CN111181193A - 一种抽水蓄能电站厂用电优化控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，属于水力发电的技术领域。本发明的抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，是基于现有厂用电的电网结构进行的，具体步骤依次为厂内LCU单元监控厂用电各备用电源、各用电段及相应断路器开关的状态，判断是否需要启动备用电源，根据判断投入相应的10kV备自投功能、400V厂用电主盘备自投功能或者400V厂用电单控盘备自投功能，从而实现备份电源的切换。利用本发明的方法，可以避免人工操作备用电源的投入切换过程带来的人力成本和不能及时切换的问题，将分散的控制器和控制对象由LCU单元进行统一管理，降低了控制过程的复杂度提高了可靠性。

Description

一种抽水蓄能电站厂用电优化控制方法
技术领域
本发明涉及水力发电电力自动控制的技术领域，具体的是一种用在抽水蓄能电站上的厂用电控制方法。
背景技术
抽水蓄能电站具有调峰填谷、调频调相及事故备用功能，是解决电网调峰及安全可靠运行的有效手段。抽水蓄能电站的厂用电为厂内电气设备提供稳定、可靠的电源，以保障电力生产安全。在厂用电正常运作时，厂内电气设备的电源通常设置为来四台发电机组来提供。当四台机组均无法提供电源时，由10KV地区供电线电或者备用的柴油发电机提供应急电源。现有的厂用电控制系统，利用备自投功能可在供电异常状态下快速、准确地切换到备用的供电回路，从而实现短时间内恢复厂用电失电线路供电。
但是，现有厂用电控制系统难以实现长时间安全可靠运行。由于涉及到的电压等级较多，控制器和控制对象布置分散，导致系统的维护工作量大、维护时间长。在系统维护时，厂用电的备自投功能将会暂时退出，这影响了厂用电所携带的设备的安全稳定运行。这时为了恢复启动备自投功能，也避免不了人工干预。
发明内容
为解决背景技术中一个或者多个问题，本发明提出一种抽水蓄能电站厂用电控制优化控制方法，将厂用电分为三级进行控制，所有控制功能集成至抽水蓄能电站厂内公用LCU(发电站用于监控设备状态的现地控制单元)，由厂内的公用LCU对各电压等级的母线及相应开关状态进行监视，并对目标开关的分合闸进行控制(LCU自带有PLC控制器能对电气开关进行操作)。
具体技术方案如下：
一种抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，运行本方法的厂用电电网结构由用电母线I段II段III段所携带的相应负载、10kV备自投层电路、400V厂用电主盘备自投电路、400V厂用电单控盘备自投电路以及个线路上相应的进线开关、母联开关组成，前述相关的电气设备、用电线路及开关均受到抽水蓄能电站公用的现地控制单元电性控制；
该方法具体包括以下步骤：
S1.现地控制单元收集电网各段的负载、10kV备自投层电路、400V厂用电主盘备自投电路、400V厂用电单控盘备自投电路、各个开关的状态数据；
S2.现地控制单元根据步骤S1收集到的状态数据，判断10kV备自投层功能是否已经准备就绪；若是，则执行步骤S3；若否，则执行步骤S5；
S3.现地控制单元判断是否满足动作10kV备自投层功能的条件；若是，则动作10kV备自投层功能，然后执行步骤S4；若否，则执行步骤S5；
S4.现地控制单元判断10kV备自投层功能是否动作成功；若是，则执行步骤S5；若否，则执行步骤S8；
S5.现地控制单元根据步骤S1收集到的状态数据，判断400V厂用电主盘备自投层功能是否已经准备就绪；若是，则执行步骤S6；若否，则执行步骤S8；
S6.现地控制单元判断是否满足动作400V厂用电主盘备自投层功能条件；若是，则动作400V厂用电主盘备自投层功能，然后执行步骤S7；若否，则执行步骤S8；
S7.现地控制单元判断400V厂用电主盘备自投层功能是否动作成功；若是，则将结果返回给现地控制单元结束流程；若否，则执行步骤S8；
S8.现地控制单元根据步骤S1收集到的状态数据，判断400V厂用电单控盘备自投层功能是否已经准备就绪；若是，则执行步骤S9；若否，则将结果返回给现地控制单元结束流程；
S9.现地控制单元判断是否满足动作400V厂用电单控盘备自投层功能条件；若是，则动作400V厂用电单控盘备自投层功能，然后执行步骤S10；若否，则将结果返回给现地控制单元结束流程；
S10.现地控制单元判断400V厂用电单控盘备自投层功能是否动作成功；并且不论是否动作成功，均将结果返回给现地控制单元结束流程。
