第l8卷(2016年第ll期) 電力安全技術 分布式安全穩定控制裝置的應用 曹曉梅 ， 陳 熙 (1．國網江 芎=省電力公司海安縣供電公司，江蘇南通226600； 2．南京師范大學，江蘇南京210000) [摘要]介紹了分布式安全穩定控制裝置的基本原理和控制策略，結合實例闡述了具體的系 統配置方案與控制策略的設置。結果表明，合理的控制策略可以有效提高安全穩定控制裝置的運行 可靠性，確保信號采集的正確性，進而保障電網安全、穩定地運行。 [關鍵詞]安穩裝置；控制策略；通道配置；穩控策略 0 引言 近年來，為了優化能源結構、推動節能減排， 實現經濟可持續發展，國家大力推廣特高壓骨干電 網以及光伏電源建設，我國的電網結構因此發生了 很大變化。因多個區域電網的聯 系加強，一旦特高 壓骨干電網發生故障，將波及多個區域電網，增加 了電網穩定特性的復雜度。 安全穩定控制裝置(以下簡稱“安穩裝置”) 是能夠快速切除系統故障、確保系統穩定運行的裝 置。電力系統發生短路或異常運行稱為電力系統的 一次事故，而把可能導致電力系統失步的稱為二次 事故。為了防止二次事故產生的嚴重后果，必須裝 設安穩裝置。當電網受到大擾動而出現緊急狀態時， 安穩裝置能夠迅速執行緊急控制措施，維持系統功 角穩定、電壓穩定和頻率穩定，使系統恢復到正常 運行狀態。裝設安穩裝置是提高電力系統穩定性、 防范電網穩定事故、防止大面積停電事故的有效措 施，目前已廣泛應用在全國各級目 網和電廠。 1 分布式安穩裝置基本原理 分布式安穩裝置是在多年研制開發安穩裝置經 驗的基礎上，為了滿足特高壓互聯電網穩定運行要 求而研發的新一代安穩裝置。分布式安穩裝置既可 用于特高壓電網的穩定控制和大區互聯電網的安全 穩定控制，又可適用于區域電網和單個廠站的穩定 控制，滿足電力系統安全穩定控制的需要，提高對 電網的駕馭能力。 分布式安穩裝置要采集交流電流、交流電壓等 模擬量信息和開關、刀閘等位置信號以及保護跳閘 信號；并且為實現協調控制，還需要采集異地的線 路、元件、裝置等運行信息，通過采集的信息自動 識別電網當前的運行方式。當系統故障時，根據判 斷出的故障類型(包括遠方送來的故障信息)、事 故前電網的運行方式及主要送電斷面的潮流大小， 查找存放在裝置內的預先經離線穩定分析制定的控 制策略表，確定應采取的控制措施及控制量，如切 機、切負荷、解列、直流功率緊急調制、調機組出 力、投切電抗器／電容器等。 2 安穩裝置控制策略 以某供電公司轄區內110kV光伏電站并網為 例，對安穩裝置控制策略進行具體分析研究。各個 變電站均采用SCS-500E型安穩控制裝置，通過 通信設備聯絡、多套裝置相互配合，組成分布式安 穩控制系統，實現對該區域電網的穩定控制。其一 次主接線如圖1所示。 2．1 安穩控制系統一次主接線運行方式 220 kV仲洋變1／2號主變分列運行供110 KV 正、副母線，1 10 kV仲戚I／ Ⅱ線分供戚莊變 110 kV正、副母線，l10 kV戚壩線／戚港線分供 老壩港變110kV I／ Ⅱ段母線，l10kV海東光伏 經過110 kV港海線上老壩港變110 kV I段母線與 系統并列，l10kV建海光伏經過110kV港建線上 一 一 電力安全技術 第18卷(2016年第1l期) 710 710 圖1 一次主接線 老壩港變1 10 kV Ⅱ段母線與系統并列。 2．2 通道配置及通道數據交換 結合安穩裝置的基本原理及圖1可以看出，系 統一次接線方式復雜，運行方式靈活多變，這給制 定切實有效的控制策略帶來一定難度。為了能正確、 及時地傳輸各類信息，自動識別電網運行方式，通 過研究分析，安穩系統對通道進行了配置，并采取 了通道數據交換。通道配置如圖2所示，通道數據 的交換方式如圖3所示。 圖2 通道配置示意 該區域安全穩定控制系統控制策略表總的配置 原則，就是防止l10kV海東光伏(建海光伏)電站 孤島運行。當光伏電站并網通道上的某一斷路器跳 閘后，若安穩裝置判斷海東光伏(建海光伏)電站 為孤島運行時，則向海東光伏(建海光伏)電站端 的安穩裝置發送跳閘命令，由其跳開海東光伏(建 一 一 ①切光伏 海光伏)電站110kV高壓側開關。當仲洋變701開 關跳開后，穩控策略應能自動識別跳開海東光伏或 建海光伏，或者同時跳開。該區域安全穩定控制系 統控制策略表的難點就在于任一通道受阻后，穩控 策略如何能自動識別跳開海東光伏還是建海光伏， 或者兩者都跳。 2．3 控制策略表信息 根據總的配置原則，系統控制策略表采集了如 下信息。 (1)仲洋變側。