關于奉節發電廠孤島安控裝置原理及應用

陳沖

（華電國際電力股份有限公司奉節發電廠，重慶 奉節 404600）

前言

重慶電網為提高電網穩定運行，特配置渝東北孤島安全穩定控制系統（簡稱渝東北孤島安控系統）。以保證九盤片區以及西南電網安全穩定運行。

一、電網系統

（一）九盤區域網架結構簡介

渝鄂背靠背工程北通道宜昌換流站投運后，渝側將形成萬縣～九盤～柔性直流換流站的鏈式電網結構。當發生萬縣～九盤雙回500kV 線路N-2 故障后，九盤地區形成孤島方式。九盤地區孤島主要由九盤地區、橫路電廠（奉節發電廠）、宜昌柔直組成。

九盤區域網架結構圖

（二）九盤變電站接線圖

九盤變電站總共有500kV 系統、220kV 系統、35kV 系統組成。其中500kV 系統采用2/3 接線方式，500kV 系統與萬州變電站、橫路電廠（奉節發電廠）、龍泉變電站相連。200kV 系統采用雙母接線方式，220kV 系統與度云、度盤等相連、35kV 系統采用單母接線方式，35kV 系統帶奉節區域負荷。三個系統通過兩臺分裂變壓器相互聯系。如圖：

（三）渝東北孤島安控裝置系統構成

渝東北孤島安控系統是九盤站渝東北孤島安控裝置、云陽站渝東北孤島安控裝置、渡口壩電站渝東北孤島安控裝置、橫路電廠渝東北孤島安控裝置、萬縣站交流協控裝置、奉節站渝東北孤島安控裝置、巫溪站渝東北孤島安控裝置、旱坪站渝東北孤島安控裝置、鐵甲站渝東北孤島安控裝置以及相關通道的總稱。

（四）渝東北孤島安穩通道聯系圖

渝鄂背靠背工程北通道孤島安穩系統由 500kV 九盤變、220kV 渡口壩電廠、220kV 云 陽變、500kV 橫路電廠組成，同時九盤變孤島裝置與九盤西南交流協控子站、宜昌換流站交 流側安控裝置、資陽變西南系統保護切機協控主站、萬縣西南交流協控子站裝置通信，進行 信息交互。北通道孤島安穩系統通道聯系圖如下圖所示：

（五）渝東北孤島安控系統功能

渝東北孤島安控系統的主要功能包括萬盤斷面斷開聯切功能、220 千伏渡云及渡盤線過載功能、配合主網安控功能、發送孤島標志功能。

具體控制策略為：

功能一：萬盤斷面斷開聯切功能

檢測到萬盤斷面斷開，且220 千伏渡云-渡盤線合環運行時，執行以下措施：

聯切橫路電廠機組、聯切九盤站雙主變中壓側并開放渡盤、渡云線過載功能

當九盤主變下網功率+渡盤線送九盤功率>渡盤線允許功率門檻值時采取聯切負荷措施，聯切負荷命令無延時出口，聯切負荷量為：九盤主變下網功率+渡盤線送九盤功率-渡盤線允許功率。

當九盤主變上網功率+渡云線送云陽功率>渡云線允許功率時采取聯切機組措施，切機命令無延時出口，切機量為：九盤主變上網功率+渡云線送云陽功率-渡云線允許功率，切機對象為兩旱線和中巫線，優先切兩旱線。

功能二：220 千伏渡云、渡盤線過載功能

500 千伏萬盤斷面斷開且220 千伏渡盤-渡云線合環運行時，開放渡盤線過載延時切負荷、渡云線過載延時切機功能，過載分兩輪且具有冬季及夏季過載定值，切機對象為兩旱線和中巫線，優先切兩旱線。

功能三：配合主網安控功能

將萬盤斷面斷開導致的主網功率不平衡量發送至九盤交流協控裝置或資陽站川電東送安控裝置，用于調制三大直流或德寶直流或切四川機組，確保主網頻率穩定。功率方向為萬縣送九盤時，功率不平衡量送至資陽站川電東送安控裝置；九盤送萬縣時，功率不平衡量送至送九盤站交流協控裝置。功率不平衡量計算公式為：以萬縣送九盤功率為例，220千伏渡盤線、渡云線合環運行時，功率不平衡量P=“萬盤線送九盤功率”+“九盤主變上網功率”+“聯切負荷功率”（或“-聯切220 千伏機組并網線功率”），220 千伏渡盤線、渡云線解環運行時，功率不平衡量P=“萬盤線送九盤功率”。

功能四：發送孤島標志功能

無論220 千伏渡盤線、渡云線是否合環運行，檢測到500 千伏萬盤斷面斷開，發送孤島標志至宜昌換流站、九盤站交流協控裝置及資陽站川電東送安控裝置，宜昌換流站接收到孤島標志后閉鎖宜昌直流。

二、奉節發電廠安控裝置系統設計與應用

（一）安控裝置設備簡介以及屏面布置

奉節發電廠安控裝置按雙套系統設置，設安控主機A 柜、主機B 柜、從機A 柜、從機B 柜以及通信接口柜。每套裝置由1 臺PCS-992M 安控主機、1 臺PCS-992S 安控從機和為完成安控裝置與調度數據網的連接，相應的通信復接裝置PPCK97-Y01 安控網關機通訊一臺組成。A、B 雙套系統，互為主輔運行。兩套安全穩定控制裝置采用分布式布置，共組6 面屏：兩面主機屏放置于網絡繼電器室，2 面從機屏放置于電氣繼電器室，2 面通訊接口屏放置于通訊機房，安控網關機通訊柜，放置于網絡繼電室。

