西門子T-300 DEH系統甩負荷識別功能的分析

俞友群

（浙江浙能嘉興發電有限公司，浙江嘉興314201）

西門子T-300 DEH系統甩負荷識別功能的分析

俞友群

（浙江浙能嘉興發電有限公司，浙江嘉興314201）

以某1 000 MW機組為例，分析了西門子T-3000 DEH系統甩負荷識別功能，尤其是KU（短甩）功能和LAW（長甩）功能的詳細判斷邏輯、KU觸發后DEH系統的控制方式，對實際運行中可能出現的問題提出了優化建議。

甩負荷識別；KU；LAW；1 000 MW

某1 000 MW機組采用西門子T-3000 DEH系統，對于KU的具體觸發邏輯和觸發后的一系列動作一直未有詳細完整的解釋，在此對西門子DEH系統的甩負荷識別邏輯設計進行分析說明，并探討KU與電氣零功率保護的配合，以及KU功能的優化改進。

1 甩負荷識別功能的目的

西門子T-3000系統的甩負荷識別邏輯包括KU和LAW 2種情況。KU是電網瞬時中斷時的甩負荷，通常也稱短甩；LAW才是真正意義上的甩負荷，也稱長甩。

KU功能主要是通過對機組負荷的監控，在電網瞬時發生中斷時，迅速做出判斷，通過調閥快關，由DEH（汽輪機數字電液控制系統）切到轉速控制等一系列手段，避免機組超速，并且在電網迅速恢復時，可立即恢復帶負荷運行。如果KU觸發后在短時間（2 s）內不能恢復，則觸發LAW，并能實現帶廠用電運行。但目前，通常機組在脫網時，是不要求帶廠用電運行，而是直接跳閘，并且LAW的觸發條件就是“KU動作且短時間內無法恢復”，因此這里重要的是KU功能的判斷和處理。

2 KU的邏輯判斷

2.1 KU邏輯判斷的含義

圖1是甩負荷識別邏輯，圖中KU信號判斷邏輯的2個部分分別代表了機組在高負荷和低負荷時的KU判斷邏輯。

（1）條件1：高負荷時（至少大于728 MW）的KU判斷依據：負荷信號瞬時下跌大于限制，KU觸發。

（2）條件2：低負荷時的判斷依據：功率下跌到104 MW以下，與負荷控制偏差大于104 MW，則表示機組是甩負荷，而不是正常停機過程。同時機組已并網，且功率大于-26 MW，則表示不存在逆功率現象，也就是說機組原來在并網狀態，現在已脫網。

2.2 KU觸發條件1的含義

對于觸發條件1，則解釋不一，有16 ms負荷下降728 MW，8 ms下降400 MW和1 s下降728 MW等觸發條件，但這些認識均不準確。

電氣功率變送器3個實際的負荷信號（PEL1，PEL2，PEL3）首先在PEL邏輯頁（實際功率值計算回路）中進行計算得到“三選一”的實際功率信號PEL。該PEL信號送入甩負荷識別邏輯頁，如圖2所示，PEL信號首先經過1個“F10F”功能塊，該功能塊是對輸入值進行提前預判，對功率采樣回路邏輯的功能塊和功率變送器的延遲進行補償，以還原真實的功率實時值。其中，TD設為30 ms，TM設為65 ms，筆者判斷這2個值一個和功率變送器的特性相關，另一個和功率信號的采樣運算回路到F10F功能塊進行的一系列運算塊采樣周期之和相關，也就是說一個是補償功率變送器的延遲，一個補償邏輯運算回路的延遲。

圖2 KU觸發條件1邏輯

還原后的負荷值，送入一個2 s的慣性環節“PT1”，運算后由還原的實時功率值相減，送入“NCM”比較功能塊，大于728 MW，KU觸發。對于“PT1”慣性環節，其響應特性如圖3所示。即對于階躍響應，2 s后達到階躍值的63%。計算公式如下：

