CN107492913A - 孤网电站pms功率管理系统 - Google Patents

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张学忍
王玉恒
许铁岩
马翼
孙鹏
尹菲
林枫
李伟顺
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Abstract

本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种孤网电站PMS功率管理系统。该PMS功率管理系统通过与发电机组、同期保护、励磁及中压负载开关柜的信号连接实现功率分配及减载功能；在PMS电网频率及功率控制中，外环通过频率反馈实现对机组输出功率的控制，内环通过功率及机组转速反馈调节机组输出及转速PMS功率管理系统能够控制不同型号的发电机组组成的孤立电网，且机组数量不受限制，能够实现有功功率、无功功率分配，对频率与电压同时进行调节；减载功能能够计算出所需切除的负荷量，实现精确控制；控制周期与减载周期短，控制精度更高；减载功能包括低频、备用功率不足及机组跳机减载，能够精确计算出所需切除的负荷量。

Description

孤网电站PMS功率管理系统
技术领域：
本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种孤网电站PMS功率管理系统。
背景技术：
对于远离大电网的地区，建设孤网电站成为首选。由两台及以上发电机组组成的孤网电站，需要将电网负荷在多台燃气轮机机组之间进行分配，由于现场负载类型复杂多样，孤网电站相对容量较小，单机功率较大的设备占电网容量的比重较大，在某个发电机组故障停机或大设备启停时会对电网造成较强的冲击，造成电网电压、频率剧烈波动，有可能对其它用电设备造成损坏，严重时会造成整个电网崩溃，对现场安全构成极大威胁，同时造成重大经济损失。因此需要PMS功率控制系统用于完成负荷分配并维持电网稳定。
一般的功率管理系统仅对电网上有功负荷在运行中的机组之间进行平均分配，并在电网出现异常时将一定的负荷切除，如果电网仍不能恢复正常，再继续切除一定的负荷。另外一种功率管理系统是利用发电机组控制系统之间的通讯实现的，这种方式要求机组控制系统为同一厂家的产品，并且要实现减载功能，每套机组控制系统都需要接入同样的负荷信号，不但成本高而且系统实现复杂。我们设计的PMS功率管理系统是位于发电机组控制系统之上的一套控制系统，可同时控制不同厂家及型号的发电机组，被控机组数量没有限制，功能上不但可以实现有功功率及无功功率按比例分配，还可实现母线电压及频率调节，低频减载功能可根据频率值计算出所需切除负荷的大小，实现精确减载控制，同时还具有旋转备用余量不足减载、跳机减载功能。
发明内容：
本发明弥补和改善了上述现有技术的不足之处，解决包含多台发电机组的孤网电站功率分配及电网频率及电压波动等问题，设计开发了一套独立上位系统实现有功功率及无功功率按比例分配，控制电网频率及电压，利用减载功能维持电网稳定。可以大规模地推广和使用。
本发明采用的技术方案为：一种孤网电站PMS功率管理系统， PMS功率管理系统通过与发电机组、同期保护、励磁及中压负载开关柜的信号连接实现功率分配及减载功能；在PMS电网频率及功率控制中，外环通过频率反馈实现对机组输出功率的控制，内环通过功率及机组转速反馈调节机组输出及转速。
所述PMS功率管理系统能够控制不同型号的发电机组组成的孤立电网，且机组数量不受限制，能够实现有功功率、无功功率分配，对频率与电压同时进行调节；减载功能能够计算出所需切除的负荷量，实现精确控制；控制周期与减载周期短，控制精度更高。
孤网中发电机组的数量、型号与生产厂家不受限制，只要能够接收PMS控制信号都能够实现有功功率、无功功率分配，还能够对频率与电压同时进行调节。
