CN111478322B - 一种孤立电网运行模式的识别及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种孤立电网运行模式的识别及频率控制方法，用于识别发电机组所在区域电网是否从大电网解列处于孤网运行模式，并将汽轮发电机组的DEH转入转速控制模式。包括如下步骤：(1)判别汽轮发电机组转速在T1时间内2次转速超过3090rpm；(2)判断T2时间内发电机功率降低幅度达到Q1；(3)发电机剩余负荷大于最大厂用电Q2；(4)发电机组的DEH系统由功率控制模式转为转速控制模式。本发明可以使汽轮发电机组不断开主变高压侧断路器带区域孤立电网运行，并维持其频率在正常频率内。

Description

一种孤立电网运行模式的识别及控制方法

技术领域

本发明创造涉及一种孤立电网运行模式的识别及控制方法，用于识别发电机组所在区域电网是否从大电网解列处于孤网运行模式，并将汽轮发电机组的DEH转入转速控制模式。

背景技术

目前部分汽轮发电机组设计有FCB(FAST CUT BACK快速切回)功能，汽轮发电机组的DEH系统(汽轮机数字电液控制系统)能够在主变高压侧开关跳闸时触发FCB功能，使机组处于小岛运行模式。当主变高压侧开关未跳闸且机组所在的局域网从大电网解列形成孤立电网时，孤立电网的用电负荷小于发电机负荷，发电机负荷与用电负荷出现不平衡，发电机转速会出现飞升和发电机负荷突然降低的现象，但DEH系统不能够判断出机组状态，因此DEH系统会在汽轮发电机组转速超过3090rpm时关闭进汽调门，当转速恢复正常后进汽调门又开启至原开度，汽轮机进汽调节门、汽轮发电机组转速、电网频率、发电机负荷、发电机组主汽压力等参数会剧烈波动，并可能会导致机组跳闸，电厂厂用电和孤立电网失电，引起电厂热力系统设备损坏，孤立电网范围内用户停电等严重事故。

发明内容

本发明创造的目的是提供一种孤立电网运行模式的识别及控制方法。目的在于：当发电机组所在的局域电网从大电网解列后，由控制系统通过逻辑判断识别出机组处于孤立电网运行模式，并将这个信号发送至DEH系统，使DEH系统转入转速控制模式，从而汽轮发电机组带孤立电网运行并控制其频率。

为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案为：一种孤立电网运行模式识别方法，其特征在于，其步骤为：

1)通过发电机转速，判断汽轮发电机组是否为孤立电网的绝对主力机组；

2)判断发电机是否发生甩负荷，即功率是否发生突降；

3)判断发电机甩负荷后，剩余功率是否大于厂用电理论负荷；

4)当步骤1)-3)中的判断结构均为“是”时，确定发电机组处于孤网运行。

所述的1)中，具体方法为：

如果在T1时间内汽轮机转速2次超过3090rpm，则表明汽轮发电机在孤立电网内为绝对主力机组，本机组功率的变化具备控制孤立电网的能力；其中时间T1根据发电机组的实际情况设定为5～10秒。

所述的2)中，具体方法为：当T2时间内，发电机负荷降低幅度超过Q1值，则功率发生突降；其中T2设定为5～10秒，Q1为一次调频的最大调频负荷限幅。

所述的3)中，具体方法为：所述发电机甩负荷后剩余功率是否大于厂用电理论负荷，是指发电机甩负荷后剩余的功率大于Q2，其中Q2是指机组最大理论厂用电负荷，即保证主变高压侧开关是闭合的且发电机向电网有发电量供应。

基于孤立电网运行模式识别方法的孤立电网运行模式控制方法，当判断定发电机组处于孤网运行状态后，进行下述步骤：

5)触发汽轮发电机“甩部分负荷”信号，并通过此信号将DEH系统控制模式切换为转速控制模式；

6)机组带孤立电网并稳定控制孤立电网的频率；

7)当电网故障排除后，孤立电网与大电网重新并网后电厂操作人员立即手动复位“甩部分负荷”信号，机组转入正常控制方式。

所述的5)中“甩部分负荷”信号触发后锅炉侧将执行减燃料程序，将主燃料减至甩部分负荷前的75％，主蒸汽压力和再热蒸汽压力分别由高压旁路和低压旁路控制。

所述的5)中通过此信号将DEH系统控制模式切换为转速控制模式，具体为：

将DEH系统收到汽轮发电机“甩部分负荷”信号后，将之前的运行模式自动切换为转速控制模式；转换方式为在DEH系统中将“甩部分负荷”信号取逻辑“非”后再与主变高压侧断路器闭合信号进行“与”逻辑运算作为机组并网信号，通过机组并网信号置“FLASH”虚拟机组解列信号，将DEH的控制方式切换为转速模式。

