關(guān)于頻率閉鎖機(jī)組啟停的分析及其處理

白云飛，李廣亮

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

1 引言

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺(tái)縣，安裝4臺(tái)單機(jī)容量為300 MW的立軸混流可逆式水輪發(fā)電機(jī)組，以兩回500 kV出線接入華東電網(wǎng)，在電網(wǎng)承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用等作用。抽水蓄能機(jī)組有停機(jī)、水輪機(jī)、發(fā)電、發(fā)電調(diào)相、抽水、抽水調(diào)相、拖動(dòng)機(jī)和線路充電等多種工況，機(jī)組啟停頻繁。正常情況下，4臺(tái)機(jī)組在成組控制模式，按照96點(diǎn)負(fù)荷曲線自動(dòng)控制機(jī)組啟停。在成組控制模式下，設(shè)有頻率閉鎖機(jī)組啟停功能，以確保機(jī)組啟停流程轉(zhuǎn)換時(shí)不會(huì)造成電網(wǎng)頻率超出正常范圍。

2 事件分析

2.1 事件現(xiàn)象

某日3臺(tái)機(jī)組發(fā)電運(yùn)行，按照96點(diǎn)負(fù)荷曲線，當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)需要停2臺(tái)機(jī)組，下個(gè)時(shí)間點(diǎn)再停1臺(tái)機(jī)組，根據(jù)設(shè)置的優(yōu)先級(jí)，正常停機(jī)順序?yàn)?號(hào)機(jī)、2號(hào)機(jī)、1號(hào)機(jī)。

3號(hào)機(jī)組按照96點(diǎn)負(fù)荷曲線由成組控制正常停機(jī)，2號(hào)機(jī)組發(fā)電停機(jī)前，上位機(jī)報(bào)“頻率低閉鎖1號(hào)機(jī)成組抽水是”信號(hào)（同時(shí)閉鎖2、3、4號(hào)機(jī)組），成組控制按照96點(diǎn)負(fù)荷曲線給2號(hào)機(jī)組發(fā)停機(jī)命令，上位機(jī)確認(rèn)后（成組控制方式在指導(dǎo)模式），但未執(zhí)行停機(jī)流程。1 min后，2號(hào)機(jī)組自動(dòng)切至“單機(jī)控制”模式。

表1 事件列表

2.2 原因分析

針對(duì)2號(hào)機(jī)組未執(zhí)行停機(jī)流程，原因有以下3種：

1）成組控制異常，導(dǎo)致2號(hào)機(jī)組不能正常執(zhí)行停機(jī)流程。

2）2號(hào)機(jī)組內(nèi)部程序故障或卡死，不能正常執(zhí)行停機(jī)流程。

3）頻率閉鎖信號(hào)存在，閉鎖2號(hào)機(jī)組正常停機(jī)。

3 現(xiàn)場檢查及處理

3.1 針對(duì)可能性1

2號(hào)機(jī)組發(fā)電停機(jī)之前，成組控制按照96點(diǎn)負(fù)荷曲線正常給3號(hào)機(jī)組下停機(jī)令，3號(hào)機(jī)組正常停機(jī)。成組控制能正常給2號(hào)機(jī)、1號(hào)機(jī)下停機(jī)令，檢查成組控制無異常報(bào)警信號(hào)，可以排除成組控制異常導(dǎo)致2號(hào)機(jī)組不能正常執(zhí)行停機(jī)流程的可能。

3.2 針對(duì)可能性2

檢查2號(hào)機(jī)組無故障或異常報(bào)警信號(hào)，2號(hào)機(jī)組運(yùn)行正常，且之后2號(hào)機(jī)組能正常執(zhí)行停機(jī)流程，可以排除2號(hào)機(jī)組內(nèi)部程序故障或卡死導(dǎo)致不能正常執(zhí)行停機(jī)流程的可能。

3.3 針對(duì)可能性3

頻率閉鎖信號(hào)存在，閉鎖2號(hào)機(jī)組正常停機(jī)。

頻率閉鎖機(jī)組啟停邏輯如下，在系統(tǒng)頻率＜49.95 Hz且持續(xù)10 s以上時(shí)，閉鎖機(jī)組抽水開機(jī)（同時(shí)閉鎖發(fā)電停機(jī)）。在系統(tǒng)頻率＞50.05 Hz且持續(xù)10 s以上時(shí)，閉鎖機(jī)組發(fā)電開機(jī)（同時(shí)閉鎖抽水停機(jī)）。當(dāng)發(fā)電開機(jī)或發(fā)電停機(jī)或抽水開機(jī)或抽水停機(jī)工況轉(zhuǎn)換時(shí)，出現(xiàn)頻率閉鎖信號(hào)，閉鎖機(jī)組自動(dòng)啟停，1 min后機(jī)組自動(dòng)由成組控制切至單機(jī)模式，頻率閉鎖信號(hào)持續(xù)2 min后會(huì)復(fù)歸停機(jī)令。