所述减载功能包括低频、备用功率不足及机组跳机减载，能够精确计算出所需切除的负荷量，实现精确控制，同时由于控制周期短，控制精度更高，系统响应速度更快。
控制对象可以是不同型号甚至是不同厂家的发电机组；受控机组数量不受限制；控制周期小于20ms，减载控制周期小于5ms；控制器、电源、控制网络、通讯网络、关键输入输出全部采用了冗余设计。
本发明的有益效果：可使机组输出保持在合理的区间内，提高了系统经济性并可延长机组使用寿命；减小电网频率及电压波动对用电负荷的冲击，提高用电负荷使用寿命；有效避免由于系统频率及电压异常或机组跳机引起的电网崩溃，减少由于电网断电造成的经济损失及人员伤害。根据每台机组最大可带负荷所占电网总负荷的比例实现有功功率及无功功率按比例分配；通过对每台机组的输出功率及转速、无功功率及励磁电压进行控制实现对电网参数的控制；通过减载功能实现对电网出现异常时的保护，防止电网崩溃。
附图说明：
图1是PMS功率管理系统控制结构图。
图2是PMS电网频率及功率控制原理图。
具体实施方式：
图1是PMS功率管理系统控制结构图，通过与发电机组、同期保护、励磁、中压开关柜等的信号连接实现功率分配及减载等功能；图2是PMS电网频率及功率控制原理图，外环通过频率反馈实现对机组输出功率的控制，内环通过功率及机组转速反馈调节机组输出及转速。
PMS从电网获取参数，从发电机组控制系统获取当前输出功率、最大可输出功率，从励磁保护系统获取发电机输出有功功率、无功功率、电压、频率等参数。
功率分配，PMS根据电网上的参数与设定值进行比较，根据偏差计算出机组输出，然后根据机组最大输出功率在整个电网中所占比例分配功率。例如，有n台运行中的机组，最大输出功率分别为P1max、P2max…Pnmax，网上所需总负荷为P，则每台机组所应输出功率为：
功率调节，见图2，PMS根据电网参数反馈与设定值偏差计算机组输出，内环调节根据该值与机组转速进行输出与转速调节。
减载功能，建立负荷分级表，将所有中高压用电设备按照工艺重要程序划分为7个等级，将最先切除的负荷设定为1级，最重要的负荷设定为7级负荷。当电网频率低于减载设定值、网上旋转备用功率不足或有机组发生跳机时，PMS首先计算为了维持电网稳定所需切除的负荷大小，从负荷分级表中最低级别选择所要切除的负荷，如果所选负荷总功率和大于等于所要切除的负荷，执行减载程序，电网恢复稳定。
该PMS功率管理系统，主要用于对孤立电网的发电机组、用电负荷及电网参数进行监视、管理和控制。目的是为了保证在电网受到冲击或干扰的情况下机组仍能安全、可靠、经济地运行，不会因为用电设备或发电机组的正常或非正常启停造成电网频率、电压产生大的波动甚至电网崩溃。

Claims (4)

1.一种孤网电站PMS功率管理系统，其特征在于： PMS功率管理系统通过与发电机组、同期保护、励磁及中压负载开关柜的信号连接实现功率分配及减载功能；在PMS电网频率及功率控制中，外环通过频率反馈实现对机组输出功率的控制，内环通过功率及机组转速反馈调节机组输出及转速。
2.根据权利要求1所述的一种孤网电站PMS功率管理系统，其特征在于：所述PMS功率管理系统能够控制不同型号的发电机组组成的孤立电网，且机组数量不受限制，能够实现有功功率、无功功率分配，对频率与电压同时进行调节；减载功能能够计算出所需切除的负荷量，控制周期与减载周期短。
3.根据权利要求1所述的一种孤网电站PMS功率管理系统，其特征在于：孤网中发电机组的数量、型号与生产厂家不受限制，只要能够接收PMS控制信号都能够实现有功功率、无功功率分配，还能够对频率与电压同时进行调节。
4.根据权利要求1所述的一种孤网电站PMS功率管理系统，其特征在于：所述减载功能包括低频、备用功率不足及机组跳机减载，能够计算出所需切除的负荷量，同时由于控制周期短，控制精度更高，系统响应速度更快。
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