电力系统稳定控制装置在发电厂的应用

【摘 要】随着电网安全稳定性要求的逐步提高,电力系统稳定控制装置在许多发电厂得到了应用.本文主要介绍了发电厂稳定控制装置的用途、原理、运行方式.

【关 键 词】稳定控制装置,作用,原理,运行方式

1.概述

电力系统主要构成是发电厂、变电站、输电线路、用电设备,各构成要素分别完成电能产生、电压变换、电能传输、电能使用.各环节相互紧扣,分工明确,形成一个不可分割的整体,共同担负电力系统在保持我国经济稳定持续发展、广大人民安居乐业方面的重要职责.随着我国电网规模的不断扩大,电压等级的逐步升高、远距离电能输送的增多,以及超临界大容量机组的增加,对电网安全稳定运行的要求也就越来越高.为适应电网安全新要求、新标准,越来越多的发电厂配置了稳定控制装置.在电网出现故障,引起大扰动,威胁电网安全运行时,实现快速减出力、切机等功能,和变电站侧稳定控制装置相互配合,共同确保电网安全稳定运行.

2.发电厂稳定控制装置的主要作用

针对电力系统各种不稳定因素,在电力系统安全稳定运行保障体系设置了三道防线,第一道为快速可靠的继电保护,第二道为稳定控制装置,第三道为失步解列、频率及电压控制装置.稳定控制装置在电网发生概率较低的严重故障时起到重要作用,确保电网安全稳定运行.

如某电厂GIS220kV双母线配置三条出线,两台660MW超超临界燃煤机组通过GIS220kV母线向外供电.其中有两路出线为双回线同杆运行,另一路出线为单回线运行.当出现同杆双线跨线故障,或同杆双线其中一回线检修状态,另一回线故障跳闸,而导致单回线事故过负荷时,只要机组的运行功率大于发电机允切门槛功率定值时,稳定控制装置就会动作,联切两台660MW燃煤机组中功率较大的一台机组,以保障电网和机组的安全.

3.发电厂稳定控制装置的主要原理

以上述发电厂为例,设置了GFWK-C稳定控制装置,检测运行单回线的三相电压、三相电流、两台660MW燃煤机组的机端三相电压、三相电流,用于实现就地判别功能.通过测得的各电气量,实时计算出线路的功率,判断出线路的运行状态,系统故障情况下的线路过载情况,以及实时计算两台机组功率.

稳定控制装置动作切机需满足以下条件：

接收到两路同杆双回线的跳闸信号,装置判断出同杆双回线跨线故障,或同杆双回线任一线检修,另一运行线跳闸.

运行单回线出现事故过负荷,主要为有功功率≥750MW与任两相电流≥2150A.

两台机组的总功率大于允切门槛定值600MW.

当装置接收到同杆双回线的跳闸信号,装置启动开放时间15S,在15S内进行判断,当判断出以下5个判据同时满足时,装置确定运行单回线为事故过负荷：

运行单回线有功功率突增,且符合功率突增判据.

运行单回线功率方向为送出时.

运行单回线任两相电流达到热过载电流允许值时.

运行单回线功率达到热过载功率允许值时.

在运行单回线过载联切的延时时间定值内,电流值和功率值始终大于整定值时.

在判断确定运行单回线事故过负荷的同时,如此时机组允切功率大于切机门槛值时,装置进入选切判断回路.此时,装置将自动对两台机组的功率进行比较,选择联切功率较大的一台机组,若两台机组的功率相等,则选择联切装置设定的默认机组.

4.发电厂稳定控制装置的运行方式

稳定控制装置的运行方式各发电厂根据电网调度中心下发的管理规定、输电线路和发电机组的运行状态、稳定控制装置的运行情况都作了详细的技术规定,由运行岗位严格对照执行.

如上述发电厂采用双机配置,共设置两套GFWK-C稳定控制装置,命名为第一、第二套稳定控制装置,两套装置的输入、输出、电源及出口压板均各自独立.如其中一套装置因调试、修改定值等原因退出运行时均不影响另一套装置的正常运行.

4.1正常运行方式

当GIS220kV双母线、三条出线,两台660MW燃煤机组均运行正常,两套装置均无异常时,两套装置按主、辅方式运行.这是为了避免两台机组功率很接近时,由于测量误差,两台机组可能选择不同的机组联切.通过第一套稳定控制装置柜面上的“主/辅切换开关”即可设置两套装置的主、辅状态.两套装置的总功能压板、出口总控制压板、允切压板、切机压板、以及机组保护柜安稳动作联跳机组压板均投入.主运装置先动作时,同时闭锁辅运装置,若主运装置未动作,则经50ms延时后辅运装置动作,同时闭锁主运装置.两套装置这种相互独立,并列运行,主辅配合的形式,很大地提高了稳定控制装置在电网发生概率较低的严重故障时动作的可靠性.正常情况下,应将第一套稳定控制装置设为主运装置.

4.2两台660MW燃煤机组其中一台停役

由于机组大小修、临时消缺或电网方式安排等原因,当有一台机组停役时,则在该机组解列后将允切压板退出.同时,因电网系统运行要求,在两台660MW燃煤机组单机运行时稳定控制装置禁切机组,所以应将两套稳定控制装置通过不同压板的退出投信号或停用状态.

同样,在机组复役时,一般选择在机组并网后负荷低于200MW前,投入该机组的允切压板,并将两套稳定控制装置投跳闸.

需要注意的是,按照电网调度中心规定,稳定控制装置属调度管辖,所有投退操作,须在调度中心发令后方可操作,不得自行变更方式.

4.3两路同杆双回出线同时停役

两路同杆双回出线同时停役时,须控制机组出力,在双线停役操作前,调度中心会将发电厂出线相关口子潮流控制在稳定控制装置停用的对应限额内.即控制GIS220kV系统上网负荷不大于750MW,运行的单回线电流一般不超过2014A.

4.4一套稳定控制装置停用

当有一套稳定控制装置由于修改定值、调试、消缺需停用时,不会影响另一套装置的正常运行.若需停用的稳定控制装置为主运装置,应先将另一套装置设为主运装置,然后进行退出停用操作.但同时需注意,一套装置动作有闭锁另一套装置的功能,所以,为避免装置进行动作调试而造成正常运行的装置误闭锁,在一套装置停用调试时,应断开闭锁正常运行装置的接点.

4.5两套稳定控制装置同时停用

当两套稳定控制装置需同时进行校验,或同时出现异常、故障需停用时,在停用前,应将发电厂出线相关口子潮流限制在两套稳定控制装置同时停用的稳定限额之内.也就是控制GIS220kV系统上网负荷不大于750MW,运行的单回线电流不超过2014A.这也就需要发电厂网控、机组集控值班人员共同监视机组负荷、GIS220kV系统上网负荷和潮流.发现有超限额趋势,应立即降低机组出力,及时调整.对于发电机组,因总功率控制在稳定限额之内,两台机组运行在较低负荷区域,需合理调配好两台机组的出力,提高机组运行安全稳定性.

5.结论

发电厂稳定控制装置的有效应用,对电网、发电机组的安全稳定运行起到了可靠的保障作用.发电厂根据电网的变化,及时按照调度中心要求,对装置进行升级改造,以及通过科学有效的维护和定期校验,保持装置的正常状态,都将进一步提高了装置的可靠性,进一步巩固电力系统安全稳定运行保障体系.