火电厂单机带孤网运行控制策略
3.0
2025-03-10
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李 俊：火电厂单机带孤网运行控制策略
第11 期电力自动化
火电厂单机带孤网运行控制策略
李 俊
（广西电力试验研究院有限公司，广西 南宁 !"##$"
）
摘 要：为解决受冰灾影响的桂林区域电网的安全供电问题!根据国电永福电厂
$
号机组单机带孤立电网
运行的工程实践!提出火电机组单机孤网运行时采用
%&’
一次调频的频差修正回路进行频率控制的方案!
以及机组孤网运行时控制系统的技术改进措施和电气"锅炉"汽轮机等专业的运行控制策略#通过对机组
孤网运行的过程曲线跟踪分析!对一次调频死区进行调整!解决了汽轮机顺序阀运行方式时调门重叠度引
起的汽轮机转速振荡问题$该机组单机带孤网运行的成功!使受到冰灾影响与广西电网主网断开的桂林网
区有了安全保障!避免了桂林市全城停电$
关键词：火电厂%单机带孤网运行%一次调频%控制策略
中图分类号：
()*+,
文献标识码：
-
文章编号：
１００４-９６４９
&
２００.
’
,,-０/!0-０1
收稿日期：
２００.-#!-#+
；修回日期：
２００.-#.-02
作者简介：李 俊&
02+.-
’!男!广西平乐人!高级工程师!从事电厂自动化的科研和工程应用工作$
&-3456
(
65789:;<=,+">?@3
0引言
$//.
年
,
月份!广西同国内其他地方一样遭受
了罕见的寒流天气!严重的冰雪凝冻灾害使处于广
西北部的桂林区域电网连连告急$
,
月
$.
日!桂林
网区连接广西主电网的
"
条动脉线中的
$$/ AB
沙
塘)侯寨线"
$$/ AB
沙 塘 )挡村线因线路覆冰倒
塔"断线而退出运行!由麻石电厂送电到侯寨变的
,,/ AB
麻石)百寿线"百寿)石门线倒塔停运!剩
下的
$$/ AB
柳东)田岭)挡村线也是带故障运行!
随时都有线路跳闸的可能$而桂林网区只有永福电
厂唯一的电源支撑!如果发生
$$/ AB
柳东)田岭)
挡村线跳闸!永福电厂在运行的
,～"
号机组可能受
冲击失去稳定而跳闸!造成桂林电网断电!而且据有
关统计!桂林网区的小水电因枯水期发电量小而无
法满足永福电厂黑启动的要求$
在这种情况下!广西电网公司提出了桂林区域电
网分网运行的方案!由永福电厂
$
号机组单独带大丰
变电站
$
号主变压器形成)孤立小网!永福电厂
,
"
"
号机组带侯寨变电站"挡村变电站"田岭变电站!通过
仅剩余的
$$/ AB
柳东)田岭)挡村线路与广西主电
网联网运行$如果永福电厂
$
号机组单机带孤网运行
成功!就为桂林网区保留了启动电源!当发生
$$/ AB
柳东)田岭)挡村线路故障停电跳掉永福电厂
,
"
"
号机组时!靠着这一启动电源!也能使永福电厂其他
机组恢复运行!增加桂林网区的供电能力$
1永福电厂 2号机组设备情况
永福电厂共有
1
台燃煤机组!
,
"
$
号机组容量
为
,1$ )C
!
"
"
1
号机组容量为
"// )C
$
$
号机组
$///
年底投产发电!其锅炉是由上海锅炉厂生产的
DE1$/F,">*G)*!H
型超高压"一次中间再热"自然循
环单汽包固态排渣煤粉锅炉%汽轮机为上海汽轮机
厂生产的中间再热单轴三缸三排汽冷凝式汽轮机%
发电机为上海电机厂生产的双水内冷发电机$其热
工控制系统采用上海新华电站控制有限公司生产的
I%JD－1//
分散控制系统!实现了
%KD
"
LDDD
"
)MD
"
DMD
"
&MD
五大功能%汽轮机采用低压润滑油
%&’
调节系统!控制设备采用上海
LNI-NON
公司的
PGK
DQR5Q<
分散控制系统$
永福电厂的一次结线以
$$/ AB
双母线为主!带
1
台
$$/ AB
主变压器和
$
台启动备用变压器!共有
1
回
$$/ AB
出线!分别连接到
$$/ AB
大丰变电站和
$$/ AB
侯寨变电站$桂林网区
$$/ AB
系统联络简图
如图
,
所示!其中沙塘变电站和柳东变电站是广西
主网的
!// AB
变电站$
2机组频率控制方案
火电厂机组常规运行条件是并入主电网运行!
因为主电网容量足够大!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
中 国 电 力
ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ
第41 卷第 11 期
２００8年11 月
Ｖｏｌ ． 41，Ｎｏ． 11
Nov. ２００8
51
第!" 卷
中国电力
电力自动化
够保持相对稳定!所以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!发电机组功率仅
由本机组蒸汽参数"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化!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的问题!是火电
机组单机带孤网运行成功的关键$通过对永福电厂
2
号机组控制系统的研究分析!提出了解决孤网运
行控制频率稳定的
3
个方案并进行了比较$
#．" $%& 负荷控制系统增加频率控制回路
对
DEH
控制逻辑进行改进!增加机组在并网运
行条件下的转速控制回路%即频率控制回路&!使用
专用的频率
PID
控制器调节机组功率!使之与孤网
负荷保持相对平衡!维持机组转速相对稳定$该方案
的频率控制最易实现!但需对
DEH
控制逻辑进行大
量改动!解决信号的跟踪和切换问题!且需进行仿真
试验才能投运!由于机组处于运行状态!基本上不具
备实施条件$
’．’在(() 的功率设定回路叠加机组转速相关函数
利用目前机组协调控制系统的功率设定回路!