（二）橫路電廠500kV 系統主接線及發變組保護簡介

本廠 2×600MW 機組以 500kV 電壓等級接入系統，500kV 升壓站采用23 接線方式。電廠兩回出線接至奉節九盤 500kV 變電站，線路長度約5.8km。機組電氣主接線采用單元接線形式，發電機與主變壓器之間采用全連式離相封閉母線連接，高廠變、脫硫公用變和勵磁變通過離相封閉母線從發電機主變之間“T”接。

本廠發變組保護為國電南京自動化股份有限公司生產的 DGT801U 系列設備，共布置三面保護柜。電氣量主保護及后備保護均采用完全雙重化配置，兩套完整的保護分別獨立布置于不同的柜中保護所用的電氣量相互獨立，互不交叉；非電氣量保護與電氣量保護完全分開。其中 A 柜、B柜由一套 DGT801U-B 和一套 DGT801U-C 保護裝置組屏，DGT801U-B 提供發電機、主變、脫硫變、勵磁變電氣量保護，DGT801U-C 提供高廠變電氣量保護；C 柜由一套 DGT801U-F 保護裝置構成，提供發電機、主變、高廠變、脫硫及公用變非電氣量保護。

（三）安控裝置電流（CT）回路

500kV 線路CT 不采集，只采集發變組的CT。方式為：從發變組的高壓側套管CT 采集，A、B 兩套分別串接發變組保護柜后，由于故障錄波器接于發變組保護B 柜，因此需要要故障錄波改接至安穩從機B 柜后。

（四）安控裝置電壓（PT）回路

孤島安控裝置電壓回路取各機組主變高壓側3PT 電壓。A、B 兩套分別并接于發變組保護柜后。

（五）安控裝置保護跳閘接口

孤島安控裝置保護跳閘出口一共兩路。第一路A、B 從機柜接于各機組發變組保護屏C 柜，發變組C 屏在動作于發電機全停II。第二路A 屏接于#1 發變組5011、5012 出口開關第一跳圈、#2 發變組5023、5022 出口開關第一跳圈，B 屏接于#1 發變組5011、5012 出口開關第二跳圈、#2 發變組5023、5022 出口開關第二跳圈，直接跳閘開關。

（六）安控裝置電源

2 臺PCS-992M 安控主機裝置電源取至于網絡繼電室直流分屏，2 臺PCS-992S 安控從機裝置電源取至于6.9 米主機直流分屏。

（七）孤島安控裝置保護定值（見表1）

表1

（八）奉節發電廠安控裝置功能

1.檢測兩臺機組出力信息，并發送給九盤變孤島安全穩定控制主站；

2.接受九盤變孤島安穩裝置發送的切機命令并執行；

3.通過調度數據網將裝置的運行狀態、定值信息傳送至調度端管理系統，接收并執行調度端傳來的修改策略表和定值命令；

4.奉節電廠安控裝置是切機控制執行站，可接收九盤變孤島安控切機命令。裝置為每臺機組配置允許切壓板，當機組滿足投運且對應允許切壓板投入時，該機組成為可切機組。本站將機組可切、投運及出力信息上送九盤孤島安控，九盤孤島安控得到信息后，當系統發生聯網轉孤島時，依據斷面功率選擇切除本站機組，本站接收主站切指定機組命令。

5.當電網由聯網轉孤島運行時，檢測到220 千伏渡云-渡盤線合環運行且萬盤線負荷大于200MW 時，聯切奉節電廠運行機組（現采用的方式）。當檢測到電網由聯網轉孤島運行時，220 千伏渡云-渡盤線未合環運行，或者萬盤線負荷小于200MW 時，不切奉節電廠運行機組，此時運行機組可能出現發電負荷大于用電負荷，機組出現超速，機組跳閘后又可能出現廠用負荷不夠而造成廠用電中斷事故。

6.奉節發電廠安控裝置當兩臺機組同時投運狀態且電網由聯網轉孤島運行時，安控裝置會根據九盤安控裝置指令切除奉節發電廠兩臺機組其中功率大的一臺機組運行。（該邏輯是安控裝置原使用邏輯，現邏輯保留未投運）

（九）安控裝置異常及事故狀態處理

1.若安控裝置通道發生故障，應立即匯報調度申請退出與之對應的開關跳閘出口壓板，將轉換開關切至“檢修”位置，并通知檢修，要求及時處理。

2.微機保護裝置自檢出裝置插件故障時，根據面板上“運行”燈情況：如果安控裝置“運行”燈熄滅應立即申請調度退出與之對應的開關跳閘出口壓板，運行人員準確無誤地記錄液晶顯示器顯示的故障信息、出錯序號、硬件故障時間和出錯內容，打印硬件出錯報告，將轉換開關切至“檢修”位置，并通知檢修，要求及時處理。

3.面板上“PT 斷線”燈亮，表明PT(新的國標為TV)斷線，應立即通知檢修及時處理。若不能處理好該缺陷，應向調度申請退出該保護裝置之對應的開關跳閘保護壓板，將轉換開關切至“檢修”位置，并通知檢修，要求及時處理。

4.安控裝置動作跳閘時面板上的“跳閘”信號燈亮。值班員應及時做好燈光指示記錄和液晶顯示器的內容記錄（其內容包括：保護起動時間、保護起動至跳閘命令發出時間、起動元件序號、保護動作元件），并打印事故報告。

5.面板上“CT 斷線”燈亮，表明CT 回路斷線，應檢查核實CT 回路斷線，立即退出該保護裝置運行，并向值長和值班調度員匯報，在得到調到同意后將轉換開關切至“檢修”位置，并通知檢修，要求及時處理。

三、結論

綜上所述，投入孤島安控裝置運行尤為必要，能夠有效地提高系統安全可靠性，同時保證奉節發電廠機組可靠運行。