淺談電力系統穩定控制裝置在發電廠的應用

徐振宇

【摘要】隨著電網安全穩定性要求的逐步提高，電力系統穩定控制裝置在許多發電廠得到了應用。本文主要介紹了發電廠穩定控制裝置的用途、原理、運行方式。

【關鍵詞】穩定控制裝置;作用 ;原理;運行方式

1.概述

電力系統主要構成是發電廠、變電站、輸電線路、用電設備，各構成要素分別完成電能產生、電壓變換、電能傳輸、電能使用。各環節相互緊扣，分工明確，形成一個不可分割的整體，共同擔負電力系統在保持我國經濟穩定持續發展、廣大人民安居樂業方面的重要職責。隨著我國電網規模的不斷擴大，電壓等級的逐步升高、遠距離電能輸送的增多，以及超臨界大容量機組的增加，對電網安全穩定運行的要求也就越來越高。為適應電網安全新要求、新標準，越來越多的發電廠配置了穩定控制裝置。在電網出現故障，引起大擾動，威脅電網安全運行時，實現快速減出力、切機等功能，和變電站側穩定控制裝置相互配合，共同確保電網安全穩定運行。

2.發電廠穩定控制裝置的主要作用

針對電力系統各種不穩定因素，在電力系統安全穩定運行保障體系中共設置了三道防線，第一道為快速可靠的繼電保護;第二道為穩定控制裝置;第三道為失步解列、頻率及電壓控制裝置。穩定控制裝置在電網發生概率較低的嚴重故障時起到重要作用，確保電網安全穩定運行。

如某電廠GIS 220kV雙母線配置三條出線，兩臺660MW超超臨界燃煤機組通過GIS 220kV母線向外供電。其中有兩路出線為雙回線同桿運行，另一路出線為單回線運行。當出現同桿雙線跨線故障，或同桿雙線其中一回線檢修狀態，另一回線故障跳閘，而導致單回線事故過負荷時，只要機組的運行功率大于發電機允切門檻功率定值時，穩定控制裝置就會動作，聯切兩臺660MW燃煤機組中功率較大的一臺機組，以保障電網和機組的安全。

3.發電廠穩定控制裝置的主要原理

以上述發電廠為例，設置了GFWK-C穩定控制裝置，檢測運行單回線的三相電壓、三相電流、兩臺660MW燃煤機組的機端三相電壓、三相電流，用于實現就地判別功能。通過測得的各電氣量，實時計算出線路的功率，判斷出線路的運行狀態，系統故障情況下的線路過載情況，以及實時計算兩臺機組功率。

穩定控制裝置動作切機需滿足以下條件：

接收到兩路同桿雙回線的跳閘信號，裝置判斷出同桿雙回線跨線故障，或同桿雙回線任一線檢修，另一運行線跳閘。

運行單回線出現事故過負荷，主要為有功功率≥750MW與任兩相電流≥2150A。

兩臺機組的總功率大于允切門檻定值600MW。

當裝置接收到同桿雙回線的跳閘信號，裝置啟動開放時間15S，在15S內進行判斷，當判斷出以下5個判據同時滿足時，裝置確定運行單回線為事故過負荷：

運行單回線有功功率突增，且符合功率突增判據。

運行單回線功率方向為送出時。

運行單回線任兩相電流達到熱過載電流允許值時。

運行單回線功率達到熱過載功率允許值時。

在運行單回線過載聯切的延時時間定值內，電流值和功率值始終大于整定值時。

在判斷確定運行單回線事故過負荷的同時，如此時機組允切功率大于切機門檻值時，裝置進入選切判斷回路。此時，裝置將自動對兩臺機組的功率進行比較，選擇聯切功率較大的一臺機組，若兩臺機組的功率相等，則選擇聯切裝置設定的默認機組。

