CN202978301U - 送端电网解列时调速器功率设定的预测装置 - Google Patents

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邓朴
王青
柏毅辉
张锐峰
钟晶亮
邓彤天
赵庆明
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Guizhou Electric Power Test and Research Institute
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GRID PLANNING RESEARCH CENTER OF GUIZHOU GRID Co
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Guizhou Electric Power Test and Research Institute
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Abstract

本实用新型公开了一种送端电网解列时调速器功率设定的预测装置，它包括机组调速系统和监控系统，信号采集单元与高频紧急状态判断单元和功率设定预测计算及锁存单元电连接；高频紧急状态判断单元与功率设定预测计算及锁存单元和功率设定切换单元电连接；功率设定预测计算及锁存单元与功率设定切换单元电连接；功率设定切换单元与机组调速系统和监控系统连接；解决了解列后机组调速系统失去正确功率设定的问题，机组调速系统采用本实用新型预测的功率设定，能够有效提高送端电网解列时孤网的高频稳定水平。

Description

送端电网解列时调速器功率设定的预测装置
技术领域
本实用新型属于电网发电控制技术，尤其涉及送端电网解列时调速器功率设定的预测装置。
背景技术
送端电网中的机组发出的功率通过电网送向受端电网，如果送端电网解列，发电机功率超过了负荷功率，在不平衡程度较大的情况下，就会导致电网频率和机组转速快速上升，危及机组和电网的安全，严重时，会因机组跳闸而破坏电网稳定。
在孤网中，如果负荷线路跳闸，孤网甩出负荷时，也同样会导致高频安全稳定问题。
高频安全稳定问题的主要原因是送端电网解列时，发电机组得不到孤网功率的变化信息，调速控制系统仍然维持原有的、很大程度上超过孤网负荷水平的功率设定，偏离了正确的控制目标，导致原动机提供的能量了超过了负荷的功率，使得电网频率难以得到有效的控制。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题： 提供送端电网解列时调速器功率设定的预测装置，以解决送端电网解列时或在孤网中，如果负荷线路跳闸孤网甩出负荷时，导致的电网频率和机组转速快速上升，危急机组和电网安全，严重时会导致机组跳闸而破坏电网稳定等问题。
本实用新型技术方案：
送端电网解列时调速器功率设定的预测装置，它包括：
信号采集单元，采集采集机组转速、机组发电功率、电网频率、机组脱网信号，超速保护的动作信号，与高频紧急状态判断单元和功率设定预测计算及锁存单元电连接；
高频紧急状态判断单元，根据信号采集单元发来的机组转速信号、机组脱网信号、电网频率以及超速保护的动作信号，判断机组所在的送端电网是否处于解列时的高频紧急状态，与功率设定预测计算及锁存单元和功率设定切换单元电连接；
功率设定预测计算及锁存单元，在高频紧急状态展宽的起始信号的上升沿（或下降沿）的时刻，根据转速、转速加速度和电网解列前的机组功率，对机组功率设定进行预测计算，并保存高频紧急状态初始时刻测量和计算的功率设定，在高频紧急状态展宽期间保持，与功率设定切换单元电连接；
功率设定切换单元，功率设定切换单元接收监控系统发来的功率设定和功率设定预测计算及锁存单元送来的高频紧急功率设定，根据高频紧急状态判断单元发来的高频紧急状态展宽信号对功率值进行自动切换，功率值送至机组调速系统，与机组调速系统和监控系统电连接。
本实用新型有益效果：
本实用新型根据信号采集单元采集电网机组转速、机组发电功率、电网频率、机组脱网信号和超速保护(OPC)的动作信号等信息，通过高频紧急状态判断单元进行判断电网当前是否处于高频紧急状态，在高频紧急状态时由功率设定预测计算单元重新进行功率计算，由功率切换单元切换功率，实现对调速器的功率设定控制，解决了送端电网解列时或在孤网中，如果负荷线路跳闸孤网甩出负荷时，导致的电网频率和机组转速快速上升，危急机组和电网安全，严重时会导致机组跳闸而破坏电网稳定等问题。
附图说明：
图1为本实用新型各单元连接示意图；
图2为高频紧急状态判断单元逻辑控制原理图。
具体实施方式：
本实用新型包括信号采集单元，高频紧急状态判断单元，功率设定预测计算及锁存单元，功率设定切换单元4个部分，见图1，下面对这4个部分的实施方案进行分别的说明。
信号采集单元，采集机组转速、机组发电功率、电网频率、机组脱网信号；如果是火电机组，还需要采集超速保护(OPC)的动作信号，考虑计算精度及快速性的需要，机组转速、超速保护(OPC)的动作信号宜采取直接取信号的方式，从转速测量装置中经专用通信方式取出转速信号，超速保护(OPC)的动作信号由导体直接接入；其他信号，可以从机组集散式控制系统（DCS）中的通过DCS的通信取出，分别与高频紧急状态判断单元和功率设定预测计算及锁存单元连接。
