頻率協(xié)控系統(tǒng)在桐柏抽蓄電廠的應(yīng)用

宋興樂，李雪強(qiáng)

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái)317200）

0 引言

為保障特高壓直流電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，華東電網(wǎng)以解決特高壓直流故障大功率沖擊所帶來的頻率穩(wěn)定問題為核心，構(gòu)建頻率緊急協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，主要由協(xié)控總站、多直流協(xié)調(diào)控制、安控抽蓄切泵、精準(zhǔn)負(fù)荷控制4大部分組成。其中，桐柏抽蓄電廠頻率協(xié)控系統(tǒng)作為華東電網(wǎng)頻率緊急協(xié)調(diào)系統(tǒng)的抽蓄控制執(zhí)行子站，主要負(fù)責(zé)處理各抽蓄電廠的信息，當(dāng)發(fā)生直流功率缺額時(shí)，執(zhí)行抽蓄主站的切泵命令。

1 頻率協(xié)控系統(tǒng)說明

桐柏抽蓄電廠是華東電網(wǎng)頻率緊急協(xié)調(diào)控制的重要組成部分，華東電網(wǎng)抽蓄切泵控制系統(tǒng)（圖1）由抽蓄主站、抽蓄子站兩大部分組成。

圖1 華東電網(wǎng)抽蓄切泵控制系統(tǒng)總體架構(gòu)

當(dāng)發(fā)生特高壓直流故障時(shí)，協(xié)控總站將故障信息和需切泵控制量發(fā)送至抽蓄主站，抽蓄控制主站按不同故障對(duì)應(yīng)的水泵控制順序，依次切除（過切為止），并將指定的切泵命令發(fā)送至抽蓄子站進(jìn)行切除。

抽蓄切泵控制系統(tǒng)通信架構(gòu)及信息交互如圖2所示。

圖2 華東電網(wǎng)抽蓄切泵控制系統(tǒng)站間信息交互

2 SCS-500 E穩(wěn)控裝置配置

監(jiān)測(cè)2回出線及1～4號(hào)機(jī)組的運(yùn)行情況；將本站1～4號(hào)機(jī)組有功功率（功率為正表示抽水，功率為負(fù)表示發(fā)電）、允切及優(yōu)先級(jí)信息上送至抽蓄主站，接收抽蓄主站指定切機(jī)命令；本地檢測(cè)2回線路電壓（頻率），實(shí)現(xiàn)低頻切機(jī)功能。

桐柏抽蓄電廠現(xiàn)有4臺(tái)機(jī)組，只參與前兩輪切泵動(dòng)作，動(dòng)作優(yōu)先級(jí)見表1。

表1 動(dòng)作優(yōu)先級(jí)

桐柏抽蓄電廠頻率協(xié)控系統(tǒng)設(shè)備配置有：2面穩(wěn)控主機(jī)柜（安裝在繼保室）、2面穩(wěn)控從機(jī)柜（安裝在地下廠房2號(hào)機(jī)旁）、1面通信接口柜（安裝在中控樓通信機(jī)房），配備兩套SCS-500 E分布式穩(wěn)定控制裝置。

2.1 低頻切泵功能

低頻功能的判別元件為出線1（桐蒼5419線）及出線2（桐巖5420線）的三相電壓（頻率）。

判據(jù)如下：

注：

若兩出線的頻率變化率 -df/dt≥ d（f/t）b1，則認(rèn)為由于負(fù)荷反饋，高次諧波，電壓回路接觸不良等原因引起頻率變化異常，閉鎖低頻功能。

低頻動(dòng)作后，按定值整定臺(tái)數(shù)切除機(jī)組。邏輯框圖如下：

圖3 低頻動(dòng)作邏輯

低頻判斷原則如下：

（1）兩回出線低頻判斷取與邏輯，需同時(shí)滿足動(dòng)作條件。

（2）一回出線檢修則只以另一回判斷低頻。

（3）低頻各輪次切水泵出口定值設(shè)定為臺(tái)數(shù)，順序按優(yōu)先級(jí)定值執(zhí)行。

（4）低頻切泵控制策略定值如表2。

表2 低頻切泵控制策略定值

2.2 收指定切水泵命令

本站上送水泵運(yùn)行狀態(tài)、有功功率、允切信息及切除優(yōu)先級(jí)，由切泵控制系統(tǒng)主站統(tǒng)一決策本地切除哪臺(tái)水泵。本地收到切泵控制系統(tǒng)主站切除指定××水泵命令，結(jié)合本地頻率確認(rèn)，切除相應(yīng)水泵，如5 s內(nèi)頻率確認(rèn)仍不滿足，則認(rèn)為命令無效，不再執(zhí)行。

