流域梯級電站群下安全穩定控制系統的應用

蔣 立 偉， 侯 小 濤

(國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 雅安 625304)

流域梯級電站群下安全穩定控制系統的應用

蔣 立 偉， 侯 小 濤

(國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 雅安 625304)

流域電站安控切機策略的制定必須考慮到流域電站的安全運行，否則會在正常切機后導致下游水庫出線機端情況或需要緊急泄洪的情況發生。安全穩定控制系統的主要任務是，當電力系統發生某些故障時，按照預定的控制準則快速做出反應，采取必要措施避免事故擴大。安全、可靠穩定的安全穩定控制系統將為特高壓電網的安全穩定運行提供有力保障，能切實有效的在日益發展的四川電力系統中發揮重要作用。

流域電站；安全穩定；控制系統的功能；切機策略及措施

近年來，作為全國十三大水電基地之一的大渡河流域水電開發得到了飛速的發展，特別是大渡河流域梯級電站群也相繼投產發電，為了緩解川電外送的電力負荷壓力，四川相繼建成配合川電東送的電壓等級高、輸送距離長、輸送容量大的“四交流、四直流”的跨區域輸電線路陸續投入運行。為保證高壓輸電線路的安全穩定運行，電力系統中布置了多套安全穩定控制裝置來構成電網安全穩定運行的第二道防線。安全穩定控制裝置的安全性、可靠性、穩定性既影響著電力系統的安全穩定運行，又會影響到流域梯級電站的安全穩定、經濟運行，安控系統也對川電外送通道的輸送能力起到積極作用。本文以大渡河流域中下游梯級電站群和川電外送安控系統作為主要研究對象，對流域梯級電站群下安全穩定控制系統的應用作了簡要分析。

1 流域電站概況

電力系統運行的穩定性，是電力系統安全可靠運行的重要因素。安全穩定控制裝置是改善電力系統運行方式以提高系統穩定性的裝置，自國家實施西部大開發和川電東送以來，將西南地區水電資源輸送到中東部用電需求高地區顯得尤為重要，電力系統主干網結構越來越復雜，接入系統的高電壓等級電廠越來越多，線路輸送功率越來越高，送電端對受電端的影響也越來越大，這樣就對電網的安全穩定運行提出了更高的要求。

瀑布溝水電站為梯級電站群最上級，深溪溝水電站接瀑布溝水電站的尾水，枕頭壩一級水電站在最后一級。

(1)瀑布溝水電站在最上級，是川電東送安全穩定控制系統中的一個子站，也是流域集群電站的總站。瀑布溝水電站位于四川省漢源與甘洛兩縣交界處、大渡河中游。瀑布溝水電站裝有6臺單機600 MW水輪發電機組，總裝機3 600 MW，多年平均發電量147.9億kWh。水庫總庫容53.9億m3，具有不完全年調節能力。500 kV開關站通過4回線路輸送至東坡變電站。

(2)深溪溝水電站位于中間一級，位于瀑布溝下游14公里，為瀑布溝水電站的反調節電站，水庫總庫容3.2億m3，為日調節水庫。瀑布溝電站發電流量通過徑流時間約12分鐘時間到達深溪溝水庫。電站裝設4臺單機容量為165 MW的軸流轉槳式水輪發電機組，總容量為660 MW。深溪溝水電站以單回500 kV出線接至瀑布溝500 kV開關站。

(3)枕頭壩一級水電站在最后一級，電站安裝有4臺電機180 MW的軸流轉槳式水輪發電機組，總裝機容量為720 MW，枕頭壩一級水電站以單回500 kV線路接至深溪溝水電站，通過深溪溝再送至瀑布溝500 kV開關站。

整個布坡潮流斷面送出的最大容量可達到4 980 MW，為了充分發揮瀑布溝水庫的庫容較大且調節能力強特點，在正常情況下，流域梯級電站水庫統一調度，以保證日調節水庫深溪溝、枕頭壩的入庫、出庫平衡，實現梯級流域電站群水庫優化經濟運行。

2 瀑布溝安全穩定控制系統的功能

2.1 流域電站安控系統結構

瀑布溝水電站安全穩定控制系統由瀑布溝水電站、枕頭壩水電站、深溪溝水電站、東坡變電站、桃鄉變電站、尖山變電站的安控及其通道的總稱。其中瀑布溝水電站安控裝置既是德陽安控系統、川電東送安控系統、復奉-賓金安控系統、復龍-錦屏安控系統的四川網內切機執行站，也分別受譚家灣安控裝置、洪溝安控裝置、資陽安控裝置、瀘州安控裝置的切機命令，又是瀑布溝水電站安控裝置、枕頭壩水電站安控裝置、深溪溝水電站安控裝置所構成流域梯級電站群安控系統的主站。地理接線示意圖及安控系統布置結構見圖1。