所述的6)中具体为：

汽轮发电机组的在主变高压侧断路器闭合的情况下，DEH系统切换为转速控制模式，汽轮发电机组带着孤立电网运行；此时DEH系统为转速模式，且本机组为孤立电网的主力机组，实现控制孤立电网的频率稳定运行。

本发明创造的有益效果为：本识别与控制方法可以在机组并网状态但机组所在局域电网从大电网解列成孤立电网时，能够准确判别出机组所处的状态，并将机组转为相适应的控制模式，从而能够稳定控制孤立电网的频率。

附图说明

图1是发明流程图；

图2是判断汽轮发电机组“甩部分负荷”信号的SAMA图；

图3是DEH系统通过机组并网信号转变为转速控制模式SAMA图；

具体实施方式

识别方法包括：

1)通过发电机转速判断汽轮发电机组是否为孤立电网的绝对主力机组。所述发电机转速判断汽轮发电机组是否为孤立电网的绝对主力机组，是指当局域小电网从大电网解列形成孤立电网瞬间，因为汽轮发电机组发电量远大于孤立电网的用电负荷，汽轮发电机组的转速将出现飞升，如果飞升转速超过3090rpm，DEH系统将快速关闭汽轮机进汽调节门，当汽轮机进汽调节门关闭后发电机负荷将下降，发电机转速将降低并恢复至3060rpm以下，转速恢复正常后DEH系统将会把汽轮机进汽调节门恢复至转速飞升前的开度，汽轮机转速将再次升高；如果在T1时间内汽轮机转速2次超过3090rpm，则表明汽轮发电机在孤立电网内为绝对主力机组，本机组功率的变化具备控制孤立电网的能力。其中时间T1可根据发电机组的实际情况设定为5～10秒。

2)判断发电机是否发生甩负荷，即功率是否发生突降。所述判断发电机是否发生甩负荷，即功率是否发生突降是指，在T2时间内发电机负荷降低幅度超过Q1值，其中T2可设定为5～10秒。Q1为一次调频的最大调频负荷限幅，即增负荷与减负荷限幅的差值；例如660MW火电机组一次调频的最大调频负荷限幅为±6％，则Q1＝660MW×[6％-(-6％)]＝660MW×12％＝79.2MW。

3)判断发电机甩负荷后剩余功率是否大于厂用电理论负荷；所述发电机甩负荷后剩余功率是否大于厂用电理论负荷，是指发电机甩负荷后剩余的功率大于Q2，其中Q2是指机组最大理论厂用电负荷，即保证主变高压侧开关是闭合的且发电机向电网有发电量供应。

4)确定发电机组是否处于孤网运行，即判断出符合上述条件后触发汽轮发电机组“甩部分负荷”信号。所述判断出符合上述条件后触发汽轮发电机组“甩部分负荷”信号，是指当上述三个判断条件均同时满足时触发汽轮发电机“甩部分负荷”信号，即在T1时间内汽轮机转速2次超过3090rpm，且在T2时间内发电机负荷降低幅度超过Q1值，且发电机“甩部分负荷”后功率大于机组Q2，三个条件做“与”逻辑运算，触发汽轮发电机“甩部分负荷”信号，这个信号并通过RS触发器保持。

当识别出电机组处于孤网运行后，进行下述控制：

5)触发汽轮发电机“甩部分负荷”信号，并通过此信号将DEH系统控制模式切换为转速控制模式。所述通过此信号将DEH系统控制模式切换为转速控制模式，是指将DEH系统收到汽轮发电机“甩部分负荷”信号后，将之前的运行模式自动切换为转速控制模式；转换方式为在DEH系统中将“甩部分负荷”信号取逻辑“非”后再与主变高压侧断路器闭合信号进行“与”逻辑运算作为机组并网信号，通过机组并网信号置“FLASH”虚拟机组解列信号，将DEH的控制方式切换为转速模式。所述的5)中“甩部分负荷”信号触发后锅炉侧将执行减燃料程序，将主燃料减至甩部分负荷前的75％，主蒸汽压力和再热蒸汽压力分别由高压旁路和低压旁路控制。

6)机组带孤立电网并稳定控制孤立电网的频率。所述实现机组带孤立电网并稳定控制孤立电网的频率，是指汽轮发电机组的在主变高压侧断路器闭合的情况下，DEH系统切换为转速控制模式，汽轮发电机组带着孤立电网运行，因DEH系统为转速模式，且本机组为孤立电网的主力机组，所以能够控制孤立电网的频率稳定运行。

