劉云瀑 李建民

（國(guó)家電投五凌電力有限公司發(fā)電集控中心，湖南長(zhǎng)沙410004）

0 引言

五凌電力發(fā)電集控中心成立于2010年3月，2010年11月第一個(gè)電廠接入集控，2014年12月公司所屬12個(gè)常規(guī)水電廠全部實(shí)行遠(yuǎn)程集控，受控機(jī)組達(dá)54臺(tái)，受控容量466萬(wàn)千瓦，是國(guó)內(nèi)實(shí)際控制電廠個(gè)數(shù)和機(jī)組臺(tái)數(shù)最多的遠(yuǎn)程集控中心。集控電廠并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷的快速調(diào)整是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，但各電廠機(jī)組發(fā)電態(tài)判據(jù)設(shè)置時(shí)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致部分發(fā)電廠機(jī)組發(fā)電態(tài)判據(jù)設(shè)置不合理，已多次出現(xiàn)機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)發(fā)電態(tài)條件不滿足而導(dǎo)致負(fù)荷無(wú)法調(diào)整的問題，影響了電廠及電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1 并網(wǎng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電態(tài)判據(jù)不滿足異常事件

以下列舉五凌集控所屬各水電廠近年來(lái)出現(xiàn)的因機(jī)組發(fā)電態(tài)判據(jù)部分條件不滿足，引起機(jī)組發(fā)電態(tài)復(fù)歸而導(dǎo)致的機(jī)組無(wú)法調(diào)整負(fù)荷等異常事件。

（1）2015年4月8日，集控遠(yuǎn)程開托口電廠#4機(jī)過程中，機(jī)組并網(wǎng)正常，但監(jiān)控畫面顯示機(jī)組為過渡態(tài)，未到達(dá)發(fā)電態(tài)，集控遠(yuǎn)程及現(xiàn)場(chǎng)增減負(fù)荷無(wú)效。

（2）2016年8月27日，托口電廠#2機(jī)并網(wǎng)后，因?qū)~空載位置信號(hào)未動(dòng)作，負(fù)荷維持5 MW，機(jī)組無(wú)法到達(dá)發(fā)電態(tài)，負(fù)荷無(wú)法調(diào)整。

（3）2016年10月7日，白市電廠#2機(jī)并網(wǎng)1 s后，機(jī)組導(dǎo)葉空載以上信號(hào)復(fù)歸、導(dǎo)致發(fā)電態(tài)復(fù)歸，集控遠(yuǎn)程及現(xiàn)場(chǎng)增減負(fù)荷無(wú)效。

（4）2017年2月20日，株溪口電廠#4機(jī)運(yùn)行過程中，因機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne信號(hào)繼電器及底座故障，導(dǎo)致#4機(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne信號(hào)復(fù)歸，機(jī)組狀態(tài)變?yōu)椴欢☉B(tài)。

（5）2017年5月31日，三板溪電廠開#2機(jī)并網(wǎng)后，因發(fā)電機(jī)初始有功在2 MW左右波動(dòng)，#2機(jī)在發(fā)電態(tài)和不定態(tài)之間切換，#2機(jī)無(wú)功功率和有功功率無(wú)法調(diào)整。

（6）2017年6月27日，三板溪電廠#2機(jī)運(yùn)行過程中，AGC自動(dòng)調(diào)節(jié)#2機(jī)負(fù)荷至0 MW，#2機(jī)在發(fā)電態(tài)與不定態(tài)間頻繁變化，集控?zé)o法調(diào)整#2機(jī)負(fù)荷（發(fā)電態(tài)復(fù)歸）。

（7）2017年8月20日，托口電廠#5機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下，因機(jī)組轉(zhuǎn)速測(cè)量板被強(qiáng)電干擾，誤報(bào)機(jī)組轉(zhuǎn)速＜60%Ne信號(hào)動(dòng)作，導(dǎo)致#5機(jī)發(fā)電態(tài)退出。

