300MW火电机组孤网稳定运行控制技术

3.0 2025-03-10 12 4 1.6MB 5 页 20龙币

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　　收稿日期 :2008 - 07 - 28 ;修回日期 :2008 - 10 - 22

作者简介 :李　俊(1968 - ),男,高级工程师 ,主要从事电厂自动化的科研和工程应用工作。

发电机孤

网运行技

术专题

300 MW 火电机组孤网稳定运行控制技术

Stability Control Technology for Isolated Network

with 300MW Thermal Power Unit

李　俊 ,罗　鹏

L I Jun ,LUO Peng

(广西电力试验研究院有限公司 ,广西　南宁　530023)

(Guangxi Electric Power Test and Research Institute Co. , Ltd. , Nanning 530023 ,China)

　　摘要 :为解决受冰灾影响的桂林区域电网的安全供电问题 ,采取了国电永福电厂 3号300 MW 机组单机带孤立电网运行

的策略。在工程实践中 ,采用 DEH 一次调频的频差修正回路进行频率控制方案 ,并对 3号机组孤网运行的频率稳定和电压稳

定进行了分析 ,提出了机组孤网运行时控制系统的技术改进措施 ;对机组孤网运行的过程曲线进行跟踪分析 ,发现了汽轮机

转速调节过频的问题 ,通过对一次调频死区的调整使问题得到解决。以上措施的实施确保了火电机组单机带孤网运行的顺

利进行。

关键词 :火电机组 ;单机带孤网运行 ;一次调频 ;控制技术

Abstract :In order to assure the security of power supply in Guilin power network during the ice damage , an operation strategy of

isolated network with single generator for No. 3 300MW unit in Guodian Yongfu power plant was taken. During practice , frequency

correction circuit of primary frequency regulation in DEH was used to control the frequency; and technical improvements for the con2

trol system of unit were proposed based on the analysis of frequency stability and voltage stability of the isolated network. According

to the tracking and analysis of the isolated network operation curve , over frequency problem of steam turbine speed governing system

was detected , and it was solved by the regulation of dead band of primary frequency regulation. All improvements above assure the

operation security of isolated network with single generator.

Key words : thermal power unit ; operation of isolated network with single generator ; primary frequency regulation ; control tech2

nology

中图分类号 : TM761 　文献标识码 :A 　文章编号 :1671 - 8380(2009)01 - 0009 - 05

0　引言

孤网是孤立电网的简称 ,一般泛指脱离大电网

的小容量电网。当孤网内只有 1台机组供电时 ,称

之为单机带孤网运行。单机孤网运行最突出的特点

是由负荷控制转变为频率控制 ,要求调速系统具有

符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特

性,以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网

频率的稳定。机组运行关注的问题不再是负荷调

整,而是调整孤网频率 ,使之维持在额定频率的附

近。一般而言 ,单机孤网运行只发生在初始电网和

不具备联网条件的局部电网 ,文献报道基本上局限

在小型水电站机组和燃气轮机机组单机孤网运行 ;