4.發電廠穩定控制裝置的運行方式

穩定控制裝置的運行方式各發電廠根據電網調度中心下發的管理規定、輸電線路和發電機組的運行狀態、穩定控制裝置的運行情況都作了詳細的技術規定，由運行崗位嚴格對照執行。

如上述發電廠采用雙機配置，共設置兩套GFWK-C穩定控制裝置，命名為第一、第二套穩定控制裝置，兩套裝置的輸入、輸出、電源及出口壓板均各自獨立。如其中一套裝置因調試、修改定值等原因退出運行時均不影響另一套裝置的正常運行。

4.1 正常運行方式

當GIS 220kV雙母線、三條出線，兩臺660MW燃煤機組均運行正常，兩套裝置均無異常時，兩套裝置按主、輔方式運行。這是為了避免兩臺機組功率很接近時，由于測量誤差，兩臺機組可能選擇不同的機組聯切。通過第一套穩定控制裝置柜面上的“主/輔切換開關”即可設置兩套裝置的主、輔狀態。兩套裝置的總功能壓板、出口總控制壓板、允切壓板、切機壓板、以及機組保護柜安穩動作聯跳機組壓板均投入。主運裝置先動作時，同時閉鎖輔運裝置;若主運裝置未動作，則經50ms延時后輔運裝置動作，同時閉鎖主運裝置。兩套裝置這種相互獨立，并列運行，主輔配合的形式，很大地提高了穩定控制裝置在電網發生概率較低的嚴重故障時動作的可靠性。正常情況下，應將第一套穩定控制裝置設為主運裝置。

4.2 兩臺660MW燃煤機組其中一臺停役

由于機組大小修、臨時消缺或電網方式安排等原因，當有一臺機組停役時，則在該機組解列后將允切壓板退出。同時，因電網系統運行要求，在兩臺660MW燃煤機組單機運行時穩定控制裝置禁切機組，所以應將兩套穩定控制裝置通過不同壓板的退出投信號或停用狀態。

同樣，在機組復役時，一般選擇在機組并網后負荷低于200MW前，投入該機組的允切壓板，并將兩套穩定控制裝置投跳閘。

需要注意的是，按照電網調度中心規定，穩定控制裝置屬調度管轄，所有投退操作，須在調度中心發令后方可操作，不得自行變更方式。

4.3 兩路同桿雙回出線同時停役

兩路同桿雙回出線同時停役時，須控制機組出力，在雙線停役操作前，調度中心會將發電廠出線相關口子潮流控制在穩定控制裝置停用的對應限額內。即控制GIS 220kV系統上網負荷不大于750MW，運行的單回線電流一般不超過2014A。

4.4 一套穩定控制裝置停用

當有一套穩定控制裝置由于修改定值、調試、消缺需停用時，不會影響另一套裝置的正常運行。若需停用的穩定控制裝置為主運裝置，應先將另一套裝置設為主運裝置，然后進行退出停用操作。但同時需注意，一套裝置動作有閉鎖另一套裝置的功能，所以，為避免裝置進行動作調試而造成正常運行的裝置誤閉鎖，在一套裝置停用調試時，應斷開閉鎖正常運行裝置的接點。

4.5 兩套穩定控制裝置同時停用

當兩套穩定控制裝置需同時進行校驗，或同時出現異常、故障需停用時，在停用前，應將發電廠出線相關口子潮流限制在兩套穩定控制裝置同時停用的穩定限額之內。也就是控制GIS 220kV系統上網負荷不大于750MW，運行的單回線電流不超過2014A。這也就需要發電廠網控、機組集控值班人員共同監視機組負荷、GIS 220kV系統上網負荷和潮流。發現有超限額趨勢，應立即降低機組出力，及時調整。對于發電機組，因總功率控制在穩定限額之內，兩臺機組運行在較低負荷區域，需合理調配好兩臺機組的出力，提高機組運行安全穩定性。

5.結論

發電廠穩定控制裝置的有效應用，對電網、發電機組的安全穩定運行起到了可靠的保障作用。發電廠根據電網的變化，及時按照調度中心要求，對裝置進行升級改造，以及通過科學有效的維護和定期校驗，保持裝置的正常狀態，都將進一步提高了裝置的可靠性，進一步鞏固電力系統安全穩定運行保障體系。