機組聯網轉孤網特殊運行方式的實現

舒登春，羅　亮

機組聯網轉孤網特殊運行方式的實現

舒登春，羅亮

（四川華能康定水電有限責任公司，四川 成都 610041）

通過對小天都水電站機組聯網轉孤網的試驗進行歸納總結，對水輪機組聯網轉孤網控制策略、試驗方法進行分析，驗證調速器主配拒動信號動作的可靠性，驗證當系統頻率高于50.5Hz時，調速器自動切至孤網模式不跳閘的要求。

調速器；主配拒動；孤網

1　引言

小天都水電站位于康瀘電網的核心位置，而康瀘電網經500kV長線路與四川主網相連，當此線路故障時，康瀘電網將成為孤網。根據電網要求，在康瀘電網成為孤網時，必須滿足電網供電要求，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組容量相對康瀘電網而言屬于典型的大機小網，因此其調速系統特性對康瀘電網的頻率穩定非常重要。

而聯網轉孤網試驗，行業暫無相關詳細要求，對于具體參數設置，首先要根據小網的容量和設備情況進行分析形成方案，然后試驗驗證，以檢驗整個轉換過程的順利進行。

2　試驗機組概況

2.1水輪機基本參數

水輪機型號：1號機組：HLD381b-LJ-265 2號、3號機組：HL（E）-LJ-270

額定轉速：428.6r/min

額定水頭：358m

制造廠家：1號機組：東方電機股份有限公司2號、3號機組：通用電氣亞洲水電設備有限公司

2.2發電機基本參數

發電機型號：1號機組：SF80-14/5100 2號、3號機組：SF-J80-14/4864

額定功率：80MW

制造廠家：1號機組：東方電機股份有限公司2號、3號機組：通用電氣亞洲水電設備有限公司

3　水輪機調節系統模型

小天都水電站調速器采用安德里茨（中國）有限公司提供的微機調速器。

該調速器調節器采用PID調節，并網工況下有頻率調節、開度調節和功率調節三種模式，起閉環自動調節作用的各主要環節如圖1所示。

圖1　傳遞函數

4　聯網轉孤網模式控制策略

4.1跳閘邏輯

原設計中，“115%轉速+主配拒動信號+空載開度以上”的實現并不合理，由于機組在甩負荷過程中，即使主配是正常動作，三條件仍有滿足的可能。

如圖2所示，當機組轉速大于115%時，即處于a和c之間，這樣當機組轉速開始下降但仍然高于115%時，由于調速器PID調節特性和空載開度的設置，這時主配壓閥位置不一定在關位（例如t2時間或b點），而導致誤判為主配壓閥拒動，就會造成機組緊急停機出口動作。即使在上升區間，即a和b之間，如果頂點就在115%附近，也會出現主配壓閥位置不在關位的情況。

圖2　甩負荷時三參數變化示意圖

圖3　1號機組靜態試驗波形圖

圖4　甩負荷20MW試驗波形圖

所以機組在甩負荷過程中，會緊急停機，從而達不到對孤網連續供電的目的。改造如下：

a）調速器機柜輸出的主配拒動信號只報警，不作用于跳閘；

b）由電柜判斷主配拒動信號，該判據采用主配位移+有偏差（指令與反饋之間）作為主配拒動判據。即當主配開度給定與主配開度偏差絕對值超過10%時（具體數值根據現場實驗確定），延時0.8s，調速器電柜將輸出主配拒動信號作用于跳閘。

4.2調速系統轉孤網的判據

當并網狀態下頻率偏差大于±0.5Hz時（以電網正常運行狀態下的真實頻率不會大于±0.5Hz為前題）,延時0.3s，系統自動切換至孤網模式。

4.3孤網模式下機組的穩定運行控制策略

在孤網模式下，調速器實際的運行狀態為負載態下的頻率模式，此時調速器的調節目標為頻率給定值，默認為50Hz，即機組頻率與50Hz比較，偏差量作為轉化為開度調節量。聯網轉孤網模式時，運行PID自動切換為孤網PID。

5　靜態試驗（以1　號機組為例）

小天都水電站1號機組，靜態試驗實測出1號機組主配開度開方向最大為8.4%，關方向最小為-19.6%，導葉不動時主配零點位置為0左右。因此對主配給定進行限幅：在調速器程序中對1號機組主配開度給定限幅為最小-20%，最大為9%。當主配開度給定與主配開度偏差絕對值超過10%，延時0.8s，調速器程序將輸出“主配拒動”信號給機組LCU。經過靜態試驗證實，當主配拒動時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　動態試驗（以1　號機組為例）

6.1甩25%負荷（20MW）時錄波數據（如圖4）

當手動斷開機組出口斷路器時，調速器功率下降，轉速上升，轉速迅速超過101%Ne，延時0.3s，機組迅速進入孤網運行模式且能夠跟蹤100%Ne轉速穩定運行。

甩50%負荷（40MW）時錄波數據如圖5：

圖5　甩負荷40MW試驗波形圖

圖6　甩負荷60MW試驗波形圖

6.2甩75%負荷（60MW）時錄波數據（如圖6）

通過曲線可以看出，甩負荷75%時，最高轉速已超過115%，此時機組可以順利進入孤網模式，機組沒有因一級過速誤動跳閘。

7　結束語

位于電網特殊位置的電廠，對系統的穩定性起著非常重要的作用。但在實際中，由于諸多方面的原因，只有在系統故障后才能知曉其薄弱環節。此方案在小天都水電站聯網轉孤網功能上的成功應用，證明了該方案很好地滿足了電網的要求，具有很好的調速器運行模式轉換效果。

[1]GB/T11805-2008水輪發電機組自動化元件（裝置）及其系統基本技術條件[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，從事自動化相關設備的管理工作。