抽蓄主站收到切泵子站每臺(tái)機(jī)組優(yōu)先級(jí)，結(jié)合本地切泵優(yōu)先級(jí)定值如：“××站優(yōu)先級(jí)為1的水泵切除優(yōu)先級(jí)”，根據(jù)既定策略切除指定水泵，優(yōu)先級(jí)范圍為0～4，設(shè)為0的不可切。

當(dāng)“遠(yuǎn)方命令切泵功能壓板”退出時(shí)，上送主站機(jī)組允切狀態(tài)全部置為不允切。

2.3 判斷機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的判據(jù)

（1）采集機(jī)組高壓側(cè)

桐柏抽蓄電廠主機(jī)A/B柜位于繼保室，主機(jī)A/B柜信號(hào)分別采集于銅蒼5419線CT=14 S+JF01-T3.2（=14 S+JF02-T3.1）和 桐 巖 5420 線 CT=15 S+JF01-T3.2（=15 S+JF02-T3.1），在上送機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)至抽蓄切泵主站時(shí)，桐柏抽蓄子站穩(wěn)控裝置根據(jù)機(jī)組運(yùn)行有功功率正負(fù)，判斷機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，如有功功率為正（即此時(shí)運(yùn)行于抽水狀態(tài)）且允切壓板投入，則上送實(shí)際功率值，并置可切；如有功功率為負(fù)（即此時(shí)運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)）或允切壓板退出，則上送實(shí)際功率值，置不可切。

（2）采集機(jī)組低壓側(cè)

桐柏抽蓄電廠從柜A/B柜電壓信號(hào)分別采集于1～4 號(hào)機(jī)機(jī)端 PT（=0×U+AJ11～13-T001/T002），從柜A電流信號(hào)采集于1～4號(hào)機(jī)機(jī)端CT（=0×U+SP32-T21～23），從柜B電流信號(hào)采集于1～4號(hào)機(jī)機(jī)端CT（=0×U+SP31-T51～53）。

在上送機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)至抽蓄切泵主站時(shí)，抽蓄子站穩(wěn)控裝置根據(jù)機(jī)組運(yùn)行有功功率正負(fù)，判斷機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，如有功功率為負(fù)（即此時(shí)運(yùn)行于抽水狀態(tài)）且允切壓板投入，則上送實(shí)際功率值、但功率方向取正向（表示抽水狀態(tài)），并置可切；如有功功率為正或允切壓板退出，則上送實(shí)際功率值、但功率方向取負(fù)向（表示發(fā)電狀態(tài)），并置不可切。

通信接口柜位于中控樓通信機(jī)房

（3）機(jī)組啟停過程判斷

考慮機(jī)組啟停過程可能出現(xiàn)的波動(dòng)，抽蓄子站穩(wěn)控裝置需要判斷機(jī)組啟停狀態(tài)，在此狀態(tài)下，機(jī)組不可切。機(jī)組啟停過程的判別，通過門檻功率延時(shí)確認(rèn)（5～10 s）。

4）電流極性適應(yīng)

考慮抽蓄電站采集機(jī)組電壓電流接入點(diǎn)無法統(tǒng)一，桐柏抽蓄子站設(shè)定功率方向選擇定值見表3。

表3 桐柏抽蓄子站設(shè)定功率方向選擇定值

0表示機(jī)組運(yùn)行于抽水狀態(tài)時(shí)，功率為正。

1表示機(jī)組運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，功率為負(fù)。

其他值無效，認(rèn)為機(jī)組不可切，且上送主站功率清0。

2.4 收命令切泵與低頻切泵的配合原則

（1）在不同啟動(dòng)周期內(nèi)，收命令切泵與低頻切泵為兩次獨(dú)立事件，控制措施獨(dú)立。

（2）在同一啟動(dòng)周期內(nèi)，若先收命令切泵，再低頻切泵動(dòng)作，則按照“疊加控制”的原則，即總的切泵臺(tái)數(shù)為“收命令切泵臺(tái)數(shù)+低頻切泵水泵臺(tái)數(shù)”。

（3）在同一啟動(dòng)周期內(nèi)，若本地低頻切泵先動(dòng)作后，再收遠(yuǎn)方命令切泵，直接切除遠(yuǎn)方命令指定的水泵。

（4）在同一啟動(dòng)周期，收遠(yuǎn)方命令切泵動(dòng)作后，再次收到遠(yuǎn)方指定切泵命令，追加切除，主站邏輯不會(huì)重復(fù)切除同一臺(tái)機(jī)。

（5）只有在機(jī)組處于投運(yùn)狀態(tài)、抽水狀態(tài)、穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)且允切壓板投入時(shí)，才可以切除，見圖4。