将手动功率设定指令与机组转速相关的功率给定值
函数叠加!利用协调控制系统调节机组的功率!使之
与孤网负荷保持相对平衡!维持机组转速相对稳定$
该方案的调速功能受协调控制系统的各环节速率限
制等影响!调速反应偏慢!且与转速相关的功率给定
值函数不易确定$
’．*采用 $%& 一次调频回路的频差修正
机组退出协调控制运行方式!汽轮机采用阀控
运行方式!投入机组
DEH
一次调频回路!利用一次
调频回路的频差控制指令修正汽轮机调门开度!达
到快速调节机组功率!使之与孤网负荷保持相对平
衡!维持机组转速相对稳定$该方案易于实现!且具
备快速调节功能$
*控制系统改进措施
通过对以上
3
个孤网频率控制方案的可行性进
行分析比较!特别是针对目前永福电厂
2
号机组处
于运行的实际情况!确定采用
DEH
一次调频回路的
频差修正的方案为最可行的实施方案$并根据机组
控制系统的实际情况和机组单机带孤网运行的技术
要求!采取了以下技术改进措施$
%
1
&火电机组单机带孤网运行时!如发生电网端
甩
10％
以上负荷!会导致电网高周波运行!汽轮机
转速极易达到
3 090 r/min
的
OPC
动作值导致机组
甩负荷停运$为防止出现这一问题!取消了机组并网
后
3 090 r/min
的
OPC
动作功能$检查并确认
3 300
r/min
电超速保护"机械超速保护功能完好!手动停
机回路正常$
%
2
&目前广西电网
200 MW
以下机组一次调频
均设置有
10％
的负荷限制!
2
号机组最大调频量只
有
14.2 MW
!无法满足单机带孤网运行的调整幅度
要求$因此将一次调频回路按转速不等率
5％
%
150
r/min
&设置一次调频量修正函数!放开一次调频修
正函数高限值$考虑到调门关闭太多会导致锅炉主
蒸汽压力升得太快!影响锅炉运行安全!一次调频修
正函数低限值设置为
35%
$
%
3
&孤网切换前一次调频死区设定为
±2 r/min
!
有利于孤网切换时的扰动量消除’孤网运行后根据
机组运行稳定状况可进一步将调频死区放大$
%
4
&如果机组投入孤网运行!需将
DEH
的一次
调频功能投入!存在切除
DEH
遥控的问题$因为电
厂汽轮机运行人员没有在
DEH
操作员站进行调门
操作的习惯和经验!不利于运行人员监控和操作!所
以采取了取消
DEH
一次调频投入后切除
DEH
遥控
回路的措施!使
DEH
一次调频投入时可投入
DEH
遥控!运行人员可在
CCS
机组主控画面上通过
CCS
阀控回路对汽轮机调门进行应急干预$
%
5
&孤网切换前要切除机组协调控制!功率回路
必须手动!
DEH
处于遥控方式!投入
DEH
的一次调
频回路!汽轮机控制在
CCS
阀控运行方式$
%
6
&孤网运行时机组转速是由一次调频补偿信
号叠加到
CCS
阀控指令进行调节的!该调节方式为
纯比例调节!所以转速调节的静态稳定点与设定点
3 000 r/min
是有偏差的!如果偏差太大!需对汽轮机
调门进行手动干预$
图+桂林网区 ’’, -. 系统联络简图
/012 " )34567803 9071:76 ;< =>0?0@ 90A8:038 B;C5: 1:09 <;:
##, -. ADA856
M(母线’G(发电机组’B(变压器
E#
摘要：
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Àî¿¡：»ðµç³§µ¥»ú´ø¹ÂÍøÔËÐпØÖƲßÂÔµÚ11ÆÚµçÁ¦×Ô¶¯»¯»ðµç³§µ¥»ú´ø¹ÂÍøÔËÐпØÖƲßÂÔÀî¿¡£¨¹ãÎ÷µçÁ¦ÊÔÑéÑо¿ÔºÓÐÏÞ¹«Ë¾£¬¹ãÎ÷ÄÏÄþ530023£©ժҪ：Ϊ½â¾öÊܱùÔÖÓ°ÏìµÄ¹ðÁÖÇøÓòµçÍøµÄ°²È«¹©µçÎÊÌâ，¸ù¾Ý¹úµçÓÀ¸£µç³§2ºÅ»ú×éµ¥»ú´ø¹ÂÁ¢µçÍøÔËÐеŤ³Ìʵ¼ù，Ìá³ö»ðµç»ú×éµ¥»ú¹ÂÍøÔËÐÐʱ²ÉÓÃDEHÒ»´Îµ÷ƵµÄƵ²îÐÞÕý»Ø·½øÐÐƵÂÊ¿ØÖƵķ½°¸...
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