2 五凌集控所屬各水電廠發(fā)電態(tài)判據(jù)現(xiàn)狀

（1）三板溪電廠：GCB合、TCB合、導(dǎo)葉全關(guān)復(fù)歸、有功功率＞2 MW、FMK合；

（2）白市電廠：GCB合、TCB合、機(jī)端電壓＞80%Ue、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne、導(dǎo)葉空載以上位置、FMK合；

（3）托口大廠：GCB合、TCB合、機(jī)端電壓＞80%Ue、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞90%Ne、導(dǎo)葉空載位置、FMK合；

（4）托口小廠：GCB合、TCB合、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞90%Ne、導(dǎo)葉空載位置、FMK合；

（5）五強(qiáng)溪電廠：GCB合、TCB合、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne、勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行；

（6）碗米坡電廠：GCB合、TCB合、機(jī)端電壓＞80%Ue、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne、導(dǎo)葉全關(guān)復(fù)歸、FMK合；

（7）掛治電廠：GCB合、TCB合、機(jī)端電壓＞80%Ue、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne、FMK合；

（8）洪江電廠：GCB合、TCB合、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne、FMK合、勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行；

（9）東坪電廠：GCB合、機(jī)端電壓＞80%Ue、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne；

（10）株溪口電廠：GCB合、機(jī)端電壓＞80%Ue、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne；

（11）近尾洲電廠：GCB合、機(jī)端電壓＞90%Ue、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne、勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行；

（12）凌津?yàn)╇姀S：GCB合、TCB合、FMK合、風(fēng)閘退出、導(dǎo)葉鎖錠拔出；

（13）馬跡塘電廠：GCB合、機(jī)組轉(zhuǎn)速＞95%Ne、導(dǎo)葉全關(guān)復(fù)歸、勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行、軸承油泵氣泵投入、軸承油閥打開、軸承冷卻水閥打開。

3 機(jī)組發(fā)電態(tài)各判據(jù)分析

絕大多數(shù)電廠的發(fā)電態(tài)判據(jù)主要分為四類：第一類為開關(guān)類判據(jù)，主要包括GCB合閘、TCB合閘；第二類為功率及勵(lì)磁系統(tǒng)相關(guān)判據(jù)，主要包括機(jī)端電壓＞80%Ue、FMK合閘、勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行、機(jī)組有功功率；第三類為機(jī)械位置反饋和轉(zhuǎn)速類判據(jù)，包括導(dǎo)葉位置、風(fēng)閘、導(dǎo)葉鎖錠拔出、轉(zhuǎn)速＞95%Ne；第四類為主要輔機(jī)設(shè)備狀態(tài)類判據(jù)，包括軸承油泵氣泵投入、軸承油閥打開、軸承冷卻水閥打開等。

3.1 第一類：開關(guān)類判據(jù)

（1）GCB合（發(fā)電機(jī)出口開關(guān)合閘）：該判據(jù)為機(jī)組發(fā)電的最基本條件，建議保留。

（2）TCB合（主變高壓側(cè)開關(guān)合閘）：該判據(jù)為機(jī)組發(fā)電的最基本條件，雖然部分與系統(tǒng)連接相對(duì)薄弱的電廠，在系統(tǒng)有沖擊或惡劣天氣時(shí)，易發(fā)生線路跳閘和母線失壓故障，機(jī)組常有帶廠用電孤網(wǎng)運(yùn)行的情況，但機(jī)組在孤網(wǎng)運(yùn)行的時(shí)候調(diào)速器控制模式均為頻率控制，機(jī)組狀態(tài)不管是空載態(tài)還是發(fā)電態(tài)，都對(duì)其帶廠用電孤網(wǎng)運(yùn)行沒有影響，建議保留。

3.2 第二類：功率及勵(lì)磁系統(tǒng)相關(guān)判據(jù)

