燃氣發電機并機及孤島運行控制系統

（大連格致自動化有限公司，遼寧 大連 116000）

關鍵：孤島運行；黑啟動；假負載

在常規設計時,基本不考慮發電機孤島運行的方式，但是海外項目國家電網結構比較薄弱，對于發電機孤島運行機組負荷管理及廠用電運行的方式提出了更高的要求，設計一套總體控制系統，保障整個場站電網的安全可靠運行尤為重要。

一、系統介紹

系統包括：一臺主控制柜、四臺燃氣機組控制柜、一臺柴油機組控制柜、一臺ECS柜等,實現監測控制于一體。控制機組的啟停、分合閘、并機與解列、功率控制，采集機組參數，提供必備保護。人機界面可顯示發電機運行參數及狀態，對發電機的運行方式設定。可實現機組的負荷管理功能，根據運行機組的負荷情況自動啟動或者停止機組；可實現任何發電機組與母排的同步合閘控制；自動管理假負載；管理和控制發電機進出線柜斷路器，顯示實時趨勢，歷史趨勢。提供歷史報表打印，歷史報警查詢功能。并可以對低壓系統進行監測控制；同站控系統進行數據轉發和接受指令執行操作。

系統通過雙鏈路冗余網絡與主控柜、分控柜的主備PLC控制器進行通訊，與低壓配電系統通過MODBUS TCP協議進行通訊。系統中計算機與PLC通訊的網絡為冗余網絡結構，當一路網絡出現問題時，實現通訊網絡的無擾切換。

二、系統功能描述

（一）黑啟動

發電機黑啟動是電力系統從無電狀態到建立起正常供電狀態的過程,是電力系統運行重要組成部分，只有黑啟動完成后，電力系統的其他操作才能正常進行。黑啟動的步驟如下

1.母聯6斷路器一直閉合，其余所有斷路器處于斷開狀態；

2.全場斷電情況下，啟動柴油發電機組，當機組達到額定轉速和穩定電壓后，柴油機出線柜自動合閘(SW5閉合)；

3.通過人機設置的優選順序，啟動優1的燃氣機組，當機組達到額定轉速和電壓穩定后，閉合優1機組的對應斷路器，同時給I、II斷母聯負載供電。如果優1的機組啟動失敗，啟動優2的機組，當優2機組達到額定轉速后會閉合出線柜斷路器，如果優2機組也啟動失敗，以此類推，啟動優3、優4的機組，假如4臺燃氣機組都沒有啟動，發出全部燃氣機組啟動失敗信號給站控系統，站控會觸發三級ESD。

4.有一臺燃氣機組合閘，I、II斷母聯負載供電正常，母聯7會同步自動合閘并機，系統控制負載向燃氣機組轉移，以達到解列條件。

5.當負載轉移完成，SW5分閘，柴油機冷卻停車。

（二）負荷管理模式

1.在負荷管理模式下，系統將實時監控負荷水平，為了避免頻繁發生黑啟動和機組長時間輕載，設計假負載模式，觸發假負載程序，系統自動投入或切除假負載，使系統負載百分比保持在一定數值(參數可設定)。

2.控制系統預判功能，需要啟動的負載發出請求啟動的信號，控制系統通過與站控系統得到即將投入的負載功率，計算出負載投入后機組功率情況(功率參數可設定),如可以滿足發電機一步帶載的要求，反饋給站控系統可以啟動的信號，設備啟動；如判斷啟動負荷不滿足一步帶載要求，系統將首先切掉假負載，再進行判斷，切掉假負載后功率低于最大值設定，設備啟動；如切掉假負載后預測機組帶載率仍高于最大值設定，則啟動第二臺發電機，進行并機，第二臺發電機正常運行后，反饋發電機正常運行信息，設備啟動。在預判功能下，燃氣機組的負載超過單臺機組容量最大值設定后，啟動第二臺燃氣發電機組,進行并機運行;當多臺發電機運行時,單臺發電機的負載率小于最小值設定時一臺機組停止運行。

在負荷管理下，控制系統將會按預先設置好啟動機組順序啟動運行，優先機組首先合閘供電，根據負載的大小(設定同期投入和解列的功率百分比)，自動啟動或停止機組，達到經濟運行的目的。

（三）甩負荷模式

2臺機組運行，單臺機組負載超過發電機組容量的95%或機組出現重故障，則觸發甩負荷動作。

三、結語

此系統利用PLC強大的控制功能和冗余網絡結構，實現了對發電機的控制和通訊網絡的無擾切換，提高了孤島電站系統運行的穩定性。控制系統投用后運行穩定，減輕了運行和維護人員勞動強度。系統維護便利，功能可靠，受到用戶的肯定。