電力穩控系統在石化企業的應用

杜樹鑫

摘 要 穩控控制系統對整個系統的拓撲結構和潮流進行連續計算，并以事故發生前的狀態量和模擬量實時計算、動態更新切負荷交叉矩陣，用于高速切除負荷。相比于傳統的低周減載固定幾個頻段，低到某個頻段固定切多少負荷，穩控系統能使得發電機組與外網解列后快速過渡到平穩孤網運行狀態，確保電力系統安穩運行。

【關鍵詞】穩控系統 交叉矩陣 優先級 決策表

1 穩控系統簡介

穩控系統采用高精度的同步向量測量技術進行現場數據采集，當出現逆功率或在電網聯絡線N-2斷電時根據當時電網運行數據分級快速精確地切除相應當量的次要負荷，避免因發電和用電不平衡引起頻率降低從而造成的電網崩潰。

1.1 實時數據采集系統

穩控系統實時收集各站的運行數據和系統的拓撲結構，實時進行動態負荷跟蹤，依據動態跟蹤的系統運行網路拓撲結構，結合負荷重要性等級制定負荷平衡策略表，動態調整切負荷的執行策略表，來作為穩控系統的主要調節手段。

1.2 穩控動態分析控制系統

穩控系統主機首先根據實時收集上來的數據（各回路斷路器和刀閘的運行狀態、電源容量、負荷量）為穩控系統快速切除負荷進行數據準備。根據交叉矩陣算法步驟，在建立了完整的拓撲結構后，穩控主機對電源和負荷狀況進行實時評估，并預先對負荷切除的優先級和實際用電負荷功率進行分析，以及現有電源的供電容量和發電機備用容量來計算失去不同電源時應當切負荷的量。并將計算出來的結果保存在交叉矩陣策略表中。

2 負荷優先級

穩控系統根據負荷重要性的不同進行排序，優先選擇切除的負荷排在前面。此外，穩控系統還針對每個負荷定義了負荷優先級，優先級為0～6的整數，數值越高，表示該負荷優先切除。優先級為0的負荷為禁止切除的負荷。當多個負荷具有相同的優先級，則選擇排序靠前的負荷優先切除。

在穩控系統正常運行的過程中，用戶可以在SCADA HMI畫面上寫入自定義的負荷優先級，寫入操作如圖2所示。負荷優先級的有效數值為0/1/2/3/4/5/6，寫入數據以整數為宜，如果寫入值小于0或者大于6，作6處理，輸入帶小數點的數據，則根據四舍五入的原則處理，比如輸入2.5，則系統認定優先級為3。

3 負荷減載決策表

穩控系統會根據負荷的狀況和“需要切除的負荷量”判定切除多少負荷，以及切除哪些負荷。負荷的狀況包括：負荷的優先級、負荷的功率值、負荷的斷路器狀態。電力系統在出現N-2的當下，其模擬量處于暫態不穩定的階段，因此，穩控系統采用5秒之前的模擬量作為穩控的數據。圖2中，表格首列中指示了3種事故類型，包括：N-2、G3退出運行、G4退出運行，系統共計有15個負荷可供穩控切除。行與列的交叉組成了矩陣，該矩陣即為決策表。通過該矩陣，用戶可以直觀地查看決策表的狀態，并可據此更改負荷優先級，變化決策表。

4 結語

大型企業尤其是石油化工類企業，對供電持續性、穩定性要求很高，需為可靠獨立雙電源供電，再加上石油化工類企業生產過程中需要蒸汽，多數企業都配有自備發電廠，自備發電廠和外電網并網運行。當外網故障，發電機組與外網解列過渡到孤網運行，此時因外網解列系統出現供電缺口，運行發電機的發電增量不足以彌補供電缺口時，系統頻率開始下降，傳統方案是裝設低周減載將所帶負荷分批切除，但具體切除多少負荷只能是固定幾個頻段，低到某個頻段切多少負荷，不能根據實際負荷缺口，選擇最優化的切除方案，而且為了確保頻段時間形成可靠級差，每個頻段都需要增加時間級差，長時間低頻被動切除負荷，發電機組很難進入孤網穩定運行狀態，極易拖垮孤網運行的發電機組，造成系統徹底瓦解停電。

穩控系統可以實現實時檢測負荷情況，發電機組與外網解列過渡到孤網運行時能快速、精確、有序地切除部分用電負荷，以保證發電機組出力及用電負荷平衡，保證發電機組在孤網時的安全穩定運行，從而杜絕系統電網崩潰瓦解，確保企業有序生產。

參考文獻

[1]張文亮，周孝信，白曉民，湯涌. 城市電網應對突發事件保障供電安全的對策研究[J].中國電機工程學報，2008（22）：1-7.

[2]梁雙.城市電網供電安全判據的研究[D].北京：中國電力科學研究院，2009.

[3]崔艷妍.電網規劃綜合評價方法研究與應用[D].天津：天津大學，2008.

[4]華智明，張瑞林.電力系統[M].重慶：重慶大學出版社，1997.

[5]王兆安，黃俊.電力電子技術[M].北京：機械工業出版社，2003.

作者單位

中國石油錦州石化分公司 遼寧省錦州市 121000