（1）機(jī)端電壓＞80%Ue（或＞90%Ue）：機(jī)端電壓是勵(lì)磁系統(tǒng)投運(yùn)后機(jī)組是否建壓正常的標(biāo)志，是機(jī)組發(fā)電態(tài)的基本條件，建議保留。

（2）勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行和FMK合閘：建議監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)有機(jī)端電壓＞80%Ue（或＞90%Ue）狀態(tài)點(diǎn)的電廠，將機(jī)端電壓作為發(fā)電態(tài)判據(jù)；監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中未設(shè)機(jī)端電壓狀態(tài)點(diǎn)的電廠，可以用勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行作為判據(jù)。而FMK合閘作為勵(lì)磁系統(tǒng)投運(yùn)的一個(gè)條件，且機(jī)組均設(shè)置有失磁保護(hù)的情況下，建議剔除。

（3）機(jī)組有功功率：將有功功率大于某一數(shù)值列為發(fā)電態(tài)判據(jù)明顯不合理，且已出現(xiàn)異常影響，建議剔除。

3.3 第三類：機(jī)械位置反饋和轉(zhuǎn)速類判據(jù)

（1）轉(zhuǎn)速＞95%Ne（或＞90%Ne）：該判據(jù)可以判斷機(jī)組轉(zhuǎn)速是否滿足同期至發(fā)電態(tài)要求，所屬集控電廠出現(xiàn)的幾次機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)異常均是由于干擾引起轉(zhuǎn)速信號(hào)跳變，或信號(hào)繼電器及底座故障，故障率不高，但該判據(jù)一般是開機(jī)過程中機(jī)組轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)投入勵(lì)磁或投入同期的判據(jù)，對(duì)機(jī)組并網(wǎng)之后的狀態(tài)無(wú)直接影響，建議剔除。

（2）導(dǎo)葉位置：五凌集控所屬集控電廠個(gè)數(shù)較多，各電廠區(qū)別較大，有機(jī)組運(yùn)行水頭高達(dá)150多米的混流式機(jī)組，也有運(yùn)行水頭不足10 m的低水頭燈泡貫流式機(jī)組。

部分電廠運(yùn)行水頭變化較大，導(dǎo)致其導(dǎo)葉空載開度變化較大，且存在如下問題：在水頭較低時(shí)確定的空載開度，在水頭升高后，可能需要機(jī)組帶一定的負(fù)荷才能達(dá)到；同樣，在水頭較高時(shí)確定的空載開度，在水頭降低后，可能機(jī)組還未達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，導(dǎo)葉開度就已經(jīng)達(dá)到。導(dǎo)葉全關(guān)位置復(fù)歸信號(hào)不存在該問題，不過在已有機(jī)組轉(zhuǎn)速作為發(fā)電態(tài)判據(jù)且機(jī)組設(shè)置有逆功率保護(hù)的前提下，導(dǎo)葉開度判據(jù)已不是機(jī)組發(fā)電的必要條件。

建議：設(shè)有逆功率保護(hù)的機(jī)組將導(dǎo)葉開度判據(jù)從機(jī)組發(fā)電態(tài)判據(jù)中剔除；未設(shè)置逆功率保護(hù)的機(jī)組將導(dǎo)葉全關(guān)位置復(fù)歸信號(hào)作為發(fā)電態(tài)判據(jù)。

（3）風(fēng)閘退出、導(dǎo)葉鎖錠拔出：正常情況下風(fēng)閘和液壓鎖錠投入都是作為機(jī)組停機(jī)態(tài)判據(jù)的，而風(fēng)閘退出和導(dǎo)葉鎖錠拔出信號(hào)都是機(jī)組開機(jī)流程中的步驟，在調(diào)速器啟動(dòng)前就要退出，跟機(jī)組發(fā)電態(tài)沒有直接聯(lián)系，建議剔除。

3.4 第四類：主要輔機(jī)設(shè)備狀態(tài)類判據(jù)