高频紧急状态判断单元（见图2），根据信号采集单元发来的机组的转速ω,机组脱网信号、电网频率以及OPC动作信号，判断机组所在的送端电网是否处于解列时的高频紧急状态。具体地，转速信号经转速越限单元2.3判别后，得到转速越限信号，与火电机组OPC动作信号进行逻辑或运算2.1，得到转速越过OPC动作定值信号。值得说明的是，水电机组中，没有OPC动作信号，转速越限单元2.3判别中的定值ωset为电网中火电机组的OPC动作定值；火电机组中，接入OPC了动作信号，转速越限判别的定值ωset略低于的OPC动作定值，通过多信号复合判断，提高了判断的可靠性。
与火电机组OPC动作信号进行逻辑或运算2.1的输出信号需要和发电机出口开关合位信号以及电网频率越限信号进行逻辑与运算2.2，经展宽模块2.4展宽后得到“紧急”状态信号。从逻辑上可以知道，这种“紧急”状态由两种情况，一是电网解列后机组处于高频紧急的状态，二是孤网方式下负荷跳闸导致机组处于高频紧急的状态，这种“紧急”状态不包括机组脱网，完全甩掉电网负荷的情况。与功率设定预测计算及锁存单元和功率设定切换单元连接。
展宽模块的展宽时间约为200秒至300秒，这是机组动态调整过程所需要的时间。
功率设定预测计算及锁存单元，在高频紧急状态展宽的起始信号的上升沿（或下降沿）的时刻，根据转速、转速加速度和电网解列前的机组功率，对机组功率设定进行预测计算，功率设定的预测计算方程为：
Figure 2012206751570100002DEST_PATH_IMAGE002
其中
Figure 2012206751570100002DEST_PATH_IMAGE004
为预测计算的发电机功率设定；
Figure 2012206751570100002DEST_PATH_IMAGE006
为电网故障解列前的机组功率，可以通过机组发电功率经延迟环节获取，延迟时间5至10秒；
Figure 2012206751570100002DEST_PATH_IMAGE008
为转速标幺值；
Figure 2012206751570100002DEST_PATH_IMAGE010
为在t时刻测量的标幺转速的加速度；为负荷的频率因子；K是机组功率扰动系数；
Figure 2012206751570100002DEST_PATH_IMAGE014
可以是本机组转动惯量时间常数；
预测公式的性质：
性质1：根据发电机组机电方程，可以推导出孤网的负荷与孤网内各台机组预测的功率设定相等，即
Figure 2012206751570100002DEST_PATH_IMAGE016
是孤网总负荷，
Figure 2012206751570100002DEST_PATH_IMAGE020
是孤网内i台机组预测的功率设定。
性质2：各台机组按预测的功率设定进行调节，能够将孤网不平衡功率的调节任务按各台机组容量与机组转动惯量时间常数的乘积的比例分配到网内的各台机组。即
                                <1>
Figure DEST_PATH_IMAGE024
                                <2>       
孤网内有m台发电机组，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure DEST_PATH_IMAGE028
分别是解列前孤网内第i台机组发电功率和解列时预测的功率设定，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为该机组容量，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为该机组转动惯量时间常数。是孤网解列前发电总功率与解列后负荷功率之差。
大型水电机组和火电机组的转动惯量时间常数差别不大，基本上是按照机组容量大小的比例分配孤网不平衡功率的，按这种电网解列后潮流功率分配对机组原动机功率进行调节，是合理的。
此项预测计算得出的发电机功率设定，用于发电机调速系统功率控制，具有分散协调的优良控制特性。
在OPC动作时刻及之前，原动机功率尚未发生变化时，本单元测量的计算功率设定才是准确的。如果在调门关闭后，原动机开始发生变化，其测量和计算的数值将是错误的，因此在高频紧急状态初始时刻测量和计算的功率设定必须保存，并在高频紧急状态展宽期间保持。
功率设定切换单元，根据高频紧急状态判断单元发来的高频紧急状态展宽信号的初始时刻，对功率设定进行切换，如果电网并非高频紧急状态，本单元的输出仍然是监控系统发来的功率设定；如果电网处于高频紧急状态，将输出切换为功率设定预测计算及锁存单元发出的“紧急”的预测功率设定，输出到机组调速系统。
本实用新型所述的各个单元，可以开发成为一个功能组件模块，插入到调速器控制柜的机箱中，易于实施。

Claims (1)

1.一种送端电网解列时调速器功率设定的预测装置，它包括机组调速系统和监控系统，其特征在于：信号采集单元与高频紧急状态判断单元和功率设定预测计算及锁存单元电连接；高频紧急状态判断单元与功率设定预测计算及锁存单元和功率设定切换单元电连接；功率设定预测计算及锁存单元与功率设定切换单元电连接；功率设定切换单元与机组调速系统和监控系统连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103475025A (zh) * 2013-09-16 2013-12-25 贵州电网公司电网规划研究中心 一种发电机组调速器状态快速转移控制方法
CN105863745A (zh) * 2016-05-04 2016-08-17 大唐韩城第二发电有限责任公司 一种并网发变组出口开关跳闸时联跳汽轮机的控制方法

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