机组联网转孤网特殊运行方式的实现

舒登春，罗　亮

机组联网转孤网特殊运行方式的实现

舒登春，罗亮

（四川华能康定水电有限责任公司，四川 成都 610041）

通过对小天都水电站机组联网转孤网的试验进行归纳总结，对水轮机组联网转孤网控制策略、试验方法进行分析，验证调速器主配拒动信号动作的可靠性，验证当系统频率高于50.5Hz时，调速器自动切至孤网模式不跳闸的要求。

调速器；主配拒动；孤网

1　引言

小天都水电站位于康泸电网的核心位置，而康泸电网经500kV长线路与四川主网相连，当此线路故障时，康泸电网将成为孤网。根据电网要求，在康泸电网成为孤网时，必须满足电网供电要求，而小天都水电站作为黑启动电厂，须满足此功能。而小天都水电站的机组容量相对康泸电网而言属于典型的大机小网，因此其调速系统特性对康泸电网的频率稳定非常重要。

而联网转孤网试验，行业暂无相关详细要求，对于具体参数设置，首先要根据小网的容量和设备情况进行分析形成方案，然后试验验证，以检验整个转换过程的顺利进行。

2　试验机组概况

2.1水轮机基本参数

水轮机型号：1号机组：HLD381b-LJ-265 2号、3号机组：HL（E）-LJ-270

额定转速：428.6r/min

额定水头：358m

制造厂家：1号机组：东方电机股份有限公司2号、3号机组：通用电气亚洲水电设备有限公司

2.2发电机基本参数

发电机型号：1号机组：SF80-14/5100 2号、3号机组：SF-J80-14/4864

额定功率：80MW

制造厂家：1号机组：东方电机股份有限公司2号、3号机组：通用电气亚洲水电设备有限公司

3　水轮机调节系统模型

小天都水电站调速器采用安德里茨（中国）有限公司提供的微机调速器。

该调速器调节器采用PID调节，并网工况下有频率调节、开度调节和功率调节三种模式，起闭环自动调节作用的各主要环节如图1所示。

图1　传递函数

4　联网转孤网模式控制策略

4.1跳闸逻辑

原设计中，“115%转速+主配拒动信号+空载开度以上”的实现并不合理，由于机组在甩负荷过程中，即使主配是正常动作，三条件仍有满足的可能。

如图2所示，当机组转速大于115%时，即处于a和c之间，这样当机组转速开始下降但仍然高于115%时，由于调速器PID调节特性和空载开度的设置，这时主配压阀位置不一定在关位（例如t2时间或b点），而导致误判为主配压阀拒动，就会造成机组紧急停机出口动作。即使在上升区间，即a和b之间，如果顶点就在115%附近，也会出现主配压阀位置不在关位的情况。

图2　甩负荷时三参数变化示意图

图3　1号机组静态试验波形图

图4　甩负荷20MW试验波形图

所以机组在甩负荷过程中，会紧急停机，从而达不到对孤网连续供电的目的。改造如下：

a）调速器机柜输出的主配拒动信号只报警，不作用于跳闸；

b）由电柜判断主配拒动信号，该判据采用主配位移+有偏差（指令与反馈之间）作为主配拒动判据。即当主配开度给定与主配开度偏差绝对值超过10%时（具体数值根据现场实验确定），延时0.8s，调速器电柜将输出主配拒动信号作用于跳闸。

4.2调速系统转孤网的判据

当并网状态下频率偏差大于±0.5Hz时（以电网正常运行状态下的真实频率不会大于±0.5Hz为前题）,延时0.3s，系统自动切换至孤网模式。

4.3孤网模式下机组的稳定运行控制策略

在孤网模式下，调速器实际的运行状态为负载态下的频率模式，此时调速器的调节目标为频率给定值，默认为50Hz，即机组频率与50Hz比较，偏差量作为转化为开度调节量。联网转孤网模式时，运行PID自动切换为孤网PID。

5　静态试验（以1　号机组为例）

小天都水电站1号机组，静态试验实测出1号机组主配开度开方向最大为8.4%，关方向最小为-19.6%，导叶不动时主配零点位置为0左右。因此对主配给定进行限幅：在调速器程序中对1号机组主配开度给定限幅为最小-20%，最大为9%。当主配开度给定与主配开度偏差绝对值超过10%，延时0.8s，调速器程序将输出“主配拒动”信号给机组LCU。经过静态试验证实，当主配拒动时10%的偏差值满足要求，模拟的故障信号能正确输出（如图3）。

6　动态试验（以1　号机组为例）

6.1甩25%负荷（20MW）时录波数据（如图4）

当手动断开机组出口断路器时，调速器功率下降，转速上升，转速迅速超过101%Ne，延时0.3s，机组迅速进入孤网运行模式且能够跟踪100%Ne转速稳定运行。

甩50%负荷（40MW）时录波数据如图5：

图5　甩负荷40MW试验波形图

图6　甩负荷60MW试验波形图

6.2甩75%负荷（60MW）时录波数据（如图6）

通过曲线可以看出，甩负荷75%时，最高转速已超过115%，此时机组可以顺利进入孤网模式，机组没有因一级过速误动跳闸。

7　结束语

位于电网特殊位置的电厂，对系统的稳定性起着非常重要的作用。但在实际中，由于诸多方面的原因，只有在系统故障后才能知晓其薄弱环节。此方案在小天都水电站联网转孤网功能上的成功应用，证明了该方案很好地满足了电网的要求，具有很好的调速器运行模式转换效果。

[1]GB/T11805-2008水轮发电机组自动化元件（装置）及其系统基本技术条件[S].

TM623.7

B

1672-5387（2016）08-0082-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.025

2016-06-29

舒登春（1976-），男，工程师，从事自动化相关设备的管理工作。