圖1 地理接線示意圖及安控系統布置圖

2.2 流域電站安控系統功能

(1)瀑布溝電站安控裝置判別瀑布溝電站4回出線運行方式及故障情況，按控制策略聯切瀑布溝電廠機組。并接受執行東坡變電站安控裝置、譚家灣變電站安控裝置、洪溝變電站安控裝置、資陽變電站安控裝置、尖山變電站安控裝置、瀘州變電站安控裝置、桃鄉變電站安控裝置發來的切機命令并執行，以及向以上各站發送流域電站群各站可切機組功率信息；瀑布溝站安控系統可向枕頭壩水電站、深溪溝水電站發送全切機組命令；瀑布溝兩套安控裝置為并列運行方式。

(2)枕頭壩水電站安控裝置向瀑布溝電站安控裝置上送可切機組功率信息；接收瀑布溝電站安控裝置發來的全切命令并執行；兩套安控裝置為并列運行方式。

(3)枕頭壩水電站安控裝置向瀑布溝電站安控裝置上送可切機組功率信息；接收瀑布溝電站安控裝置發來的全切命令并執行；兩套安控裝置為并列運行方式。流域梯級電站及安控系統功能見圖2。

圖2 流域梯級電站及安控系統功能

3 安控系統切機策略及措施

3.1 安控系統切機策略

對于流域梯級電站群的安控裝置切機來說，瀑布溝安控系統作為四川電網安全穩定運行的重要組成部分，瀑布溝安控系統在相關電網發生故障時按照主站發來的切機命令執行來切除對應電站的可切機組。為了在電網發生故障時快速切除故障，在滿足電力系統電網需求的情況下，該流域梯級電站安控切機必須遵循以下原則：

(1)在瀑布溝電站安控系統接收到外部切機命令執行時，枕頭壩全站機組和深溪溝全站機組等效為瀑布溝的2臺機組，切機順序為枕頭壩、深溪溝、瀑布溝。

(2)切機時執行原則為枕頭壩全切、深溪溝全切、瀑布溝切機順序為1、2、3、4、5、6號機組。

綜合考慮梯級電站切機原則和電網結構的實際情況，最終設置瀑布溝電站安控切機原則如下：

(1)所有切除機組均按照容量過切原則執行，瀑布溝安控系統總體可將枕頭壩全廠機組看做瀑布溝的一臺機組，深溪溝相同也看成瀑布溝的一臺機組，此時整個電站群等效為8臺機組。那么此時優先級的設定見表1。

(2)枕頭壩電站和深溪溝電站將所有可切除機組的信息上送至瀑布溝主站，允切壓板未投入或機組停機態下機組不可切除。當按照故障切除容量切機時，枕頭壩電站和深溪溝電站全切均按照容量過切原則執行，瀑布溝電站保留一臺機組不被切除。

3.2 安控系統策略分析

瀑布溝電站作為流域梯級電站群的主站，根據電力系統故障類型和相應電站對應的切機方式；假如以現在固定化的切機順序不變，那么在實際電站運行時存在一定的風險，將無法滿足梯級電站安全、穩定運行要求；另外加之水庫調節能力的限制，會導致日調節庫容電站出現緊急泄洪和水庫漫壩的發生。

當枕頭壩電站機組全部滿負荷運行且所有機組均投允切壓板，深溪溝機組全部滿負荷運行且所有機組均投允切壓板，此時枕頭壩庫區水位620 m。深溪溝庫區水位658 m，此時電力系統故障時，當瀑布溝此時收到切機容量為1 000 MW時，同時切除枕頭壩和深溪溝兩站全部機組，瀑布溝機組不切，此時枕頭壩瞬間減少負荷720 MW，等同于水庫流量瞬間增加1 320 m3/s，此時枕頭壩瞬間減少負荷66 MW，等同于水庫流量瞬間增加2 400 m3/s，此時枕頭壩和深溪溝電站應進行緊急緊急泄洪和告知瀑布溝減少負荷措施來控制水位。

4 結 語

流域電站安控切機策略的制定必須考慮到流域電站的安全運行，否則會在正常切機后導致下游水庫出線機端情況或需要緊急泄洪的情況發生。安全穩定控制系統的主要任務是，當電力系統發生某些故障時，按照預定的控制準則快速做出反應，采取必要措施避免事故擴大。安全、可靠穩定的安全穩定控制系統將為特高壓電網的安全穩定運行提供有力保障，能切實有效的在日益發展的四川電力系統中發揮重要作用。

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TV212.4；[TM622]；TL503.6

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1001-2184(2017)05-0121-03

2017-09-29

蔣立偉(1966-)，男，廣西全州人，工程師，學士，從事水電站技術與管理工作；

侯小濤(1986-)，男，吉林榆樹人，助理工程師，學士，從事水電站運行維護技術與管理工作.

(責任編輯卓政昌)