进一步地，在步骤S3、S6、S9中，现地控制单元分别根据电站10kV备自投电路、400V厂用电主盘备自投电路、400V厂用电单控盘备自投电路各自对应的母线带电状态、各自对应母线的进线开关及母联开关状态，来判断三个备自投电路各自是否满足启动条件。
更进一步地，在步骤S3中，相应的开关需满足状态条件为：I段进线开关、II段进线开关、III段地区电源进线开关远方控制且无故障，I-II母联开关、I-III母联开关、II-III母联开关远方控制且无故障。
再进一步地，在步骤S3中，对应母线的状态需满足条件为：进线开关的带电状态，与进线开关及母联开关的实际位置不一致。
更进一步地，在步骤S6中，相应的开关需满足状态条件为：I段进线开关、II段进线开关、I-II母联开关远方控制且无故障。
再进一步地，在步骤S6中，对应母线的状态需满足条件为：进线开关的带电状态，与进线开关及母联开关的位置不一致。
更进一步地，在步骤S9中，相应的开关需满足状态条件为：I段进线开关、II段进线开关、I-II母联开关远方控制且无故障。
再进一步的，在步骤S9中，对应母线的状态需满足条件为：进线开关的带电状态，与进线开关及母联开关位置不一致。
本发明的抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，相比现有的抽水蓄能电站的厂用电控制方式，其有益效果在于：
在现有厂用电电网结构的基础上，通过现地控制单元LCU监测和控制厂用电电网中各设备和开关的状态，去掉了人工干预所带来的维护时间长的问题。利用LCU对分散的开关和控制对象进行自动化集中管理的方式，提高了自动化程度。实现了对10kV及400V开关状态的实时监控，以及对三层分级的厂用电备自投动作前状态自动进行状态预判，通过动作目标开关状态与当前条件相结合的控制策略，避免了开关动作条件不满足时备自投操作失败的情况，提高了厂用电系统备自投动作正确率，减轻了维护的难度，提高了整个系统的可靠性及备份切换的及时性，保障了电力生产的平稳运行。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为图1中方法对应的厂用电系统的电路结构图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。为更好说明实施例，附图某些部件或者步骤会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸或者组份或者方法。对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构或者步骤及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。在附图2中，以QF开头后面带数字所标记的电气元件为开关，带“#”号标记的为厂用电所携带的负载部分。
如附图2所示，本发明方法运作在该结构的厂用电电路上，除了用电段I段母线和II段母线及相应的负载、III段母线上所携带备用的柴油机组成的10kV备自投层，还有依次分层级接入10kV备自投层的400v厂用电主盘备自投层、400v厂用电单控盘备自投层，以及各路进线开关和母联开关。
本抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，具体步骤包括：
第一步，电站内公用的现地控制单元LCU接收厂用电电网中各条路线、各个开关机相应负载的状态数据，并让自带PLC控制器处于等待操作各个开关的状态；
然后，LCU判断电站10kV备自投功能是否就绪，如10kV备自投功能就绪则执行第二步，如10kV备自投功能退出则执行第六步。
第二步，LCU读取到读取电站10kV厂用电母线带电状态、进线开关及母联开关状态等信号，并进行合法性校验处理。
第三步，LCU根据第二步读取的数据，自动判断当前10kV备自投动作条件是否同时满足以下A、B两个条件；如满足则执行步骤四，不满足则执行步骤六；
A、10kV备自投动作条件中各开关需满足状态：I段进线开关(QF11)、II段进线开关(QF12)、III段地区电源进线开关(QF13)远方控制且无故障，I-II母联开关(QF10)、I-III母联开关(QF17)、II-III母联开关(QF16)远方控制且无故障；
B、10kV备自投动作条件中各母线需满足状态：进线开关带电状态与进线开关及母联开关位置不一致；
