頻率協控系統在桐柏抽蓄電廠的應用

宋興樂，李雪強

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺317200）

0 引言

為保障特高壓直流電網安全穩定運行，華東電網以解決特高壓直流故障大功率沖擊所帶來的頻率穩定問題為核心，構建頻率緊急協調控制系統，主要由協控總站、多直流協調控制、安控抽蓄切泵、精準負荷控制4大部分組成。其中，桐柏抽蓄電廠頻率協控系統作為華東電網頻率緊急協調系統的抽蓄控制執行子站，主要負責處理各抽蓄電廠的信息，當發生直流功率缺額時，執行抽蓄主站的切泵命令。

1 頻率協控系統說明

桐柏抽蓄電廠是華東電網頻率緊急協調控制的重要組成部分，華東電網抽蓄切泵控制系統（圖1）由抽蓄主站、抽蓄子站兩大部分組成。

圖1 華東電網抽蓄切泵控制系統總體架構

當發生特高壓直流故障時，協控總站將故障信息和需切泵控制量發送至抽蓄主站，抽蓄控制主站按不同故障對應的水泵控制順序，依次切除（過切為止），并將指定的切泵命令發送至抽蓄子站進行切除。

抽蓄切泵控制系統通信架構及信息交互如圖2所示。

圖2 華東電網抽蓄切泵控制系統站間信息交互

2 SCS-500 E穩控裝置配置

監測2回出線及1～4號機組的運行情況；將本站1～4號機組有功功率（功率為正表示抽水，功率為負表示發電）、允切及優先級信息上送至抽蓄主站，接收抽蓄主站指定切機命令；本地檢測2回線路電壓（頻率），實現低頻切機功能。

桐柏抽蓄電廠現有4臺機組，只參與前兩輪切泵動作，動作優先級見表1。

表1 動作優先級

桐柏抽蓄電廠頻率協控系統設備配置有：2面穩控主機柜（安裝在繼保室）、2面穩控從機柜（安裝在地下廠房2號機旁）、1面通信接口柜（安裝在中控樓通信機房），配備兩套SCS-500 E分布式穩定控制裝置。

2.1 低頻切泵功能

低頻功能的判別元件為出線1（桐蒼5419線）及出線2（桐巖5420線）的三相電壓（頻率）。

判據如下：

注：

若兩出線的頻率變化率 -df/dt≥ d（f/t）b1，則認為由于負荷反饋，高次諧波，電壓回路接觸不良等原因引起頻率變化異常，閉鎖低頻功能。

低頻動作后，按定值整定臺數切除機組。邏輯框圖如下：

圖3 低頻動作邏輯

低頻判斷原則如下：

（1）兩回出線低頻判斷取與邏輯，需同時滿足動作條件。

（2）一回出線檢修則只以另一回判斷低頻。

（3）低頻各輪次切水泵出口定值設定為臺數，順序按優先級定值執行。

（4）低頻切泵控制策略定值如表2。

表2 低頻切泵控制策略定值

2.2 收指定切水泵命令

本站上送水泵運行狀態、有功功率、允切信息及切除優先級，由切泵控制系統主站統一決策本地切除哪臺水泵。本地收到切泵控制系統主站切除指定××水泵命令，結合本地頻率確認，切除相應水泵，如5 s內頻率確認仍不滿足，則認為命令無效，不再執行。

抽蓄主站收到切泵子站每臺機組優先級，結合本地切泵優先級定值如：“××站優先級為1的水泵切除優先級”，根據既定策略切除指定水泵，優先級范圍為0～4，設為0的不可切。

當“遠方命令切泵功能壓板”退出時，上送主站機組允切狀態全部置為不允切。

2.3 判斷機組運行狀態的判據

（1）采集機組高壓側

桐柏抽蓄電廠主機A/B柜位于繼保室，主機A/B柜信號分別采集于銅蒼5419線CT=14 S+JF01-T3.2（=14 S+JF02-T3.1）和 桐 巖 5420 線 CT=15 S+JF01-T3.2（=15 S+JF02-T3.1），在上送機組運行狀態至抽蓄切泵主站時，桐柏抽蓄子站穩控裝置根據機組運行有功功率正負，判斷機組運行狀態，如有功功率為正（即此時運行于抽水狀態）且允切壓板投入，則上送實際功率值，并置可切；如有功功率為負（即此時運行于發電狀態）或允切壓板退出，則上送實際功率值，置不可切。

（2）采集機組低壓側

桐柏抽蓄電廠從柜A/B柜電壓信號分別采集于1～4 號機機端 PT（=0×U+AJ11～13-T001/T002），從柜A電流信號采集于1～4號機機端CT（=0×U+SP32-T21～23），從柜B電流信號采集于1～4號機機端CT（=0×U+SP31-T51～53）。

在上送機組運行狀態至抽蓄切泵主站時，抽蓄子站穩控裝置根據機組運行有功功率正負，判斷機組運行狀態，如有功功率為負（即此時運行于抽水狀態）且允切壓板投入，則上送實際功率值、但功率方向取正向（表示抽水狀態），并置可切；如有功功率為正或允切壓板退出，則上送實際功率值、但功率方向取負向（表示發電狀態），并置不可切。