軸承油泵氣泵投入、軸承油閥打開、軸承冷卻水閥打開：軸承油泵氣泵投入、軸承油閥打開、軸承冷卻水閥打開這幾個(gè)信號(hào)也都是機(jī)組開機(jī)流程中的步驟，是在調(diào)速器啟動(dòng)、機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)前就要執(zhí)行的流程，跟機(jī)組發(fā)電態(tài)沒有直接聯(lián)系，建議剔除。

4 優(yōu)化后集控電廠機(jī)組發(fā)電態(tài)判據(jù)條件

綜上所述，保留以下各條件作為機(jī)組發(fā)電態(tài)判據(jù)：

（1）GCB合（發(fā)電機(jī)出口開關(guān)合閘）；

（2）TCB合（主變高壓側(cè)開關(guān)合閘）；

（3）機(jī)端電壓＞80%Ue（或＞90%Ue）/勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行；

（4）導(dǎo)葉全關(guān)位置復(fù)歸（未設(shè)置逆功率保護(hù)的機(jī)組）。

即除了GCB合（發(fā)電機(jī)出口開關(guān)合閘）、TCB合（主變高壓側(cè)開關(guān)合閘）兩個(gè)條件作為機(jī)組發(fā)電態(tài)的基本判據(jù)外，機(jī)端電壓/勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行判據(jù)按各個(gè)電廠實(shí)際選擇，監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置有勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)的可以采用勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行作為判據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)中沒有設(shè)置該點(diǎn)的可以選擇機(jī)端電壓為判據(jù)條件；導(dǎo)葉全關(guān)位置復(fù)歸判據(jù)根據(jù)機(jī)組是否設(shè)置有逆功率保護(hù)進(jìn)行選擇，未設(shè)置逆功率保護(hù)的機(jī)組將導(dǎo)葉全關(guān)位置復(fù)歸信號(hào)作為發(fā)電態(tài)判據(jù)。對(duì)五凌集控所屬電廠來(lái)說(shuō)，立式機(jī)組將導(dǎo)葉全關(guān)位置復(fù)歸作為發(fā)電態(tài)判據(jù)（碗米坡#1機(jī)除外，#1機(jī)有逆功率保護(hù)），燈泡貫流式機(jī)組可以不考慮該判據(jù)。

5 該發(fā)電態(tài)判據(jù)優(yōu)點(diǎn)

各個(gè)判據(jù)均是機(jī)組并網(wǎng)、發(fā)電態(tài)的必要條件；在已有判據(jù)已經(jīng)能夠作為發(fā)電態(tài)判據(jù)的情況下，剔除該判據(jù)的前提條件，如在機(jī)端電壓＞80%Ue（或＞90%Ue）/勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，可以剔除FMK合閘條件；剔除了開機(jī)流程中與機(jī)組發(fā)電態(tài)無(wú)直接聯(lián)系的判據(jù)；采用導(dǎo)葉全關(guān)位置復(fù)歸作為發(fā)電態(tài)的一個(gè)判據(jù)，剔除了故障率較高的導(dǎo)葉空載、導(dǎo)葉空載以上位置判據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，該機(jī)組發(fā)電態(tài)判據(jù)，既簡(jiǎn)化了機(jī)組發(fā)電態(tài)的判據(jù)條件，又降低了機(jī)組發(fā)電態(tài)受一般故障影響的概率；而且通用性強(qiáng)，不論是混流式機(jī)組，還是燈泡貫流式機(jī)組，或者是軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電態(tài)均可參考該判據(jù)設(shè)置。

[1]水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程：DL/T 1009—2016[S].

[2]水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范：DL/T 5065—2009[S].

[3]水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件：DL/T 578—2008[S].

[4]水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)收規(guī)程：DL/T 822—2012[S].

[5]姚維達(dá)，王桂平，鄧小剛，等.H9000 V4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用[C]//中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)信息化專委會(huì)2008年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集，2008：7-11.