式中：OUTn為當前輸出值；OUTn-1為上一采樣周期的輸出值；Ts為采樣周期；INn為當前輸入值；T1為慣性環節的慣性時間，即2 s。

因為該PT1的采樣周期是16 ms，遠遠小于2 s，可以近似認為該值將保持突變前的負荷。因此，可以近似認為負荷突變728 MW以上（實際上如果負荷跳變在16 ms的周期內發生，根據公式可以算出負荷下降值約在734 MW左右），則KU動作。

這里有幾點需要指出：

（1）負荷功率的下跌必須滿足一定的速率，但同時也必須達到設定的值，也就是說如果不能達到728 MW以上，第一部分的邏輯是一定不會觸發的。

（2）如果負荷跳變在16 ms的周期內發生，根據公式可以算出負荷下降值約在734 MW左右。但并不是說負荷下降速率需要達到734 MW/16 ms，如果負荷下降過程跨越2個周期（32 ms），通過公式可以算出，負荷下降值大概達到740 MW左右，KU功能即會觸發，而這時負荷下降速率為370 MW/16 ms左右。因此，如果把這部分邏輯解釋為負荷下降速率達到某個值，是完全不對的。

2.3 KU觸發條件2的含義

對觸發條件2均沒有疑義，以下條件同時滿足時觸發：

（1）實際負荷大于-26 MW；

圖3 NCM功能塊階越響應曲線

圖1 KU邏輯

（2）實際負荷小于104 MW；

（3）負荷控制偏差大于104 MW；

（4）機組已并網。對于第4條廠家的說明書解釋不夠充分，該信號在邏輯中是GLSEV信號，具體邏輯為并網信號經過一個5 s的上升延遲，再經過一個3 s的下降延遲。因此，表示的是事件發生前，機組已并網超過5 s，且至少在事件發生3 s前，機組還是處于并網狀態。

3 KU動作后的處理

KU動作后，后續處理如下：

（1）KU信號送入RS觸發器的“S”引腳，同時經過150 ms延時后發出一個7 s的脈沖信號對RS觸發器進行復位。即KU信號觸發后，將保持150 ms，然后將復位，并在7 s內不會再次頻繁觸發。

（2）KU動作后，將NPR（轉速負荷控制器）控制回路中的KPS2Y信號置零，正常情況下，KPS2Y是負荷控制回路的前饋，等于負荷指令/1040。DEH系統的流量指令就等于：KPS2Y值+主調節器的輸出+一次調頻的前饋。KPS2Y置零后，DEH系統的流量指令將迅速降低，通常會超過25%，這是因為KPS2Y的數值為負荷指令/1040。因此大致認為，KU觸發時，負荷指令只要大于25%，DEH系統的流量指令就會突降25%以上。由于通過閥門反饋計算出的流量指令比實際的指令大25%以上，將觸發調閥快關邏輯，調閥快關并持續1 s，即只要功率大于25%，且調閥開度對應的流量在25%以上（通常都是滿足的），高中壓調門快關動作。

（3）NPR控制回路主調節器的設定值將置零，負荷指令不起作用，同時轉速/一次調頻公用的控制回路將從一次調頻模式切換到帶轉速控制器的負荷運行模式。這里要注意，KU的動作是將主調節器的設定值置零，但負荷指令仍然保持原值。

（4）KU動作后，如果在2 s內，KU信號復位，則重新進入負荷控制模式，由于負荷指令仍保持，無需運行人員干涉，重新設置負荷指令，或經過負荷指令運算回路計算，原來的負荷指令會直接送入主調節器，令調閥開啟，機組將迅速重新帶上負荷，恢復KU動作前的工作模式。如果2 s內不能復位，將觸發LAW，即長甩負荷動作，進入轉速控制模式。

