機(jī)組聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)特殊運(yùn)行方式的實(shí)現(xiàn)

舒登春，羅　亮

機(jī)組聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)特殊運(yùn)行方式的實(shí)現(xiàn)

舒登春，羅亮

（四川華能康定水電有限責(zé)任公司，四川 成都 610041）

通過(guò)對(duì)小天都水電站機(jī)組聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)的試驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)水輪機(jī)組聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)控制策略、試驗(yàn)方法進(jìn)行分析，驗(yàn)證調(diào)速器主配拒動(dòng)信號(hào)動(dòng)作的可靠性，驗(yàn)證當(dāng)系統(tǒng)頻率高于50.5Hz時(shí)，調(diào)速器自動(dòng)切至孤網(wǎng)模式不跳閘的要求。

調(diào)速器；主配拒動(dòng)；孤網(wǎng)

1　引言

小天都水電站位于康瀘電網(wǎng)的核心位置，而康瀘電網(wǎng)經(jīng)500kV長(zhǎng)線(xiàn)路與四川主網(wǎng)相連，當(dāng)此線(xiàn)路故障時(shí)，康瀘電網(wǎng)將成為孤網(wǎng)。根據(jù)電網(wǎng)要求，在康瀘電網(wǎng)成為孤網(wǎng)時(shí)，必須滿(mǎn)足電網(wǎng)供電要求，而小天都水電站作為黑啟動(dòng)電廠，須滿(mǎn)足此功能。而小天都水電站的機(jī)組容量相對(duì)康瀘電網(wǎng)而言屬于典型的大機(jī)小網(wǎng)，因此其調(diào)速系統(tǒng)特性對(duì)康瀘電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定非常重要。

而聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)試驗(yàn)，行業(yè)暫無(wú)相關(guān)詳細(xì)要求，對(duì)于具體參數(shù)設(shè)置，首先要根據(jù)小網(wǎng)的容量和設(shè)備情況進(jìn)行分析形成方案，然后試驗(yàn)驗(yàn)證，以檢驗(yàn)整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程的順利進(jìn)行。

2　試驗(yàn)機(jī)組概況

2.1水輪機(jī)基本參數(shù)

水輪機(jī)型號(hào)：1號(hào)機(jī)組：HLD381b-LJ-265 2號(hào)、3號(hào)機(jī)組：HL（E）-LJ-270

額定轉(zhuǎn)速：428.6r/min

額定水頭：358m

制造廠家：1號(hào)機(jī)組：東方電機(jī)股份有限公司2號(hào)、3號(hào)機(jī)組：通用電氣亞洲水電設(shè)備有限公司

2.2發(fā)電機(jī)基本參數(shù)

發(fā)電機(jī)型號(hào)：1號(hào)機(jī)組：SF80-14/5100 2號(hào)、3號(hào)機(jī)組：SF-J80-14/4864

額定功率：80MW

制造廠家：1號(hào)機(jī)組：東方電機(jī)股份有限公司2號(hào)、3號(hào)機(jī)組：通用電氣亞洲水電設(shè)備有限公司

3　水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型

小天都水電站調(diào)速器采用安德里茨（中國(guó)）有限公司提供的微機(jī)調(diào)速器。

該調(diào)速器調(diào)節(jié)器采用PID調(diào)節(jié)，并網(wǎng)工況下有頻率調(diào)節(jié)、開(kāi)度調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)三種模式，起閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)作用的各主要環(huán)節(jié)如圖1所示。

圖1　傳遞函數(shù)

4　聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式控制策略

4.1跳閘邏輯

原設(shè)計(jì)中，“115%轉(zhuǎn)速+主配拒動(dòng)信號(hào)+空載開(kāi)度以上”的實(shí)現(xiàn)并不合理，由于機(jī)組在甩負(fù)荷過(guò)程中，即使主配是正常動(dòng)作，三條件仍有滿(mǎn)足的可能。

如圖2所示，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速大于115%時(shí)，即處于a和c之間，這樣當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降但仍然高于115%時(shí)，由于調(diào)速器PID調(diào)節(jié)特性和空載開(kāi)度的設(shè)置，這時(shí)主配壓閥位置不一定在關(guān)位（例如t2時(shí)間或b點(diǎn)），而導(dǎo)致誤判為主配壓閥拒動(dòng)，就會(huì)造成機(jī)組緊急停機(jī)出口動(dòng)作。即使在上升區(qū)間，即a和b之間，如果頂點(diǎn)就在115%附近，也會(huì)出現(xiàn)主配壓閥位置不在關(guān)位的情況。