通信接口柜位于中控樓通信機房

（3）機組啟停過程判斷

考慮機組啟停過程可能出現的波動，抽蓄子站穩控裝置需要判斷機組啟停狀態，在此狀態下，機組不可切。機組啟停過程的判別，通過門檻功率延時確認（5～10 s）。

4）電流極性適應

考慮抽蓄電站采集機組電壓電流接入點無法統一，桐柏抽蓄子站設定功率方向選擇定值見表3。

表3 桐柏抽蓄子站設定功率方向選擇定值

0表示機組運行于抽水狀態時，功率為正。

1表示機組運行于發電狀態時，功率為負。

其他值無效，認為機組不可切，且上送主站功率清0。

2.4 收命令切泵與低頻切泵的配合原則

（1）在不同啟動周期內，收命令切泵與低頻切泵為兩次獨立事件，控制措施獨立。

（2）在同一啟動周期內，若先收命令切泵，再低頻切泵動作，則按照“疊加控制”的原則，即總的切泵臺數為“收命令切泵臺數+低頻切泵水泵臺數”。

（3）在同一啟動周期內，若本地低頻切泵先動作后，再收遠方命令切泵，直接切除遠方命令指定的水泵。

（4）在同一啟動周期，收遠方命令切泵動作后，再次收到遠方指定切泵命令，追加切除，主站邏輯不會重復切除同一臺機。

（5）只有在機組處于投運狀態、抽水狀態、穩定運行狀態且允切壓板投入時，才可以切除，見圖4。

2.5 裝置投入與退出

2.5.1 裝置投入步驟

（1）合上裝置屏后總電源空開。

（2）合上PT空開。

（3）檢查裝置前面板上有無異常燈亮。

（4）投入需要的各功能壓板。

圖4 機組可切條件

（5）投入通道壓板（通道不一致告警燈亮），主站投入通道壓板后告警消失。

（6）投入直流調制、閉鎖直流出口允許壓板（主站）。

2.5.2 裝置退出步驟

（1）退出直流調制、閉鎖直流出口允許壓板（主站）。

（2）退出通道壓板（通道不一致告警燈亮），主站退出通道壓板后告警消失。

（3）退出其他所有功能壓板。

（4）斷開裝置PT空開。

（5）檢查PLC屏上電氣量。

（6）斷開裝置主屏后總電源空開。

3 頻率協控系統試驗

3.1 頻率協控系統桐柏抽蓄子站機組開關傳動試驗

為配合華東網調頻率緊急協控系統沖擊性驗證試驗，在華東電網頻率協控系統桐柏抽蓄子站進行機組開關GCB傳動試驗，驗證頻率協控系統跳機組GCB開關回路的完整性及可靠性。

試驗應滿足的條件：①機組停機備用，②機組換向閘刀分位且操作電源已拉開，③機組勵磁變低壓開關ECB拉開并搖至“檢修”位置，④防止主變冷卻水停用措施已實施，⑤頻率協控系統各裝置上電。

開關本體跨越連鎖條件（現地合GCB），投入頻率協控系統主柜A/B套試驗壓板，對于機組投入相應機組GCB跳閘壓板，退出機組其他壓板，投入頻率協控系統相應機組跳閘出口壓板及允切壓板。

3.2 抽水切泵試驗

（1）試驗措施

桐柏抽蓄子站各機組開關傳動試驗已完成并驗收合格后，將系統移交華東網調進行功能性演練，桐柏電廠第一套及第二套抽蓄子站信號狀態移交現場試驗指揮，有關試驗系統的運行操作和故障處理一并由現場試驗指揮負責進行，相關操作指令由現場試驗指揮直接發令給現場運行值班人員。

將桐柏電廠兩套抽蓄子站投入跳閘狀態，投入3號機組允切壓板、跳閘出口壓板，其余機組允切壓板、跳閘出口壓板處于退出狀態。進一步確認桐柏電廠2套抽蓄子站裝置“收命令切機本地頻率確認定值”整定為50.5 Hz。

（2）試驗步驟

1）將3號機-300 MW抽水方向開機。

2）系統頻率滿足 50±0.05 Hz。

3）3號機切泵動作停機。

4）值守人員向華東網調匯報抽蓄切泵動作情況。

5）運維負責人組織現場設備狀態檢查。

檢查桐柏頻率協控系統子站監控及現地信號是否正確。

檢查桐柏抽蓄子站3號機組保護裝置狀態是否正確。

檢查桐柏抽蓄子站3號機組現地信號狀態，復歸信號。

6）oncall人員操作機組甩負荷檢查安全隔離措施。

7）桐柏電廠第一套及第二套抽蓄子站信號狀態移交華東分中心。

4 總結

桐柏協控系統經過調試與切機實驗，與華東電網頻率緊急協調控制系統設備通信正常，裝置控制功能正確，響應過程正確，傳動過程正確，設備驗收合格，已順利投入運行，為華東電網穩定運行貢獻了一份力量。