4 與KU動作相關的幾個問題探討

（1）KU動作后觸發并不是直接觸發高中壓調門快關，而是通過迅速撤出OSB流量指令，觸發調門快關邏輯。因此可得出結論：當負荷很低時（如200 MW以下），KU信號不一定觸發調閥快關。某些發電廠，因為調閥存在跳變，將調閥快關邏輯中的流量偏差值從25%修改到較大值，甚至取消該偏差快關調閥的邏輯，將影響KU動作后的調閥快關。同理，并不是KU動作必然會觸發調閥快關，如果在負荷很低時，比如機組剛并網，調閥流量指令原來就小于25%，即使KU觸發，也不會觸發快關。

（2）從已經發生過的KU觸發事件來看，負荷信號受到干擾時，并不是直接下跌，而是先上升，再下跌。由于負荷信號進入KU運算前，先經過“F10F”功能塊進行計算，計算后輸出的值完全可能比負荷實際達到的最高值更高。同時，DEH的負荷計算回路中，當三路負荷同時故障時，計算出的負荷值將達到1 500 MW。因此并不是說，機組運行時的負荷低于728 MW，KU邏輯的第1條就一定不會觸發。并且由于歷史數據的采樣周期關系，最大值未必能在歷史曲線中被捕捉到。

（3）目前，上汽廠部分1 000 MW機組、600 MW機組開始配套OVATION控制系統，其控制邏輯大致是對西門子T-3000系統的邏輯進行了翻譯轉化，但因為一些功能塊的不同和邏輯理解上的分歧，可能會存在一些疑問。以KU功能來說，某600 MW機組，設計中KU動作條件設置為：50 ms下降14.5 MW左右，因為OVATION系統功能塊的最小采樣周期在50 ms。對于這樣的數值設定，筆者表示疑惑。在原設計中，不管是條件1還是條件2觸發KU，機組負荷都必須跌倒一個極低的數值，這才能最大程度地表征電網中斷，而不是功率信號波動，或者功率變送器故障。

（4）如果電氣側存在零功率切機保護，那么一旦KU動作，零功率切機保護動作將觸發機組跳閘，即使KU迅速恢復，后續的控制也將被打斷，無法繼續。為避免功率信號波動引起KU誤發，參照對東汽廠的PL U（功率負荷不平衡保護）優化思路，對KU功能加上轉速限制比較簡單和實用，即只有在轉速大于3 018 r/min，KU功能才會觸發。

5 結語

西門子DEH系統KU動作程序和新華公司的OPC（超速保護控制）、東汽廠的PLU都相類似，均為了防止機組在甩負荷時超速。但是在具體的實現方式上有所不同，新華公司OPC直接把轉速作為判斷依據，西門子KU和東汽廠PLU都是考慮了機組甩負荷后帶廠用電的運行方式，并通過功率的突變進行預判，提前介入對調閥進行控制使機組在脫網后轉速飛升值控制到最小。西門子KU更考慮了電網瞬時中斷恢復后，機組重新并網運行的情況，動作程序更加復雜，如果不能很好地理解、掌握其工作原理，將會影響機組甩負荷故障的正確分析判斷。

[1]俞友群，蔣宇軒．提高西門子T－3000 DEH系統的可靠性研究[J]．浙江電力，2013，32（6）∶39－42．

（本文編輯：陸瑩）

Analysis on Load Shedding Recognition of Siemens T-3000 DEH System

YU Youqun
（Zhejiang Zheneng Jiaxing Power Generation Co.，Ltd.，Jiaxing Zhejiang 314201，China）

Taking 1 000 MW units as an example，this paper introduces the load shedding recognition of Siemens T-3000 DEH system，especially the detailed judgment logic of KU（short shedding）and LAW（long shedding）as well as the control method of DEH system after KU is triggered.The paper gives optimization suggestions on problems which may occur in actual operation.

load shedding recognition；KU；LAW；1 000 MW

TK323

：B

：1007-1881（2014）07-0054-03

2014-05-15

俞友群（1973-），男，浙江寧波人，工程師，從事發電廠熱工控制工作。