華東桐柏抽水蓄能電站遠方緊急支援功能的實現(xiàn)

朱佳

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺 317200）

華東桐柏抽水蓄能電站遠方緊急支援功能的實現(xiàn)

朱佳

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺 317200）

根據(jù)桐柏抽水蓄能電站的實際情況，介紹了成組控制系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、控制的具體要求。在成組控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，介紹了電站側(cè)緊急支援功能的基本要求、控制流程，為運行維護人員提供一定的參考，也為抽水蓄能電站更多功能的開發(fā)提供借鑒。

華東電網(wǎng)；抽水蓄能；成組控制；緊急支援

1　引言

隨著特高壓智能電網(wǎng)的建設(shè)，華東電網(wǎng)作為典型的大受端電網(wǎng)，安全運行日益受到嚴峻考驗。為了確保電網(wǎng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)運行，特別是為了在大功率電源缺失時，電網(wǎng)能夠具備有效的調(diào)節(jié)手段，構(gòu)建了華東電網(wǎng)抽水蓄能電站遠方緊急支援系統(tǒng)。抽水蓄能機組在不同工況之間轉(zhuǎn)換迅速，從開機到額定出力一般只需要3～4min，從額定出力到停機也僅需7～8min。它的快速負荷反應(yīng)跟蹤能力、頻繁工況轉(zhuǎn)換的適應(yīng)性使其能夠充分發(fā)揮調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用和黑起動等多重功能。當華東電網(wǎng)發(fā)生緊急事故或區(qū)域外直流功率輸送發(fā)生較大的功率擾動并威脅電網(wǎng)安全運行時，可根據(jù)功率缺失程度、參與緊急支援電站的實際可支援容量，通過下發(fā)遙調(diào)命令，令抽水蓄能電站實施緊急支援啟動操作，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行[1]。

桐柏抽水蓄能電站有4臺單機容量為300MW的可逆式水泵水輪機-發(fā)電電動機機組，電站監(jiān)控系統(tǒng)為奧地利安德里茨公司的產(chǎn)品，通過LCU9與華東調(diào)度中心通訊。電站成組控制系統(tǒng)已正式投運，控制方式為曲線模式、自動控制，即根據(jù)調(diào)度每天下發(fā)的96點負荷曲線，由電站成組控制系統(tǒng)自動控制機組啟停。由于電站的遠方緊急支援功能是在成組控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，因此下文中提到的成組控制系統(tǒng)均有緊急支援功能，并且本文的遠方緊急支援功能指電站側(cè)功能，不包括華東調(diào)度中心主站側(cè)功能。

2　成組控制系統(tǒng)概述

2.1功能與結(jié)構(gòu)

華東調(diào)度中心給桐柏電站下發(fā)的96點負荷曲線值通過DL476協(xié)議傳輸?shù)诫娬緜?cè)負荷曲線接收服務(wù)器，然后通過101協(xié)議將曲線值送到電站成組控制系統(tǒng)（JC）。負荷曲線接收服務(wù)器為2臺HP ML350eGen8工作站，互為冗余備用；電站成組控制系統(tǒng)采用安德里茨的ACP 1703系列產(chǎn)品。電站成組控制系統(tǒng)通過交換機連接到監(jiān)控系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)，與1-4號機組LCU以及遠方通訊站LCU9進行數(shù)據(jù)交換。電站成組控制系統(tǒng)根據(jù)各時間點的負荷設(shè)定值、機組的狀態(tài)、開停機優(yōu)先級等條件，發(fā)出相應(yīng)的開停機命令給機組LCU，實現(xiàn)成組控制曲線模式自動開停機功能。LCU9與華東調(diào)度中心通過104協(xié)議通訊，緊急支援功能相關(guān)的遙調(diào)、遙測、遙信信息傳輸通過該通道實現(xiàn)。當華東電網(wǎng)需要緊急支援時，調(diào)度中心會根據(jù)桐柏電站的當前可支援容量，下發(fā)緊急支援投入命令及支援功率附加值，電站成組控制系統(tǒng)立即發(fā)令停相應(yīng)抽水機組或開機發(fā)電。