7)当电网故障排除后，孤立电网与大电网重新并网后电厂操作人员立即手动复位“甩部分负荷”信号，机组转入正常控制方式。所述孤立电网与大电网重新并网后电厂操作人员立即手动复位“甩部分负荷”信号，是指当电网故障排除后，当孤立电网与大电网重新并网后，电网调度人员应立即通知电厂操作人员，由电厂操作人员在人机操作界面通过“甩部分负荷”信号复位按钮，复位“甩部分负荷”信号。

实施例1：

图1是本发明控制流程图，图2是判断汽轮发电机组“甩部分负荷”信号的SAMA图，图3是DEH系统通过机组并网信号转变为转速控制模式SAMA图；根据图2和图3中的SAMA图可以在所有机组的任何DEH控制系统中使用系统自带的功能块进行逻辑组态，以完成汽轮发电机组孤网运行模式的判别和控制；具体方法如下所示：

⑴将图2和图3中SAMA图的输入点替换为汽轮发电机组的工程实际参数变量点和断路器状态点；

⑵将“部分甩负荷”信号输出到人机交互画面显示，并送报警系统显示。

⑶在人机交互画面做“复位”按钮链接至图2中的复位按钮功能块。

Claims (7)

1.一种孤立电网运行模式识别方法，其特征在于，其步骤为：

1）通过发电机转速，判断汽轮发电机组是否为孤立电网的绝对主力机组；

如果在T1时间内汽轮机转速2次超过3090rpm，则表明汽轮发电机在孤立电网内为绝对主力机组，本机组功率的变化具备控制孤立电网的能力；其中时间T1根据发电机组的实际情况设定为5~10秒；

2）判断发电机是否发生甩负荷，即功率是否发生突降；

3）判断发电机甩负荷后，剩余功率是否大于厂用电理论负荷；

4）当步骤1）-3）中的判断结构均为“是”时，确定发电机组处于孤网运行。

2.根据权利要求1中所述的一种孤立电网运行模式识别方法，其特征在于，所述的2）中，具体方法为：当T2时间内，发电机负荷降低幅度超过Q1值，则功率发生突降；其中T2设定为5~10秒，Q1为一次调频的最大调频负荷限幅。

3.根据权利要求1中所述的一种孤立电网运行模式识别方法，其特征在于，所述的3）中，具体方法为：

所述发电机甩负荷后剩余功率是否大于厂用电理论负荷，是指发电机甩负荷后剩余的功率大于Q2，其中Q2是指机组最大理论厂用电负荷，即保证主变高压侧开关是闭合的且发电机向电网有发电量供应。

4.基于权利要求1-3中任意一项所述的一种孤立电网运行模式识别方法的孤立电网运行模式控制方法，其特征在于，当判断定发电机组处于孤网运行状态后，进行下述步骤：

5）触发汽轮发电机“甩部分负荷”信号，并通过此信号将DEH系统控制模式切换为转速控制模式；

6）机组带孤立电网并稳定控制孤立电网的频率；

7）当电网故障排除后，孤立电网与大电网重新并网后电厂操作人员立即手动复位“甩部分负荷”信号，机组转入正常控制方式。

5.根据权利要求4所述的孤立电网运行模式控制方法，其特征在于，所述的5）中“甩部分负荷”信号触发后锅炉侧将执行减燃料程序，将主燃料减至甩部分负荷前的75%，主蒸汽压力和再热蒸汽压力分别由高压旁路和低压旁路控制。

6.根据权利要求4所述的孤立电网运行模式控制方法，其特征在于，所述的5）中通过此信号将DEH系统控制模式切换为转速控制模式，具体为：

将DEH系统收到汽轮发电机“甩部分负荷”信号后，将之前的运行模式自动切换为转速控制模式；转换方式为在DEH系统中将“甩部分负荷”信号取逻辑“非”后再与主变高压侧断路器闭合信号进行“与”逻辑运算作为机组并网信号，通过机组并网信号置“FLASH”虚拟机组解列信号，将DEH的控制方式切换为转速模式。

7.根据权利要求4所述的孤立电网运行模式控制方法，其特征在于，所述的6）中具体为：

汽轮发电机组的在主变高压侧断路器闭合的情况下，DEH系统切换为转速控制模式，汽轮发电机组带着孤立电网运行；此时DEH系统为转速模式，且本机组为孤立电网的主力机组，实现控制孤立电网的频率稳定运行。