南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司 方 健 奚漢江 陳海榮 孫 丹

現(xiàn)階段，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷加強(qiáng)，很多地區(qū)、兵團(tuán)或者企業(yè)都新建了自身的自備電網(wǎng)[1]，這些自備電網(wǎng)通常與主網(wǎng)（國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)）存在弱聯(lián)系或者無聯(lián)系[2-3]。弱聯(lián)系時(shí)，主網(wǎng)為了保證電網(wǎng)安全，對于自備電網(wǎng)的上網(wǎng)功率和下網(wǎng)負(fù)荷有著嚴(yán)格的限定[4]。

1 自備電網(wǎng)機(jī)組緩慢停機(jī)

本文以新疆安全穩(wěn)定問題為例，新疆某地區(qū)電網(wǎng)為地區(qū)局域電網(wǎng)，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(gè)主站、14個(gè)子站和12個(gè)執(zhí)行站組成。主站穩(wěn)控系統(tǒng)采用雙套主/輔運(yùn)運(yùn)行。在2021年8月12日12時(shí)33分06秒某電廠2號機(jī)組發(fā)生由于機(jī)組原動力系統(tǒng)異常引起機(jī)組功率緩慢下降，最終停機(jī)的故障。

圖1 機(jī)組緩慢停機(jī)事故動作事件報(bào)告

現(xiàn)有機(jī)組跳閘判據(jù)如圖2：

圖2 原機(jī)組跳閘判據(jù)

圖2中，P-0.2s是裝置啟動前200ms機(jī)組有功功率， 是機(jī)組跳閘前功率、應(yīng)小于對穩(wěn)定有影響的輸送功率值；Pt是機(jī)組實(shí)時(shí)有功功率，Ps2是跳閘后功率、應(yīng)稍大于0且大于零功率時(shí)的最大漂移值；投運(yùn)電流Is1應(yīng)略大于機(jī)組停運(yùn)時(shí)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(dāng)前點(diǎn)電流采樣值，N是每周波采樣點(diǎn)數(shù)，Ik-N是一個(gè)周波前電流采樣值；ts1是5個(gè)條件均滿足的延時(shí)定值；以上所有條件均滿足時(shí)判為跳閘。

圖3 機(jī)組緩慢停機(jī)事故模擬量錄波

緩慢停機(jī)時(shí)電流電壓波形如圖2。此時(shí)不滿足電流變化量公式(1)條件，無法按照常規(guī)機(jī)組跳閘判據(jù)來執(zhí)行安全穩(wěn)定控制策略。導(dǎo)致自備電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)機(jī)組跳閘未切負(fù)荷，與主網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)下網(wǎng)功率增加，超過主網(wǎng)下網(wǎng)功率限額。

2 現(xiàn)有判據(jù)分析

針對于上述問題，現(xiàn)有機(jī)組緩降判據(jù)[5]如下：

該判據(jù)在判別出機(jī)組緩降的過程中需要用到頻率或電壓輔助判據(jù)，當(dāng)自備電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)網(wǎng)內(nèi)機(jī)組停機(jī)，頻率和電壓有較明顯變化[6]。當(dāng)自備電網(wǎng)與主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，主網(wǎng)對于自備電網(wǎng)的頻率和電壓有較強(qiáng)的支撐作用，自備電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)機(jī)組停機(jī)時(shí)頻率和電壓幾乎沒有波動。

圖4 機(jī)組緩慢停機(jī)判據(jù)

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

當(dāng)機(jī)組正常情況下需要停機(jī)維護(hù)時(shí)，機(jī)組的電氣量變化特性和緩慢停機(jī)故障相似，以上策略無法識別機(jī)組主動停機(jī)還是故障停機(jī)。因此在機(jī)組停機(jī)維護(hù)時(shí)，需要退出緩慢停機(jī)判別功能。這變相增加運(yùn)維人員工作量，增加操作量也就增加了風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)[8]。

3 機(jī)組跳閘判據(jù)優(yōu)化

當(dāng)機(jī)組緩慢停機(jī)時(shí)，根據(jù)故障錄波(見圖5)可以看出熱工保護(hù)[9]在187.2ms動作，這時(shí)機(jī)組緩慢停機(jī)，不判電流變化量條件，采用熱工保護(hù)開入作為原動力異常標(biāo)志開入判出機(jī)組跳閘。

圖5 機(jī)組緩慢停機(jī)事故開關(guān)量錄波

針對于故障現(xiàn)象和現(xiàn)有判據(jù)的不足，優(yōu)化后的機(jī)組跳閘判據(jù)如圖6，經(jīng)測試，利用2021年8月12日12時(shí)33分06秒故障波形進(jìn)行回放，新機(jī)組跳閘判據(jù)能夠準(zhǔn)確判斷出機(jī)組跳閘。

圖6 優(yōu)化機(jī)組跳閘判據(jù)

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

4 結(jié)語

本文在現(xiàn)有機(jī)組跳閘判據(jù)上優(yōu)化判別條件，能夠準(zhǔn)確識別機(jī)組緩降故障，使得機(jī)組跳閘判據(jù)適應(yīng)性更廣泛、更準(zhǔn)確。為同類型自備電網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制判據(jù)提供了參考意見。