2.5 裝置投入與退出

2.5.1 裝置投入步驟

（1）合上裝置屏后總電源空開。

（2）合上PT空開。

（3）檢查裝置前面板上有無異常燈亮。

（4）投入需要的各功能壓板。

圖4 機(jī)組可切條件

（5）投入通道壓板（通道不一致告警燈亮），主站投入通道壓板后告警消失。

（6）投入直流調(diào)制、閉鎖直流出口允許壓板（主站）。

2.5.2 裝置退出步驟

（1）退出直流調(diào)制、閉鎖直流出口允許壓板（主站）。

（2）退出通道壓板（通道不一致告警燈亮），主站退出通道壓板后告警消失。

（3）退出其他所有功能壓板。

（4）斷開裝置PT空開。

（5）檢查PLC屏上電氣量。

（6）斷開裝置主屏后總電源空開。

3 頻率協(xié)控系統(tǒng)試驗(yàn)

3.1 頻率協(xié)控系統(tǒng)桐柏抽蓄子站機(jī)組開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)

為配合華東網(wǎng)調(diào)頻率緊急協(xié)控系統(tǒng)沖擊性驗(yàn)證試驗(yàn)，在華東電網(wǎng)頻率協(xié)控系統(tǒng)桐柏抽蓄子站進(jìn)行機(jī)組開關(guān)GCB傳動(dòng)試驗(yàn)，驗(yàn)證頻率協(xié)控系統(tǒng)跳機(jī)組GCB開關(guān)回路的完整性及可靠性。

試驗(yàn)應(yīng)滿足的條件：①機(jī)組停機(jī)備用，②機(jī)組換向閘刀分位且操作電源已拉開，③機(jī)組勵(lì)磁變低壓開關(guān)ECB拉開并搖至“檢修”位置，④防止主變冷卻水停用措施已實(shí)施，⑤頻率協(xié)控系統(tǒng)各裝置上電。

開關(guān)本體跨越連鎖條件（現(xiàn)地合GCB），投入頻率協(xié)控系統(tǒng)主柜A/B套試驗(yàn)壓板，對(duì)于機(jī)組投入相應(yīng)機(jī)組GCB跳閘壓板，退出機(jī)組其他壓板，投入頻率協(xié)控系統(tǒng)相應(yīng)機(jī)組跳閘出口壓板及允切壓板。

3.2 抽水切泵試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)措施

桐柏抽蓄子站各機(jī)組開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)已完成并驗(yàn)收合格后，將系統(tǒng)移交華東網(wǎng)調(diào)進(jìn)行功能性演練，桐柏電廠第一套及第二套抽蓄子站信號(hào)狀態(tài)移交現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)指揮，有關(guān)試驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行操作和故障處理一并由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)指揮負(fù)責(zé)進(jìn)行，相關(guān)操作指令由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)指揮直接發(fā)令給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行值班人員。

將桐柏電廠兩套抽蓄子站投入跳閘狀態(tài)，投入3號(hào)機(jī)組允切壓板、跳閘出口壓板，其余機(jī)組允切壓板、跳閘出口壓板處于退出狀態(tài)。進(jìn)一步確認(rèn)桐柏電廠2套抽蓄子站裝置“收命令切機(jī)本地頻率確認(rèn)定值”整定為50.5 Hz。

（2）試驗(yàn)步驟

1）將3號(hào)機(jī)-300 MW抽水方向開機(jī)。

2）系統(tǒng)頻率滿足 50±0.05 Hz。

3）3號(hào)機(jī)切泵動(dòng)作停機(jī)。

4）值守人員向華東網(wǎng)調(diào)匯報(bào)抽蓄切泵動(dòng)作情況。

5）運(yùn)維負(fù)責(zé)人組織現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)檢查。

檢查桐柏頻率協(xié)控系統(tǒng)子站監(jiān)控及現(xiàn)地信號(hào)是否正確。

檢查桐柏抽蓄子站3號(hào)機(jī)組保護(hù)裝置狀態(tài)是否正確。

檢查桐柏抽蓄子站3號(hào)機(jī)組現(xiàn)地信號(hào)狀態(tài)，復(fù)歸信號(hào)。

6）oncall人員操作機(jī)組甩負(fù)荷檢查安全隔離措施。

7）桐柏電廠第一套及第二套抽蓄子站信號(hào)狀態(tài)移交華東分中心。

4 總結(jié)

桐柏協(xié)控系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試與切機(jī)實(shí)驗(yàn)，與華東電網(wǎng)頻率緊急協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備通信正常，裝置控制功能正確，響應(yīng)過程正確，傳動(dòng)過程正確，設(shè)備驗(yàn)收合格，已順利投入運(yùn)行，為華東電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行貢獻(xiàn)了一份力量。