宋興樂，李雪強

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)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(wěn)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(wěn)定問題為核心，構建頻率緊急協(xié)調控制系統(tǒng)，主要由協(xié)控總站、多直流協(xié)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(xié)控系統(tǒng)作為華東電網頻率緊急協(xié)調系統(tǒng)的抽蓄控制執(zhí)行子站，主要負責處理各抽蓄電廠的信息，當發(fā)生直流功率缺額時，執(zhí)行抽蓄主站的切泵命令。

1 頻率協(xié)控系統(tǒng)說明

桐柏抽蓄電廠是華東電網頻率緊急協(xié)調控制的重要組成部分，華東電網抽蓄切泵控制系統(tǒng)（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(tǒng)總體架構

當發(fā)生特高壓直流故障時，協(xié)控總站將故障信息和需切泵控制量發(fā)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(fā)送至抽蓄子站進行切除。

抽蓄切泵控制系統(tǒng)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(tǒng)站間信息交互

2 SCS-500 E穩(wěn)控裝置配置

監(jiān)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(fā)電）、允切及優(yōu)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(yōu)先級見表1。

表1 動作優(yōu)先級

桐柏抽蓄電廠頻率協(xié)控系統(tǒng)設備配置有：2面穩(wěn)控主機柜（安裝在繼保室）、2面穩(wěn)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(wěn)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(yōu)先級定值執(zhí)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(tài)、有功功率、允切信息及切除優(yōu)先級，由切泵控制系統(tǒng)主站統(tǒng)一決策本地切除哪臺水泵。本地收到切泵控制系統(tǒng)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(zhí)行。

抽蓄主站收到切泵子站每臺機組優(yōu)先級，結合本地切泵優(yōu)先級定值如：“××站優(yōu)先級為1的水泵切除優(yōu)先級”，根據既定策略切除指定水泵，優(yōu)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(tài)全部置為不允切。

2.3 判斷機組運行狀態(tài)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(tài)至抽蓄切泵主站時，桐柏抽蓄子站穩(wěn)控裝置根據機組運行有功功率正負，判斷機組運行狀態(tài)，如有功功率為正（即此時運行于抽水狀態(tài)）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(fā)電狀態(tài)）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(tài)至抽蓄切泵主站時，抽蓄子站穩(wěn)控裝置根據機組運行有功功率正負，判斷機組運行狀態(tài)，如有功功率為負（即此時運行于抽水狀態(tài)）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(tài)），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(fā)電狀態(tài)），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(wěn)控裝置需要判斷機組啟停狀態(tài)，在此狀態(tài)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(tǒng)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(tài)時，功率為正。

1表示機組運行于發(fā)電狀態(tài)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(tài)、抽水狀態(tài)、穩(wěn)定運行狀態(tài)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(xié)控系統(tǒng)試驗

3.1 頻率協(xié)控系統(tǒng)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(xié)控系統(tǒng)沖擊性驗證試驗，在華東電網頻率協(xié)控系統(tǒng)桐柏抽蓄子站進行機組開關GCB傳動試驗，驗證頻率協(xié)控系統(tǒng)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(xié)控系統(tǒng)各裝置上電。

開關本體跨越連鎖條件（現地合GCB），投入頻率協(xié)控系統(tǒng)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(xié)控系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)移交現場試驗指揮，有關試驗系統(tǒng)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(fā)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(tài)，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(tài)。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(tǒng)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(tài)檢查。

檢查桐柏頻率協(xié)控系統(tǒng)子站監(jiān)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(tài)是否正確。

檢查桐柏抽蓄子站3號機組現地信號狀態(tài)，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(tài)移交華東分中心。

4 總結

桐柏協(xié)控系統(tǒng)經過調試與切機實驗，與華東電網頻率緊急協(xié)調控制系統(tǒng)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(wěn)定運行貢獻了一份力量。