火电厂单机带孤网运行控制策略

收稿日期：２００8-05-06；修回日期：２００8-08-19作者简介：李

俊（1968-），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。E -mail ：110kV 麻石—百寿线、百寿—石门线倒塔停运，剩

下的220kV 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220kV 柳东—田岭—挡村线跳闸，永福电厂在运行的1～3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2号机组单独带大丰变电站2号主变压器形成—孤立小网，永福电厂1、3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220kV 柳东—田岭—挡村线路与广西主电网联网运行。如果永福电厂2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220kV 柳东—田岭—挡村线路故障停电跳掉永福电厂1、3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。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

XDPS －400分散控制系统，实现了DAS 、FSSS 、MCS 、SCS 、ECS 五大功能；汽轮机采用低压润滑油DEH

调节系统，控制设备采用上海FOXBORO 公司的I/A

Series 分散控制系统。

永福电厂的一次结线以220kV 双母线为主，带

4台220kV 主变压器和2台启动备用变压器，共有4回220kV 出线，分别连接到220kV 大丰变电站和220kV 侯寨变电站。桂林网区220kV 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500kV 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

第41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。

2．1DEH 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。

2．2在CCS 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。

2．3采用DEH 一次调频回路的频差修正

，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。

3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3090r/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3090r/min 的OPC 动作功能。检查并确认3300

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200MW 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14.2MW ，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±2r/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

3000r/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1桂林网区220kV 系统联络简图

Fig.1Schematic diagram of Guilin district power grid for

220kV system

M —母线；G —发电机组；B —变压器