对于火电机组的单机孤网运行 ,由于控制技术的复

杂性和试验难度大的原因 ,国内公开文献少有报道。

2008 年1月份 ,广西遭受罕见的寒流天气 ,严

重的雨雪冰冻灾害使广西北部桂林电网输变电设备

遭受重创 ,严重危及电网安全稳定运行。当时的桂

林电网只剩下 1条带故障的 220 kV 柳东 —田岭线

与广西主电网联网运行 ,如果发生 220 kV 柳东 —田

岭 —挡村线跳闸 ,桂林电网唯一电源支撑的永福电

厂正在运行的 1号、2号、3号机组可能因受冲击失

去稳定、跳闸 ,造成桂林电网断电。而且统计情况表

明,桂林网区的小水电因为枯水期发电量小而无法

2009 年第 1期　　　　　　　　　　　　　　　　　　广西电力

满足永福电厂黑启动的要求。为了解决桂林电网危

急时刻的电力供应问题 ,广西电网公司率先在国内

针对电网应急状态下实施了永福电厂单机带孤网运

行策略。

1　3号机组孤网的一次运行设备

1.1　电厂侧的主要设备情况

永福电厂共有 4台燃煤发电机组 ,1 号、2号机

组容量为 142 MW ,3 号、4号机组容量为 300 MW。

3号机组于 2007 年1月份投产发电 ,其锅炉是由东

方锅炉厂生产的 DG1025 - 17. 5/ 3. 7MPa - 540/ 540

型亚临界、一次中间再热、“W”火焰、自然循环汽包

炉;汽轮机为东方汽轮机厂生产的 N300 - 16. 7/

537/ 537 型一次中间再热、双缸双排汽、亚临界、凝

汽式汽轮机 ;发电机为东方电机股份有限公司生产

的QFSN - 300 - 2 - 20B 型水氢氢汽轮发电机 ,配

备自并励静止励磁系统。其热工控制系统采用的是

国电智深控制技术有限公司生产的 EDPF - 2000 分

散控制系统 ;汽轮机 DEH 采用高压抗燃油系统 ,控

制设备由 EDPF - 2000 分散控制系统实现 ,系统由

东方汽轮机厂组配成套。永福电厂的一次结线以

220 kV 双母线为主 ,带4台220 kV 主变压器和 2

台启动备用变压器 ,共有 4路220 kV 出线。

1.2　电网侧主要设备情况

3号机组孤网是以永福电厂 3号机组为主电

源,通过 220 kV 永大 Ⅱ线、永侯 Ⅰ、Ⅱ线接入大丰变

1号主变、侯寨变(2台主变)、挡村变 (2台主变),再

通过田档线接田岭变 (2台主变)组成负荷为 160～

270 MW 之间的独立电网。桂林网区 220 kV 系统

联络简图如图 1所示 ,其中沙塘变电站和柳东变电

站是广西主网的 500 kV 变电站。3号机组孤网运

行最为灵活 ,既可独立运行 ,又可与主电网单线联网

运行 ,同时 ,可供负荷较大 ,还能够与 2号机组孤网

形成互为重新启动的备用电源。在实施时间上可安

排在 2号孤网稳定运行 24 h 后,或与主电网联络的

220 kV 东田线或田挡线中断时自动切换成孤网运

行。

2　孤网运行的频率控制措施

火电厂机组常规运行条件是并入主电网运行 ,

由于主电网容量足够大 ,整个系统自平衡能力较强 ,

且功率、负荷扰动量的相对值通常很小 ,电网频率能

够保持相对稳定 ,因此单台发电机组或负载的功率

变化对电网供电频率的影响很小 ,发电机组的转速

基本可以稳定在 3 000 r/ min ,发电机组功率仅由本

图1　桂林网区 220 kV系统联络示意简图

机组蒸汽参数、阀门开度决定 ,而与负载无关。但是

在发电机组单机带孤网运行的系统中 ,由于孤网系

统的自平衡能力差 ,发电机的出力必须随时跟随负

载功率的变化而变 ,才能维持供电频率稳定。当功

率和负荷扰动时 ,会引起孤网频率变化。

如何解决单机带孤网频率稳定 ,即如何控制汽

轮机转速保持 3 000 r/ min 这一问题 ,是顺利实施火

电机组单机带孤网运行成功的关键。通过参考永福

电厂 2号机组孤网运行控制系统的改进措施 ,并结

合3号机组控制系统现状 ,明确了采用 DEH (数字

电液调节系统)一次调频回路的频差修正回路对 3

号机组孤网系统的频率进行控制 ,主要的措施是将

机组退出协调控制运行方式 ,汽机采用阀控运行方

式,投入机组 DEH 的一次调频回路 ,利用一次调频

回路的频差控制指令修正汽轮机调门的开度 ,调节

机组的功率和负荷 ,使之保持相对的平衡 ,维持机组

转速相对稳定。

3　孤网运行的一次调频系统分析

电网的频率直接反映了电网有功功率供求关系

是否平衡 ,当供大于求时 ,电网的频率会升高 ,反之

则会降低。孤网运行的发电机组可以采用 DEH 的

一次调频回路进行孤网系统有功负荷的平衡 ,进而

维持频率的稳定。可是一次调频是纯比例调节 ,当

电网的频率偏离了额定频率时 ,发电机组就根据频

差调节其有功负荷 ,频差越大 ,调频量的幅度也越

大,一旦电网的频率达到额定频率使频差消失后 ,一

次调频量也随之消失 ,因此 ,机组一次调频实质上是

一个有差调节 ,它并不能将电网的频率调整到额定

频率 ,只能快速响应孤网负荷的变化。因此运行人

员要注意观测汽机转速的相对稳定点的偏差变化 ,

如果偏差太大 ,需对汽轮机调门进行调整 ,减小相对

稳定点的偏差 ,保持电网频率在稳定的范围内。

01 广西电力　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009 年第 1期

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