淺析孤網機組的控制策略

陳一龍

藍天環保設備工程股份有限公司

淺析孤網機組的控制策略

陳一龍

藍天環保設備工程股份有限公司

針對山西太谷恒達汽輪發電機組孤網運行的特點，制定了一次調頻和二次調頻功能相結合的控制策略。

孤網機組；一次調頻；二次調頻

引言

山西太谷恒達汽輪發電機組運行方式是孤網運行，兩臺機組并列運行且帶廠用電。針對大負荷沖擊和小負荷頻繁波動引起發電機周波波動帶來的風險，制定了一次調頻和二次調頻功能相結合的控制策略，增強孤網機組運行的穩定性。

1　孤網定義和特點

根據《中華人民共和國電力行業標準》規定，電網中最大單機容量小于總容量8%的電網，稱為大電網。反之，最大單機容量大于總容量8%的電網，稱為小網。孤立運行的小網，簡稱孤網，主要存在以下兩種情況：

（1）電網中有多臺機組并列運行，且最大單機容量大于總容量8%的，稱為小網。

（2）電網中只有一臺機組單獨運行，稱為單機帶負荷。

孤網機組最突出的特點，是將負荷控制轉變為頻率控制，從而保持電網的頻率在安全的范圍內。

2　控制策略

分析了孤網機組的特點，一方面制定以下控制策略，增強孤網機組運行的穩定性；另一方面使用浙江中控ECS-100控制系統作為DEH調速系統的平臺，滿足孤網機組所要求的靜態特性、良好的穩定性和動態響應特性，進而保證在廠用電負荷變化的情況下自動保持電網頻率的穩定。

2.1修改超速保護功能

當廠用設備停止時，機組甩負荷，轉速迅速上升，超速保護OPC動作，導致主汽調門迅速關閉，使機組功率下降盡快接近電網負荷。由于OPC動作后，液壓系統恢復需要一定時間，此時機組的轉速仍在下降，不但導致電網頻率大幅波動，而且導致機前主汽壓力大幅波動。為了保證機組安全，通過提高OPC保護定值，盡量避免電網頻率變化時出現OPC動作，動作定值按照功率負荷不平衡量來調整，由原來的3090r/min（103%）修改為3150r/min（105%）。

2.2新增一次調頻功能

一次調頻是指發電機組調速系統頻率靜態特性而增減發電機的出力所起到的調頻作用。當機組孤網運行時，廠用電負荷決定著發電功率，因此要將功率控制轉變成頻率控制，目的是穩定電網頻率。同時廠用電負荷量按照機組不等率轉化為相應的機組轉速量，實現功率控制。

太谷恒達發電機組是單閥控制進汽，一次調頻效果取決于調節閥流量特性。首先選取具有代表性的額定工況，得到修正系數，即調頻幅度與設定值的比值；其次確定一條修正曲線；最終得到一次調頻的頻差因子。新增一次調頻功能，是將調頻的頻差因子轉換成廠用電負荷信號，直接疊加在調節閥控制指令上，改變其開度，迅速增減機組負荷，快速響應電網頻率要求。

2.3新增二次調頻功能

二次調頻是指發電機組能提供足夠的可調整容量和調節速率，在允許調節的偏差下實時跟蹤頻率，實現系統頻率穩定的要求。廠用電負荷和發電功率不平衡時，電網頻率上升或下降且最終穩定在額定頻率上，由于兩者存在偏差，因此增加二次調頻功能，最終使電網頻率穩定在額定頻率。由轉速偏差經運算以調整功率定值，平衡廠用電負荷和發電功率，為了快速響應廠用電負荷變化和防止超調，對發電功率定值的變化速率加以限制，即轉速偏差增大時，變化速率增大，反之則變小。

2.4兩臺機組孤網運行方式

為了防止電網頻率變化時出現OPC保護動作，分別提高兩臺機組的OPC保護定值且定值各不相同，保護定值是3150r/min（105%）和3180r/min（106%）。同時為了機組的穩定運行，一臺機組處于閥控回路，一次調頻功能起主要作用，另一臺機組處于功控回路，二次調頻功能起主要作用。

2.5機組孤網運行的趨勢圖

機組運行過程中，電網發生6KV大型設備突然跳閘，功率在1秒內由23003KW下降至10930KW，突降12073KW，轉速由3002r/ min升至3140r/min，一次調頻和二次調頻功能共同起作用，使得轉速降至3003r/min，使電網頻率穩定在額定頻率允許范圍內，最終機組安全運行，見圖1。

圖1　孤網運行中轉速和功率的趨勢圖

3　結束語

山西太谷恒達汽輪發電機組孤網改造的成功，說明修改的超速保護功能、新增的一、二次調頻功能等控制策略起著關鍵性的作用。由汽輪機DEH系統自動控制機組負荷的增減，以適應負荷變化的需要，保證電網頻率的穩定運行，只有這樣，才不會對用電設備產生損害或者引發大規模停電等惡劣后果。

［1］張屹峰，李敏.孤網運行機組控制策略分析與設計［J］.山西電力，2011（3）.

［2］秦江平.孤網運行系統負荷控制策略探討［J］.廣西電力，2009（3）.

陳一龍（1981-），男，中級工程師，從事控制系統應用方面的工作。