成組控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2成組控制要求

當電站的控制方式在成組“總投入”，處于“成組”模式下的機組的啟機和停機將直接由成組軟件自動控制，并且優(yōu)先級高的機組先開后停，優(yōu)先級低的機組后開先停。默認優(yōu)先級按照機組運行時間數(shù)從小到大排列，操作員可以根據(jù)機組的實際情況，手動修改機組啟停的優(yōu)先級，有選擇的開機[2]。

當需要機組抽水時，原則上不直接走停機到抽水流程，而是由運行人員根據(jù)日負荷計劃曲線，提前手動開機到工況，然后將已經(jīng)處于工況機組的優(yōu)先級設(shè)置最高，確保優(yōu)先將已處于SCP工況的機組轉(zhuǎn)為抽水。

在曲線模式下，機組的自動啟停是以下一時間點的負荷設(shè)定值為目標來執(zhí)行的。考慮到機組啟停所需的時間和電網(wǎng)的要求，發(fā)電開機提前10min，發(fā)電停機提前8min；抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水提前8min，抽水停機提前10min。當同一點有2臺或以上機組啟停的時候，第二臺機組的啟停時間與第一臺有2min間隔，抽水或發(fā)電都一樣。

當電站處于成組控制，電站總的負荷指令的分配將計入運行在“單機”的機組負荷，即：

電站成組控制僅影響和調(diào)節(jié)“成組”機組的輸出，并按平均分配的原則計算和分配各機組的負荷指令，即：

為了減少機組啟停時增減負荷對電網(wǎng)的沖擊，調(diào)度對機組負荷變化速率有一定的要求。成組控制軟件將電站作為一個整體控制，所以實際的負荷變化率與參與負荷分配的“成組”機組臺數(shù)有關(guān)，即：

目前桐柏抽水蓄能電站單臺成組機組的負荷在200～300MW之間增減時的變化速率為0.6MW/s。

3　緊急支援功能

3.1緊急支援投入運行的條件

電站側(cè)緊急支援功能投入運行需要具備的條件如下：

（1）全廠成組控制方式在“總投入”；

（2）成組控制系統(tǒng)運行在96點計劃曲線模式，按調(diào)度下發(fā)的曲線和整定單正常運行；

（3）電站與調(diào)度主站控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信正常（包括數(shù)據(jù)網(wǎng)通信、計劃曲線）；

（4）機組控制方式在“成組”（控制方式在“單機”的機組不參與緊急支援）。

3.2緊急支援控制的基本原則

電站遠方緊急支援控制是在電站原有成組負荷計劃曲線控制基礎(chǔ)上，利用電站成組控制的負荷分配及機組啟?？刂乒δ軐崿F(xiàn)的。調(diào)度主站的遠方緊急支援功能投入和退出采用遙調(diào)指令A(yù)0方式，用不同遙調(diào)參數(shù)對應(yīng)投入/退出及其他控制方式[3]。

當電站運行在發(fā)電工況，緊急支援投入將直接啟動發(fā)電機組；當電站運行在水泵工況，緊急支援投入將作用于水泵停機；當電站運行在SCP工況，緊急支援投入將自動閉鎖下一負荷計劃點要求的到水泵的工況轉(zhuǎn)換。在任何時刻，電站都會給華東調(diào)度中心上傳顯示唯一的工況信息（發(fā)電或抽水或抽水調(diào)相）。

