俞友群

（浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司，浙江嘉興314201）

西門子T-300 DEH系統(tǒng)甩負(fù)荷識別功能的分析

俞友群

（浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司，浙江嘉興314201）

以某1 000 MW機組為例，分析了西門子T-3000 DEH系統(tǒng)甩負(fù)荷識別功能，尤其是KU（短甩）功能和LAW（長甩）功能的詳細(xì)判斷邏輯、KU觸發(fā)后DEH系統(tǒng)的控制方式，對實際運行中可能出現(xiàn)的問題提出了優(yōu)化建議。

甩負(fù)荷識別；KU；LAW；1 000 MW

某1 000 MW機組采用西門子T-3000 DEH系統(tǒng)，對于KU的具體觸發(fā)邏輯和觸發(fā)后的一系列動作一直未有詳細(xì)完整的解釋，在此對西門子DEH系統(tǒng)的甩負(fù)荷識別邏輯設(shè)計進(jìn)行分析說明，并探討KU與電氣零功率保護(hù)的配合，以及KU功能的優(yōu)化改進(jìn)。

1 甩負(fù)荷識別功能的目的

西門子T-3000系統(tǒng)的甩負(fù)荷識別邏輯包括KU和LAW 2種情況。KU是電網(wǎng)瞬時中斷時的甩負(fù)荷，通常也稱短甩；LAW才是真正意義上的甩負(fù)荷，也稱長甩。

KU功能主要是通過對機組負(fù)荷的監(jiān)控，在電網(wǎng)瞬時發(fā)生中斷時，迅速做出判斷，通過調(diào)閥快關(guān)，由DEH（汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)）切到轉(zhuǎn)速控制等一系列手段，避免機組超速，并且在電網(wǎng)迅速恢復(fù)時，可立即恢復(fù)帶負(fù)荷運行。如果KU觸發(fā)后在短時間（2 s）內(nèi)不能恢復(fù)，則觸發(fā)LAW，并能實現(xiàn)帶廠用電運行。但目前，通常機組在脫網(wǎng)時，是不要求帶廠用電運行，而是直接跳閘，并且LAW的觸發(fā)條件就是“KU動作且短時間內(nèi)無法恢復(fù)”，因此這里重要的是KU功能的判斷和處理。

2 KU的邏輯判斷

2.1 KU邏輯判斷的含義

圖1是甩負(fù)荷識別邏輯，圖中KU信號判斷邏輯的2個部分分別代表了機組在高負(fù)荷和低負(fù)荷時的KU判斷邏輯。

（1）條件1：高負(fù)荷時（至少大于728 MW）的KU判斷依據(jù)：負(fù)荷信號瞬時下跌大于限制，KU觸發(fā)。

（2）條件2：低負(fù)荷時的判斷依據(jù)：功率下跌到104 MW以下，與負(fù)荷控制偏差大于104 MW，則表示機組是甩負(fù)荷，而不是正常停機過程。同時機組已并網(wǎng)，且功率大于-26 MW，則表示不存在逆功率現(xiàn)象，也就是說機組原來在并網(wǎng)狀態(tài)，現(xiàn)在已脫網(wǎng)。

2.2 KU觸發(fā)條件1的含義

對于觸發(fā)條件1，則解釋不一，有16 ms負(fù)荷下降728 MW，8 ms下降400 MW和1 s下降728 MW等觸發(fā)條件，但這些認(rèn)識均不準(zhǔn)確。

電氣功率變送器3個實際的負(fù)荷信號（PEL1，PEL2，PEL3）首先在PEL邏輯頁（實際功率值計算回路）中進(jìn)行計算得到“三選一”的實際功率信號PEL。該PEL信號送入甩負(fù)荷識別邏輯頁，如圖2所示，PEL信號首先經(jīng)過1個“F10F”功能塊，該功能塊是對輸入值進(jìn)行提前預(yù)判，對功率采樣回路邏輯的功能塊和功率變送器的延遲進(jìn)行補償，以還原真實的功率實時值。其中，TD設(shè)為30 ms，TM設(shè)為65 ms，筆者判斷這2個值一個和功率變送器的特性相關(guān)，另一個和功率信號的采樣運算回路到F10F功能塊進(jìn)行的一系列運算塊采樣周期之和相關(guān)，也就是說一個是補償功率變送器的延遲，一個補償邏輯運算回路的延遲。

圖2 KU觸發(fā)條件1邏輯

還原后的負(fù)荷值，送入一個2 s的慣性環(huán)節(jié)“PT1”，運算后由還原的實時功率值相減，送入“NCM”比較功能塊，大于728 MW，KU觸發(fā)。對于“PT1”慣性環(huán)節(jié)，其響應(yīng)特性如圖3所示。即對于階躍響應(yīng)，2 s后達(dá)到階躍值的63%。計算公式如下：

式中：OUTn為當(dāng)前輸出值；OUTn-1為上一采樣周期的輸出值；Ts為采樣周期；INn為當(dāng)前輸入值；T1為慣性環(huán)節(jié)的慣性時間，即2 s。