圖1 頻率閉鎖邏輯

成組控制系統(tǒng)不考慮系統(tǒng)頻率，因此仍按照96點(diǎn)負(fù)荷曲線發(fā)出2號(hào)機(jī)組停機(jī)命令，上位機(jī)確認(rèn)后到機(jī)組邏輯中LBD_SPO。若當(dāng)時(shí)無頻率閉鎖信號(hào)，即發(fā)出LBD_SPO_INT，到SEQ順控邏輯流程中，開始執(zhí)行停機(jī)流程。若存在頻率閉鎖信號(hào)，則會(huì)在置位模塊中保存停機(jī)令，2 min內(nèi)若頻率閉鎖信號(hào)解除，停機(jī)命令就能正常發(fā)出到SEQ邏輯中。若頻率閉鎖時(shí)間超過1 min，機(jī)組自動(dòng)切至單機(jī)模式，停機(jī)令發(fā)送至SEQ邏輯中也將無法執(zhí)行；若頻率閉鎖時(shí)間超過2 min，將會(huì)復(fù)位停機(jī)令，不會(huì)再自動(dòng)停機(jī)。

從事件列表可以看到，2號(hào)機(jī)停機(jī)命令確認(rèn)（有效）之后1 min，2號(hào)機(jī)自動(dòng)切換至單機(jī)控制模式。原因是成組控制系統(tǒng)中，給機(jī)組的開停機(jī)命令發(fā)出后，若1 min內(nèi)未收到機(jī)組相應(yīng)流程已在執(zhí)行的反饋，就會(huì)給相應(yīng)機(jī)組發(fā)切換至單機(jī)控制模式命令。邏輯如圖3。

圖2 LBD_SPO_INT停機(jī)令邏輯

圖3 切換至單機(jī)控制模式邏輯圖

機(jī)組由成組控制模式切換至單機(jī)控制模式命令，到機(jī)組中為IBD_JC_EXIT。

以上頻率閉鎖邏輯分析，得出2號(hào)機(jī)組停機(jī)時(shí)，由于系統(tǒng)頻率＜49.95 Hz，頻率閉鎖2號(hào)機(jī)發(fā)電停機(jī)令的存在，導(dǎo)致成組給2號(hào)機(jī)組下停機(jī)令，2號(hào)機(jī)不能正常執(zhí)行停機(jī)流程。

通過修改頻率閉鎖邏輯，增加在系統(tǒng)頻率＞50.05 Hz且持續(xù)10 s以上時(shí)，上位機(jī)報(bào)：“頻率高閉鎖1～4號(hào)機(jī)成組發(fā)電開機(jī)（抽水停機(jī)）”，在系統(tǒng)頻率＜49.95 Hz且持續(xù)10 s以上時(shí)，上位機(jī)報(bào)：“頻率低閉鎖1～4號(hào)機(jī)成組抽水開機(jī)（發(fā)電停機(jī)）”送上位機(jī)事件列表顯示。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)值守人員對(duì)頻率閉鎖信號(hào)的監(jiān)視，做好頻率閉鎖導(dǎo)致機(jī)組不能正常啟停的事故預(yù)想。

4 結(jié)語

抽水蓄能機(jī)組單機(jī)容量大（300 MW/臺(tái)），對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行有較大沖擊，設(shè)置機(jī)組頻率閉鎖功能十分重要，確保在機(jī)組啟停流程轉(zhuǎn)換時(shí)不會(huì)造成電網(wǎng)頻率超出正常范圍。在機(jī)組開停機(jī)流程轉(zhuǎn)換時(shí)，出現(xiàn)頻率低閉鎖成組抽水開機(jī)（發(fā)電停機(jī)）或頻率高閉鎖成組發(fā)電開機(jī)（抽水停機(jī)）信號(hào)，先在全廠電氣主接線畫面查看500 kV母線Ⅰ/Ⅱ頻率，再將成組控制切至指導(dǎo)模式，防止機(jī)組異常啟停。當(dāng)頻率閉鎖持續(xù)1 min之內(nèi)，只要監(jiān)視機(jī)組正常開停機(jī)流程是否正常；當(dāng)頻率閉鎖持續(xù)1～2 min，機(jī)組將自動(dòng)由成組控制切至單機(jī)模式，然后給下一個(gè)優(yōu)先級(jí)的機(jī)組發(fā)工況轉(zhuǎn)換命令，此時(shí)不要點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕，先向網(wǎng)調(diào)匯報(bào)頻率閉鎖情況，詢問網(wǎng)調(diào)是否需要按照96點(diǎn)負(fù)荷曲線手動(dòng)開停機(jī)，按網(wǎng)調(diào)的調(diào)度指令執(zhí)行，確保在機(jī)組啟停流程轉(zhuǎn)換時(shí)不會(huì)造成電網(wǎng)頻率超出正常范圍，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。