例如：当I段进线开关(QF11)有压且II段进线开关有压(QF12)时，10kV备自投的目标状态为I段进线开关(QF11)合闸、II段进线开关(QF12)合闸、I-II母联开关(QF10)分闸、I-III母联开关(QF17)分闸、II-III母联开关(QF16)分闸；当I段进线开关(QF11)有压、II段进线开关(QF12)无压时，10kV备自投的目标状态为I段进线开关(QF11)合闸、II段进线开关(QF12)分闸、I-II母联开关(QF10)合闸、I-III母联开关(QF17)分闸、II-III母联开关(QF16)分闸；只要开关的目标状态与进线开关带电状态不一致，就会启动10kV备自投功能。
第四步，进行10kV厂用电备自投切换，先分闸后合闸，使进线开关及母联开关达到目标状态。
第五步，LCU根据目标开关状态判断10kV备自投切换是否成功，然后执行第六步。
第六步，LCU延时4S以确认400V厂用电主盘备自投功能切换是否投入，如400V厂用电主盘备自投投入则执行第七步，如400V厂用电主盘备自投功能退出则执行第十一步。
第七步，LCU读取电站400V厂用电主盘母线带电状态、进线开关及母联开关状态等信号，并进行合法性校验处理。
第八步，LCU根据第七步读取的数据，自动判断当前400V厂用电主盘备自投动作条件是否同时满足以下C、D两个条件；如满足则执行步骤四，不满足则执行步骤六；
C、400V厂用电主盘备自投动作条件中各开关需满足状态：I段进线开关、II段进线开关、I-II母联开关远方控制且无故障；
D、400V厂用电主盘备自投动作条件中各母线需满足状态：进线开关带电状态与进线开关及母联开关位置不一致；
例如：当I段进线开关(QF41)有压且II段进线开关(QF42)有压时，400V厂用电主盘备自投的目标状态为I段进线开关(QF41)合闸、II段进线开关(QF42)合闸、I-II母联开关(QF40)分闸；当I段进线开关(QF41)有压、II段进线开关(QF42)无压时，400V厂用电主盘备自投的目标状态为I段进线开关(QF41)合闸、II段进线开关(QF42)分闸、I-II母联开关(QF40)合闸；只要开关的目标状态与进线开关带电状态不一致，就会启动400V厂用电主盘备自功能。
第九步，进行400V厂用电主盘备自投切换，先分闸后合闸，使进线开关及母联开关达到目标状态。
第十步，LCU根据目标开关状态判断400V厂用电主盘备自投切换是否成功，然后执行第十一步；。
第十一步，LCU延时3S以确认400V厂用电主盘备自投功能切换是否投入，如400V厂用电主盘备自投投入则执行第十二步，如400V厂用电主盘备自投功能退出则结束流程。
第十二步，LCU读取电站400V厂用电单控盘母线带电状态、进线开关及母联开关状态等信号，并进行合法性校验处理。
第十三步，LCU根据第十二步读取的数据，自动判断当前400V厂用电单控盘备自动作条件是否同时满足以下E、F两个条件，如满足则执行步骤十四，不满足则流程结束；
E、400V厂用电单控盘备自投动作条件中各开关需满足状态：I段进线开关、II段进线开关、I-II母联开关远方控制且无故障；
F、400V厂用电单控盘备自投动作条件中各母线需满足状态：进线开关带电状态与进线开关及母联开关位置不一致；
例如：当I段进线开关(QF51)有压且II段进线开关(QF52)有压时，400V厂用电单控盘备自投的目标状态为I段进线开关(QF51)合闸、II段进线开关(QF52)合闸、I-II母联开关(QF50)分闸；当I段进线开关(QF51)有压、II段进线开关(QF52)无压时，400V厂用电单控盘备自投的目标状态为I段进线开关(QF51)合闸、II段进线开关(QF52)分闸、I-II母联开关(QF50)合闸；只要开关的目标状态与进线开关带电状态不一致，就会启动400V厂用电单控盘备自投。
第十四步，进行400V厂用电单控盘备自投切换，先分闸后合闸，使进线开关及母联开关达到目标状态。
第十五步，LCU根据目标开关状态判断400V厂用电单控盘备自投切换是否成功，如成功则流程结束，如不成功，则流程退出。
利用本抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，在现有的厂用电控制流程下进行优化，利用LCU对分散的断路器开关和控制对象进行自动化集中管理的方式，去掉了人工干预的麻烦。实现了对10kV及400V开关状态的实时监控，以及对三层分级的厂用电备自投动作前状态自动进行状态预判，通过动作目标开关状态与当前条件相结合的控制策略，避免了开关动作条件不满足时备自投操作失败的情况，提高了厂用电系统备自投动作正确率，减轻了维护的难度和时长。提高了整个系统的可靠性及备份切换的及时性，保障了电力生产的平稳运行。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，所述方法基于厂用电电网结构由用电母线I段II段III段所携带的相应负载、10kV备自投层电路、400V厂用电主盘备自投电路、400V厂用电单控盘备自投电路以及个线路上相应的进线开关、母联开关组成，前述相关的电气设备、用电线路及开关均受到抽水蓄能电站公用的现地控制单元电性控制；