因為該PT1的采樣周期是16 ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2 s，可以近似認(rèn)為該值將保持突變前的負(fù)荷。因此，可以近似認(rèn)為負(fù)荷突變728 MW以上（實際上如果負(fù)荷跳變在16 ms的周期內(nèi)發(fā)生，根據(jù)公式可以算出負(fù)荷下降值約在734 MW左右），則KU動作。

這里有幾點需要指出：

（1）負(fù)荷功率的下跌必須滿足一定的速率，但同時也必須達(dá)到設(shè)定的值，也就是說如果不能達(dá)到728 MW以上，第一部分的邏輯是一定不會觸發(fā)的。

（2）如果負(fù)荷跳變在16 ms的周期內(nèi)發(fā)生，根據(jù)公式可以算出負(fù)荷下降值約在734 MW左右。但并不是說負(fù)荷下降速率需要達(dá)到734 MW/16 ms，如果負(fù)荷下降過程跨越2個周期（32 ms），通過公式可以算出，負(fù)荷下降值大概達(dá)到740 MW左右，KU功能即會觸發(fā)，而這時負(fù)荷下降速率為370 MW/16 ms左右。因此，如果把這部分邏輯解釋為負(fù)荷下降速率達(dá)到某個值，是完全不對的。

2.3 KU觸發(fā)條件2的含義

對觸發(fā)條件2均沒有疑義，以下條件同時滿足時觸發(fā)：

（1）實際負(fù)荷大于-26 MW；

圖3 NCM功能塊階越響應(yīng)曲線

圖1 KU邏輯

（2）實際負(fù)荷小于104 MW；

（3）負(fù)荷控制偏差大于104 MW；

（4）機組已并網(wǎng)。對于第4條廠家的說明書解釋不夠充分，該信號在邏輯中是GLSEV信號，具體邏輯為并網(wǎng)信號經(jīng)過一個5 s的上升延遲，再經(jīng)過一個3 s的下降延遲。因此，表示的是事件發(fā)生前，機組已并網(wǎng)超過5 s，且至少在事件發(fā)生3 s前，機組還是處于并網(wǎng)狀態(tài)。

3 KU動作后的處理

KU動作后，后續(xù)處理如下：

（1）KU信號送入RS觸發(fā)器的“S”引腳，同時經(jīng)過150 ms延時后發(fā)出一個7 s的脈沖信號對RS觸發(fā)器進(jìn)行復(fù)位。即KU信號觸發(fā)后，將保持150 ms，然后將復(fù)位，并在7 s內(nèi)不會再次頻繁觸發(fā)。

（2）KU動作后，將NPR（轉(zhuǎn)速負(fù)荷控制器）控制回路中的KPS2Y信號置零，正常情況下，KPS2Y是負(fù)荷控制回路的前饋，等于負(fù)荷指令/1040。DEH系統(tǒng)的流量指令就等于：KPS2Y值+主調(diào)節(jié)器的輸出+一次調(diào)頻的前饋。KPS2Y置零后，DEH系統(tǒng)的流量指令將迅速降低，通常會超過25%，這是因為KPS2Y的數(shù)值為負(fù)荷指令/1040。因此大致認(rèn)為，KU觸發(fā)時，負(fù)荷指令只要大于25%，DEH系統(tǒng)的流量指令就會突降25%以上。由于通過閥門反饋計算出的流量指令比實際的指令大25%以上，將觸發(fā)調(diào)閥快關(guān)邏輯，調(diào)閥快關(guān)并持續(xù)1 s，即只要功率大于25%，且調(diào)閥開度對應(yīng)的流量在25%以上（通常都是滿足的），高中壓調(diào)門快關(guān)動作。

（3）NPR控制回路主調(diào)節(jié)器的設(shè)定值將置零，負(fù)荷指令不起作用，同時轉(zhuǎn)速/一次調(diào)頻公用的控制回路將從一次調(diào)頻模式切換到帶轉(zhuǎn)速控制器的負(fù)荷運行模式。這里要注意，KU的動作是將主調(diào)節(jié)器的設(shè)定值置零，但負(fù)荷指令仍然保持原值。

（4）KU動作后，如果在2 s內(nèi)，KU信號復(fù)位，則重新進(jìn)入負(fù)荷控制模式，由于負(fù)荷指令仍保持，無需運行人員干涉，重新設(shè)置負(fù)荷指令，或經(jīng)過負(fù)荷指令運算回路計算，原來的負(fù)荷指令會直接送入主調(diào)節(jié)器，令調(diào)閥開啟，機組將迅速重新帶上負(fù)荷，恢復(fù)KU動作前的工作模式。如果2 s內(nèi)不能復(fù)位，將觸發(fā)LAW，即長甩負(fù)荷動作，進(jìn)入轉(zhuǎn)速控制模式。

