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）

通過對小天都水電站機(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)速器主配拒動信號動作的可靠性，驗(yàn)證當(dāng)系統(tǒng)頻率高于50.5Hz時，調(diào)速器自動切至孤網(wǎng)模式不跳閘的要求。

調(diào)速器；主配拒動；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長線路與四川主網(wǎng)相連，當(dāng)此線路故障時，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，必須滿足電網(wǎng)供電要求，而小天都水電站作為黑啟動電廠，須滿足此功能。而小天都水電站的機(jī)組容量相對康瀘電網(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)暫無相關(guān)詳細(xì)要求，對于具體參數(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)整個轉(zhuǎn)換過程的順利進(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：1號機(jī)組：HLD381b-LJ-265 2號、3號機(jī)組：HL（E）-LJ-270

額定轉(zhuǎn)速：428.6r/min

額定水頭：358m

制造廠家：1號機(jī)組：東方電機(jī)股份有限公司2號、3號機(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：1號機(jī)組：SF80-14/5100 2號、3號機(jī)組：SF-J80-14/4864

額定功率：80MW

制造廠家：1號機(jī)組：東方電機(jī)股份有限公司2號、3號機(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）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)、開度調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)三種模式，起閉環(huán)自動調(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+主配拒動信號+空載開度以上”的實(shí)現(xiàn)并不合理，由于機(jī)組在甩負(fù)荷過程中，即使主配是正常動作，三條件仍有滿足的可能。

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

圖2　甩負(fù)荷時三參數(shù)變化示意圖

圖3　1號機(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)荷過程中，會緊急停機(jī)，從而達(dá)不到對孤網(wǎng)連續(xù)供電的目的。改造如下：

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

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

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（以電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下的真實(shí)頻率不會大于±0.5Hz為前題）,延時0.3s，系統(tǒng)自動切換至孤網(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)化為開度調(diào)節(jié)量。聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式時，運(yùn)行PID自動切換為孤網(wǎng)PID。

5　靜態(tài)試驗(yàn)（以1　號機(jī)組為例）

小天都水電站1號機(jī)組，靜態(tài)試驗(yàn)實(shí)測出1號機(jī)組主配開度開方向最大為8.4%，關(guān)方向最小為-19.6%，導(dǎo)葉不動時主配零點(diǎn)位置為0左右。因此對主配給定進(jìn)行限幅：在調(diào)速器程序中對1號機(jī)組主配開度給定限幅為最小-20%，最大為9%。當(dāng)主配開度給定與主配開度偏差絕對值超過10%，延時0.8s，調(diào)速器程序?qū)⑤敵觥爸髋渚軇印毙盘柦o機(jī)組LCU。經(jīng)過靜態(tài)試驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)主配拒動時10%的偏差值滿足要求，模擬的故障信號能正確輸出（如圖3）。

6　動態(tài)試驗(yàn)（以1　號機(jī)組為例）

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

當(dāng)手動斷開機(jī)組出口斷路器時，調(diào)速器功率下降，轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)速迅速超過101%Ne，延時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）時錄波數(shù)據(jù)（如圖6）

通過曲線可以看出，甩負(fù)荷75%時，最高轉(zhuǎn)速已超過115%，此時機(jī)組可以順利進(jìn)入孤網(wǎng)模式，機(jī)組沒有因一級過速誤動跳閘。

7　結(jié)束語

位于電網(wǎng)特殊位置的電廠，對系統(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，從事自動化相關(guān)設(shè)備的管理工作。