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1.现地控制单元收集电网用电段、10kV备自投层电路、400V厂用电主盘备自投电路、400V厂用电单控盘备自投电路、各个开关的状态数据；
S2.现地控制单元根据步骤S1收集到的状态数据，判断10kV备自投层功能是否已经准备就绪；若是，则执行步骤S3；若否，则执行步骤S5；
S3.现地控制单元判断是否满足动作10kV备自投层功能的条件；若是，则动作10kV备自投层功能，然后执行步骤S4；若否，则执行步骤S5；
S4.现地控制单元判断10kV备自投层功能是否动作成功；若是，则执行步骤S5；若否，则执行步骤S8；
S5.现地控制单元根据步骤S1收集到的状态数据，判断400V厂用电主盘备自投层功能是否已经准备就绪；若是，则执行步骤S6；若否，则执行步骤S8；
S6.现地控制单元判断是否满足动作400V厂用电主盘备自投层功能条件；若是，则动作400V厂用电主盘备自投层功能，然后执行步骤S7；若否，则执行步骤S8；
S7.现地控制单元判断400V厂用电主盘备自投层功能是否动作成功；若是，则将结果返回给现地控制单元结束流程；若否，则执行步骤S8；
S8.现地控制单元根据步骤S1收集到的状态数据，判断400V厂用电单控盘备自投层功能是否已经准备就绪；若是，则执行步骤S9；若否，则将结果返回给现地控制单元结束流程；
S9.现地控制单元判断是否满足动作400V厂用电单控盘备自投层功能条件；若是，则动作400V厂用电单控盘备自投层功能，然后执行步骤S10；若否，则将结果返回给现地控制单元结束流程；
S10.现地控制单元判断400V厂用电单控盘备自投层功能是否动作成功；并且不论是否动作成功，均将结果返回给现地控制单元结束流程。
2.根据权利要求1所述抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，其特征在于：在步骤S3、S6、S9中，现地控制单元分别根据电站10kV备自投电路、400V厂用电主盘备自投电路、400V厂用电单控盘备自投电路各自对应的母线带电状态、各自对应母线的进线开关及母联开关状态，来判断三个备自投电路各自是否满足启动条件。
3.根据权利要求2所述抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，其特征在于，在步骤S3中，相应的开关需满足状态条件为：I段进线开关、II段进线开关、III段地区电源进线开关远方控制且无故障，I-II母联开关、I-III母联开关、II-III母联开关远方控制且无故障。
4.根据权利要求3所述抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，其特征在于，在步骤S3中，对应母线的状态需满足条件为：进线开关的带电状态，与进线开关及母联开关的实际位置不一致。
5.根据权利要求2所述抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，其特征在于，在步骤S6中，相应的开关需满足状态条件为：I段进线开关、II段进线开关、I-II母联开关远方控制且无故障。
6.根据权利要求5所述抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，其特征在于，在步骤S6中，对应母线的状态需满足条件为：进线开关的带电状态，与进线开关及母联开关的位置不一致。
7.根据权利要求2所述抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，其特征在于，在步骤S9中，相应的开关需满足状态条件为：I段进线开关、II段进线开关、I-II母联开关远方控制且无故障。
8.根据权利要求7所述抽水蓄能电站厂用电优化控制方法，其特征在于，在步骤S9中，对应母线的状态需满足条件为：进线开关的带电状态，与进线开关及母联开关位置不一致。
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