4 與KU動作相關(guān)的幾個問題探討

（1）KU動作后觸發(fā)并不是直接觸發(fā)高中壓調(diào)門快關(guān)，而是通過迅速撤出OSB流量指令，觸發(fā)調(diào)門快關(guān)邏輯。因此可得出結(jié)論：當(dāng)負(fù)荷很低時（如200 MW以下），KU信號不一定觸發(fā)調(diào)閥快關(guān)。某些發(fā)電廠，因為調(diào)閥存在跳變，將調(diào)閥快關(guān)邏輯中的流量偏差值從25%修改到較大值，甚至取消該偏差快關(guān)調(diào)閥的邏輯，將影響KU動作后的調(diào)閥快關(guān)。同理，并不是KU動作必然會觸發(fā)調(diào)閥快關(guān)，如果在負(fù)荷很低時，比如機組剛并網(wǎng)，調(diào)閥流量指令原來就小于25%，即使KU觸發(fā)，也不會觸發(fā)快關(guān)。

（2）從已經(jīng)發(fā)生過的KU觸發(fā)事件來看，負(fù)荷信號受到干擾時，并不是直接下跌，而是先上升，再下跌。由于負(fù)荷信號進(jìn)入KU運算前，先經(jīng)過“F10F”功能塊進(jìn)行計算，計算后輸出的值完全可能比負(fù)荷實際達(dá)到的最高值更高。同時，DEH的負(fù)荷計算回路中，當(dāng)三路負(fù)荷同時故障時，計算出的負(fù)荷值將達(dá)到1 500 MW。因此并不是說，機組運行時的負(fù)荷低于728 MW，KU邏輯的第1條就一定不會觸發(fā)。并且由于歷史數(shù)據(jù)的采樣周期關(guān)系，最大值未必能在歷史曲線中被捕捉到。

（3）目前，上汽廠部分1 000 MW機組、600 MW機組開始配套OVATION控制系統(tǒng)，其控制邏輯大致是對西門子T-3000系統(tǒng)的邏輯進(jìn)行了翻譯轉(zhuǎn)化，但因為一些功能塊的不同和邏輯理解上的分歧，可能會存在一些疑問。以KU功能來說，某600 MW機組，設(shè)計中KU動作條件設(shè)置為：50 ms下降14.5 MW左右，因為OVATION系統(tǒng)功能塊的最小采樣周期在50 ms。對于這樣的數(shù)值設(shè)定，筆者表示疑惑。在原設(shè)計中，不管是條件1還是條件2觸發(fā)KU，機組負(fù)荷都必須跌倒一個極低的數(shù)值，這才能最大程度地表征電網(wǎng)中斷，而不是功率信號波動，或者功率變送器故障。

（4）如果電氣側(cè)存在零功率切機保護(hù)，那么一旦KU動作，零功率切機保護(hù)動作將觸發(fā)機組跳閘，即使KU迅速恢復(fù)，后續(xù)的控制也將被打斷，無法繼續(xù)。為避免功率信號波動引起KU誤發(fā)，參照對東汽廠的PL U（功率負(fù)荷不平衡保護(hù)）優(yōu)化思路，對KU功能加上轉(zhuǎn)速限制比較簡單和實用，即只有在轉(zhuǎn)速大于3 018 r/min，KU功能才會觸發(fā)。

5 結(jié)語

西門子DEH系統(tǒng)KU動作程序和新華公司的OPC（超速保護(hù)控制）、東汽廠的PLU都相類似，均為了防止機組在甩負(fù)荷時超速。但是在具體的實現(xiàn)方式上有所不同，新華公司OPC直接把轉(zhuǎn)速作為判斷依據(jù)，西門子KU和東汽廠PLU都是考慮了機組甩負(fù)荷后帶廠用電的運行方式，并通過功率的突變進(jìn)行預(yù)判，提前介入對調(diào)閥進(jìn)行控制使機組在脫網(wǎng)后轉(zhuǎn)速飛升值控制到最小。西門子KU更考慮了電網(wǎng)瞬時中斷恢復(fù)后，機組重新并網(wǎng)運行的情況，動作程序更加復(fù)雜，如果不能很好地理解、掌握其工作原理，將會影響機組甩負(fù)荷故障的正確分析判斷。

[1]俞友群，蔣宇軒．提高西門子T－3000 DEH系統(tǒng)的可靠性研究[J]．浙江電力，2013，32（6）∶39－42．

（本文編輯：陸瑩）

Analysis on Load Shedding Recognition of Siemens T-3000 DEH System

YU Youqun
（Zhejiang Zheneng Jiaxing Power Generation Co.，Ltd.，Jiaxing Zhejiang 314201，China）

Taking 1 000 MW units as an example，this paper introduces the load shedding recognition of Siemens T-3000 DEH system，especially the detailed judgment logic of KU（short shedding）and LAW（long shedding）as well as the control method of DEH system after KU is triggered.The paper gives optimization suggestions on problems which may occur in actual operation.

load shedding recognition；KU；LAW；1 000 MW

TK323

：B

：1007-1881（2014）07-0054-03

2014-05-15

俞友群（1973-），男，浙江寧波人，工程師，從事發(fā)電廠熱工控制工作。