當電網(wǎng)頻率恢復(fù)、華東調(diào)度中心主站遠方緊急支援退出啟動后，主站將通過等速率遞減△的方式，在15min內(nèi)將△減至0。

桐柏電站成組與緊急支援控制流程如圖2所示。

3.3緊急支援與主站數(shù)據(jù)交換相關(guān)信息

為了確保華東調(diào)度中心主站有足夠的反饋信息，正確下發(fā)緊急支援投退命令及負荷指令，主站和電站之間需要有多個控制、反饋信息傳遞，主要信息定義如下。

（1）緊急支援控制模式

數(shù)據(jù)類型為模擬量，數(shù)值范圍11～99，具體定義如下：

數(shù)值11=準備投入；

數(shù)值22=投入；

數(shù)值33=準備退出；

數(shù)值66=退出；

數(shù)值77=緊急支援中止；

數(shù)值88=閉鎖SCP-PO轉(zhuǎn)換；

數(shù)值99=解除SCP-PO轉(zhuǎn)換。

（2）緊急支援負荷附加值△

數(shù)據(jù)類型為模擬量，數(shù)值范圍：

（3）電站工況信號

數(shù)據(jù)類型為數(shù)字量，任何時刻電站工況必須唯一，有發(fā)電、抽水調(diào)相、抽水3種工況。

發(fā)電工況：電站所有機組停機，或有機組在發(fā)電工況或目標工況為發(fā)電工況；

抽水工況：有機組在抽水或目標工況為抽水工況；

SCP工況：有成組機組在SCP工況或目標工況為SCP工況，且沒有機組在抽水工況。

數(shù)據(jù)類型為模擬量，數(shù)值范圍是0～發(fā)電工況下的機組額定容量×機組臺數(shù)（發(fā)電工況）、0～ABS（抽水工況下的機組額定容量×機組臺數(shù)）（抽水工況）。具體分4種情況。

發(fā)電工況時：

抽水工況時：

SCP工況時：

電站最后一臺抽水機組轉(zhuǎn)停機的暫態(tài)過程：

當抽水機組與電網(wǎng)解列后，電站從抽水工況轉(zhuǎn)換成發(fā)電工況，鑒于解列機組尚未到達穩(wěn)定，因此當前可支援容量c=成組機組臺數(shù)×單機發(fā)電容量-單機發(fā)電容量

數(shù)據(jù)類型為模擬量，定義如下：

（6）電站實際負荷指令返回值

數(shù)據(jù)類型為模擬量，定義如下：

電站實際負荷指令返回值=電站成組負荷指令+ “單機”機組負荷指令。

數(shù)據(jù)類型為模擬量，定義如下：

4　緊急支援試驗與投運

華東電網(wǎng)抽水蓄能電站遠方緊急支援系統(tǒng)是保障電網(wǎng)安全運行的重要功能，在正式投入運行前，對電站和主站的通信、電站緊急支援控制邏輯的動作情況、各種異常情況下的電站成組控制的安全性、多電站之間的配合情況都必須通過試驗進行驗證[4]。

在電站靜態(tài)調(diào)試完成后，與華東調(diào)度配合進行了單廠試驗。試驗項目包括測試試驗、電站在發(fā)電工況時緊急支援功能試驗、電站在抽水工況時緊急支援功能試驗。

單廠試驗完成后，進行了桐柏、天荒坪、瑯琊山及響水澗電站成組控制聯(lián)合試驗，主要目的是驗證華東電網(wǎng)遠方緊急支援系統(tǒng)的主站、電站聯(lián)合執(zhí)行功能，試驗其正常流程的動作、是否能及時響應(yīng)以及各方信號的配合。對于電站而言，試驗過程與單廠試驗類似。

經(jīng)過多次調(diào)試、試驗，目前桐柏電站的緊急支援功能已正常投入運行。

5　結(jié)語

抽水蓄能電站運行方式靈活和反應(yīng)快速的特點，讓它成為建設(shè)智能電網(wǎng)、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行的最成熟、最經(jīng)濟的大規(guī)模儲能工具。華東電網(wǎng)抽水蓄能電站遠方緊急支援系統(tǒng)就是抽水蓄能電站諸多功能中的一個實例。隨著高壓智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，抽水蓄能電站的更多功能有待各專業(yè)人員研究、開發(fā)，必將在電網(wǎng)中發(fā)揮更大的作用。

[1]羅華枚.抽水蓄能電站AGC成組控制實現(xiàn)[C]//抽水蓄能電站工程建設(shè)文集，北京：中國電力出版社，2013.

[2]徐國能，周宇.自動發(fā)電控制系統(tǒng)(AGC)在桐柏電廠的應(yīng)用[J].水電站機電技術(shù)，2012，35(4):53-56.

[3]華東電網(wǎng)抽水蓄能電站緊急支援功能規(guī)范（電站側(cè)）[S].

[4]華東電網(wǎng)抽水蓄能電站緊急支援緊急支援測試大綱[Z].

朱佳（1982-），男，工程師，從事抽水蓄能電廠運行維護工作。

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1672-5387（2015）11-0065-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.022

2015-07-31