燃?xì)獍l(fā)電機(jī)并機(jī)及孤島運(yùn)行控制系統(tǒng)

（大連格致自動(dòng)化有限公司，遼寧 大連 116000）

關(guān)鍵：孤島運(yùn)行；黑啟動(dòng)；假負(fù)載

在常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí),基本不考慮發(fā)電機(jī)孤島運(yùn)行的方式，但是海外項(xiàng)目國(guó)家電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較薄弱，對(duì)于發(fā)電機(jī)孤島運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷管理及廠用電運(yùn)行的方式提出了更高的要求，設(shè)計(jì)一套總體控制系統(tǒng)，保障整個(gè)場(chǎng)站電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行尤為重要。

一、系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)包括：一臺(tái)主控制柜、四臺(tái)燃?xì)鈾C(jī)組控制柜、一臺(tái)柴油機(jī)組控制柜、一臺(tái)ECS柜等,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)控制于一體。控制機(jī)組的啟停、分合閘、并機(jī)與解列、功率控制，采集機(jī)組參數(shù)，提供必備保護(hù)。人機(jī)界面可顯示發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式設(shè)定。可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的負(fù)荷管理功能，根據(jù)運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷情況自動(dòng)啟動(dòng)或者停止機(jī)組；可實(shí)現(xiàn)任何發(fā)電機(jī)組與母排的同步合閘控制；自動(dòng)管理假負(fù)載；管理和控制發(fā)電機(jī)進(jìn)出線柜斷路器，顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)，歷史趨勢(shì)。提供歷史報(bào)表打印，歷史報(bào)警查詢功能。并可以對(duì)低壓系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制；同站控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和接受指令執(zhí)行操作。

系統(tǒng)通過(guò)雙鏈路冗余網(wǎng)絡(luò)與主控柜、分控柜的主備PLC控制器進(jìn)行通訊，與低壓配電系統(tǒng)通過(guò)MODBUS TCP協(xié)議進(jìn)行通訊。系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)與PLC通訊的網(wǎng)絡(luò)為冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)一路網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)的無(wú)擾切換。

二、系統(tǒng)功能描述

（一）黑啟動(dòng)

發(fā)電機(jī)黑啟動(dòng)是電力系統(tǒng)從無(wú)電狀態(tài)到建立起正常供電狀態(tài)的過(guò)程,是電力系統(tǒng)運(yùn)行重要組成部分，只有黑啟動(dòng)完成后，電力系統(tǒng)的其他操作才能正常進(jìn)行。黑啟動(dòng)的步驟如下

1.母聯(lián)6斷路器一直閉合，其余所有斷路器處于斷開(kāi)狀態(tài)；

2.全場(chǎng)斷電情況下，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定電壓后，柴油機(jī)出線柜自動(dòng)合閘(SW5閉合)；

3.通過(guò)人機(jī)設(shè)置的優(yōu)選順序，啟動(dòng)優(yōu)1的燃?xì)鈾C(jī)組，當(dāng)機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和電壓穩(wěn)定后，閉合優(yōu)1機(jī)組的對(duì)應(yīng)斷路器，同時(shí)給I、II斷母聯(lián)負(fù)載供電。如果優(yōu)1的機(jī)組啟動(dòng)失敗，啟動(dòng)優(yōu)2的機(jī)組，當(dāng)優(yōu)2機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后會(huì)閉合出線柜斷路器，如果優(yōu)2機(jī)組也啟動(dòng)失敗，以此類(lèi)推，啟動(dòng)優(yōu)3、優(yōu)4的機(jī)組，假如4臺(tái)燃?xì)鈾C(jī)組都沒(méi)有啟動(dòng)，發(fā)出全部燃?xì)鈾C(jī)組啟動(dòng)失敗信號(hào)給站控系統(tǒng)，站控會(huì)觸發(fā)三級(jí)ESD。

4.有一臺(tái)燃?xì)鈾C(jī)組合閘，I、II斷母聯(lián)負(fù)載供電正常，母聯(lián)7會(huì)同步自動(dòng)合閘并機(jī)，系統(tǒng)控制負(fù)載向燃?xì)鈾C(jī)組轉(zhuǎn)移，以達(dá)到解列條件。

5.當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)移完成，SW5分閘，柴油機(jī)冷卻停車(chē)。

（二）負(fù)荷管理模式

1.在負(fù)荷管理模式下，系統(tǒng)將實(shí)時(shí)監(jiān)控負(fù)荷水平，為了避免頻繁發(fā)生黑啟動(dòng)和機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間輕載，設(shè)計(jì)假負(fù)載模式，觸發(fā)假負(fù)載程序，系統(tǒng)自動(dòng)投入或切除假負(fù)載，使系統(tǒng)負(fù)載百分比保持在一定數(shù)值(參數(shù)可設(shè)定)。

2.控制系統(tǒng)預(yù)判功能，需要啟動(dòng)的負(fù)載發(fā)出請(qǐng)求啟動(dòng)的信號(hào)，控制系統(tǒng)通過(guò)與站控系統(tǒng)得到即將投入的負(fù)載功率，計(jì)算出負(fù)載投入后機(jī)組功率情況(功率參數(shù)可設(shè)定),如可以滿足發(fā)電機(jī)一步帶載的要求，反饋給站控系統(tǒng)可以啟動(dòng)的信號(hào)，設(shè)備啟動(dòng)；如判斷啟動(dòng)負(fù)荷不滿足一步帶載要求，系統(tǒng)將首先切掉假負(fù)載，再進(jìn)行判斷，切掉假負(fù)載后功率低于最大值設(shè)定，設(shè)備啟動(dòng)；如切掉假負(fù)載后預(yù)測(cè)機(jī)組帶載率仍高于最大值設(shè)定，則啟動(dòng)第二臺(tái)發(fā)電機(jī)，進(jìn)行并機(jī)，第二臺(tái)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行后，反饋發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行信息，設(shè)備啟動(dòng)。在預(yù)判功能下，燃?xì)鈾C(jī)組的負(fù)載超過(guò)單臺(tái)機(jī)組容量最大值設(shè)定后，啟動(dòng)第二臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組,進(jìn)行并機(jī)運(yùn)行;當(dāng)多臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí),單臺(tái)發(fā)電機(jī)的負(fù)載率小于最小值設(shè)定時(shí)一臺(tái)機(jī)組停止運(yùn)行。

在負(fù)荷管理下，控制系統(tǒng)將會(huì)按預(yù)先設(shè)置好啟動(dòng)機(jī)組順序啟動(dòng)運(yùn)行，優(yōu)先機(jī)組首先合閘供電，根據(jù)負(fù)載的大小(設(shè)定同期投入和解列的功率百分比)，自動(dòng)啟動(dòng)或停止機(jī)組，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

（三）甩負(fù)荷模式

2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，單臺(tái)機(jī)組負(fù)載超過(guò)發(fā)電機(jī)組容量的95%或機(jī)組出現(xiàn)重故障，則觸發(fā)甩負(fù)荷動(dòng)作。

三、結(jié)語(yǔ)

此系統(tǒng)利用PLC強(qiáng)大的控制功能和冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)的控制和通訊網(wǎng)絡(luò)的無(wú)擾切換，提高了孤島電站系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。控制系統(tǒng)投用后運(yùn)行穩(wěn)定，減輕了運(yùn)行和維護(hù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。系統(tǒng)維護(hù)便利，功能可靠，受到用戶的肯定。