圖2　甩負(fù)荷時(shí)三參數(shù)變化示意圖

圖3　1號(hào)機(jī)組靜態(tài)試驗(yàn)波形圖

圖4　甩負(fù)荷20MW試驗(yàn)波形圖

所以機(jī)組在甩負(fù)荷過(guò)程中，會(huì)緊急停機(jī)，從而達(dá)不到對(duì)孤網(wǎng)連續(xù)供電的目的。改造如下：

a）調(diào)速器機(jī)柜輸出的主配拒動(dòng)信號(hào)只報(bào)警，不作用于跳閘；

b）由電柜判斷主配拒動(dòng)信號(hào)，該判據(jù)采用主配位移+有偏差（指令與反饋之間）作為主配拒動(dòng)判據(jù)。即當(dāng)主配開(kāi)度給定與主配開(kāi)度偏差絕對(duì)值超過(guò)10%時(shí)（具體數(shù)值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定），延時(shí)0.8s，調(diào)速器電柜將輸出主配拒動(dòng)信號(hào)作用于跳閘。

4.2調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)的判據(jù)

當(dāng)并網(wǎng)狀態(tài)下頻率偏差大于±0.5Hz時(shí)（以電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下的真實(shí)頻率不會(huì)大于±0.5Hz為前題）,延時(shí)0.3s，系統(tǒng)自動(dòng)切換至孤網(wǎng)模式。

4.3孤網(wǎng)模式下機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行控制策略

在孤網(wǎng)模式下，調(diào)速器實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)為負(fù)載態(tài)下的頻率模式，此時(shí)調(diào)速器的調(diào)節(jié)目標(biāo)為頻率給定值，默認(rèn)為50Hz，即機(jī)組頻率與50Hz比較，偏差量作為轉(zhuǎn)化為開(kāi)度調(diào)節(jié)量。聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式時(shí)，運(yùn)行PID自動(dòng)切換為孤網(wǎng)PID。

5　靜態(tài)試驗(yàn)（以1　號(hào)機(jī)組為例）

小天都水電站1號(hào)機(jī)組，靜態(tài)試驗(yàn)實(shí)測(cè)出1號(hào)機(jī)組主配開(kāi)度開(kāi)方向最大為8.4%，關(guān)方向最小為-19.6%，導(dǎo)葉不動(dòng)時(shí)主配零點(diǎn)位置為0左右。因此對(duì)主配給定進(jìn)行限幅：在調(diào)速器程序中對(duì)1號(hào)機(jī)組主配開(kāi)度給定限幅為最小-20%，最大為9%。當(dāng)主配開(kāi)度給定與主配開(kāi)度偏差絕對(duì)值超過(guò)10%，延時(shí)0.8s，調(diào)速器程序?qū)⑤敵觥爸髋渚軇?dòng)”信號(hào)給機(jī)組LCU。經(jīng)過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)主配拒動(dòng)時(shí)10%的偏差值滿(mǎn)足要求，模擬的故障信號(hào)能正確輸出（如圖3）。

6　動(dòng)態(tài)試驗(yàn)（以1　號(hào)機(jī)組為例）

6.1甩25%負(fù)荷（20MW）時(shí)錄波數(shù)據(jù)（如圖4）

當(dāng)手動(dòng)斷開(kāi)機(jī)組出口斷路器時(shí)，調(diào)速器功率下降，轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)速迅速超過(guò)101%Ne，延時(shí)0.3s，機(jī)組迅速進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行模式且能夠跟蹤100%Ne轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。

甩50%負(fù)荷（40MW）時(shí)錄波數(shù)據(jù)如圖5：

圖5　甩負(fù)荷40MW試驗(yàn)波形圖

圖6　甩負(fù)荷60MW試驗(yàn)波形圖

6.2甩75%負(fù)荷（60MW）時(shí)錄波數(shù)據(jù)（如圖6）

通過(guò)曲線(xiàn)可以看出，甩負(fù)荷75%時(shí)，最高轉(zhuǎn)速已超過(guò)115%，此時(shí)機(jī)組可以順利進(jìn)入孤網(wǎng)模式，機(jī)組沒(méi)有因一級(jí)過(guò)速誤動(dòng)跳閘。

7　結(jié)束語(yǔ)

位于電網(wǎng)特殊位置的電廠，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性起著非常重要的作用。但在實(shí)際中，由于諸多方面的原因，只有在系統(tǒng)故障后才能知曉其薄弱環(huán)節(jié)。此方案在小天都水電站聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)功能上的成功應(yīng)用，證明了該方案很好地滿(mǎn)足了電網(wǎng)的要求，具有很好的調(diào)速器運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換效果。

[1]GB/T11805-2008水輪發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化元件（裝置）及其系統(tǒng)基本技術(shù)條件[S].

TM623.7

B

1672-5387（2016）08-0082-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.025

2016-06-29

舒登春（1976-），男，工程師，從事自動(dòng)化相關(guān)設(shè)備的管理工作。