網下網功率限額。

2 現有判據分析

針對于上述問題，現有機組緩降判據[5]如下：

該判據在判別出機組緩降的過程中需要用到頻率或電壓輔助判據，當自備電網孤網運行時網內機組停機，頻率和電壓有較明顯變化[6]。當自備電網與主網聯(lián)網運行時，主網對于自備電網的頻率和電壓有較強的支撐作用，自備電網網內機組停機時頻率和電壓幾乎沒有波動。

圖4 機組緩慢停機判據

以上判據中包含“未發(fā)生機組快速停機”，利用機組電氣量跳閘閉鎖緩慢停機判據，機組啟動前功上率PG。當機組發(fā)生正常電氣量跳閘時，只按照機組跳閘判據執(zhí)行穩(wěn)控措施切負荷總量P=PG，切負荷量與系統(tǒng)功率缺額平衡，正確動作；但是當機組先緩慢停機再跳閘時，安全穩(wěn)定控制策略就會同時執(zhí)行機組緩慢停機切負荷策略和機組跳閘切負荷策略，緩慢停機切負荷量：P1=PG，機組跳閘切負荷P2=PG，切負荷總量P1+P2=2PG，重復動作使得切負荷量為跳機量的兩倍，引起系統(tǒng)高頻，最終導致系統(tǒng)頻率失穩(wěn)[7]。

當機組正常情況下需要停機維護時，機組的電氣量變化特性和緩慢停機故障相似，以上策略無法識別機組主動停機還是故障停機。因此在機組停機維護時，需要退出緩慢停機判別功能。這變相增加運維人員工作量，增加操作量也就增加了風險點[8]。

3 機組跳閘判據優(yōu)化

當機組緩慢停機時，根據故障錄波(見圖5)可以看出熱工保護[9]在187.2ms動作，這時機組緩慢停機，不判電流變化量條件，采用熱工保護開入作為原動力異常標志開入判出機組跳閘。

圖5 機組緩慢停機事故開關量錄波

針對于故障現象和現有判據的不足，優(yōu)化后的機組跳閘判據如圖6，經測試，利用2021年8月12日12時33分06秒故障波形進行回放，新機組跳閘判據能夠準確判斷出機組跳閘。

圖6 優(yōu)化機組跳閘判據

此判據能夠彌補現有機組緩降判據的不足：無論自備電網是孤網還是聯(lián)網運行都能夠適用；從事故本身出發(fā)，故障現象都是機組跳閘，優(yōu)化原有判據而不是新增機組緩降判據，避免多條安全穩(wěn)定控制措施打架的問題；在機組正常停機維修時，機組電氣量不滿足電流變化量，也不存在熱工保護動作，故不會誤判機組跳閘，能夠正確識別主動停機和故障停機，不需要多余防誤措施，減少運維成本。

4 結語

本文在現有機組跳閘判據上優(yōu)化判別條件，能夠準確識別機組緩降故障，使得機組跳閘判據適應性更廣泛、更準確。為同類型自備電網的安全穩(wěn)定控制判據提供了參考意見。