電氣量輸入：2臺主變中壓側 三相電壓和三相電流；開關量輸入：仲戚I／Ⅱ線 HWJ和正、副母刀閘位置信號，2臺主變中壓側 HWJ和正、副母刀閘位置信號，母聯開關HWJ； 輸出：本地輸出無。 (2)戚莊變側。電氣量輸入：仲戚I／Ⅱ線三 相電壓和三相電流；開關量輸入：仲戚I／Ⅱ線 HWJ和正、副母刀閘位置信號，戚壩線／戚港線 HWJ和正、副母刀閘位置信號，母聯開關HWJ； 輸出：本地輸出無。 (3)老壩港變側。電氣量輸入：戚壩線／戚港 線、港建線／港海線三相電壓和三相電流；開關量 輸入：戚壩線／戚港線、港建線／港海線HwJ， 分段開關HWJ；輸出：本地輸出無。 (4)建海光伏側。電氣量輸入：港建線三相電 壓和三相電流；開關量輸入：港建線HwJ；輸出： 建光伏海 —————一_．． ②戚肭 壩線’ ／／』戚 ～ 港線輸?出?通日道 受 ② 一中戚 I／Ⅱ線輸出通 【道受 阻信息 I 咀信息 ①切光伏 l10kV 一 2M 110kV 220 kV 出線命令 老壩港 戚莊 、 2M 仲洋 海東 ——一 光伏 ————+ 圖3 穩定控制系統通道數據交換示意 =星 ～ 運I．藿 Y 第l8卷(2016年第l1期) 電力安全技術 跳港建線開關出口。 (5)海東光伏側。電氣量輸入：港海線三相電 壓和三相電流；開關量輸入：港海線HWJ；輸出： 跳港海線開關出口。 根據上述采集的信息以及預先經離線穩定分析 制定的控制策略表，安全穩定系統就能自動判別仲 洋變、戚莊變110 kV母線的結排方式，以及并網 通道上相關斷路器的分、合閘狀態。 3 實例說明及分析 若判斷出光伏電站接人系統的并網通道上有某 一斷路器處在分閘位置(使得該光伏電站所有并網 通道全部斷開)，則可得出該光伏電站將孤島運行 的結論，如此，裝置發出將光伏電站解列的跳閘命 令?，F取以下2個實例予以說明。 3．1 實例1方式 老壩港變l10 kV分段開關打開；戚莊變 l10kV母聯打開，戚壩線和仲戚Ⅱ線掛一段母線， 戚壩線和仲戚線掛另一段母線；仲洋變110kV母 聯打開，仲戚I線和2號主變中壓側掛一段母線， 仲戚Ⅱ線和l號主變中壓側掛二．蛩母線，實例1的 運行方式如圖4所示。 建海 — 罕I 哮 I I 一』 譽—— 山臻 根據掛母線的情況，戚莊變側穩控裝置判別出 戚壩線和仲戚Ⅱ線屬于同一串，戚港線和仲戚I線 屬于同一串。仲洋變判別出仲戚I線和2號主變中 壓側屬于同一串，仲戚Ⅱ線和1號主變中壓側屬于 同一串。 當仲洋變裝置判出1號主變中壓側跳閘，則同 時判定同串元件仲戚Ⅱ線輸出通道受阻，并將此信 息發送給戚莊變。戚莊變收到仲戚Ⅱ線輸出通道受 阻的信息，則同時判定同串元件戚壩線輸出通道受 阻，并將此信息發送給老壩港變。老壩港變收到戚 壩線輸出通道受阻的信息，執行本地該方式下的策 略，切除海東光伏。 當仲洋變裝置判出2號主變中壓側跳閘，則同 時判定同串元件仲戚I線輸出通道受阻，并將此信 息發送給戚莊變。戚莊變收到仲戚I線輸出通道受 阻的信息，則同時判定同串元件戚港線輸出通道受 阻，并將此信息發送給老壩港變。老壩港變收到戚 港線輸出通道受阻的信息，執行本地該方式下的策 略，切除建海光伏。 3．2 實例2方式 老壩港變110 kV分段開關閉合；戚莊變 1 1O kV母聯打開，戚壩線和仲戚雙線掛一段母線， 戚港停運；仲洋變110kV母聯打開，仲戚I／ Ⅱ 線和1號主變中壓側掛一段母線，2號主變中壓側 單掛另一段母線，實例2的運行方式如圖5所示。 戚莊 仲洋 圖5 實例2運行方式 1號 主變 2號 主變 根據掛母線的情況，戚莊變裝置判別出戚壩 線和仲戚I／Ⅱ線屬于同一串。仲洋變判別出仲戚 I／Ⅱ線和1號主變中壓側屬于同一串，2號主變 中壓側與仲戚I／Ⅱ線沒有任何聯系。 當仲洋變裝置判出1號主變中壓側跳閘，則同 時判定同串元件仲戚I／Ⅱ線輸出通道受阻，并將 此信息發送給戚莊變。戚莊變收到仲戚I／Ⅱ線輸 出通道受阻的信息，則同時判定同串元件戚壩線輸 出通道受阻，并將此信息發送給老壩港變。老壩港 變收到戚壩線輸出通道受阻的信息，執行本地方式 下的策略，切除建海光伏和海東光伏。 當仲洋變裝置判出2號主變中壓側跳閘，則同 時判定沒有仲戚I／Ⅱ線輸出通道受阻，不向戚莊 變發送任何信息，裝置決策到此結束。 3．3 實例分析 由上述實例可以看出，任一運行方式下的判別 均遵循上述原理，安穩裝置均能正確識別。因仲洋 變、戚莊變l10kV為雙母線接線方式，為確保正、 副刀閘位置采集信號的可靠，后期試驗調試過程中， 在仲洋變、戚莊變側增加了所有正、副母刀閘位置 采集的強制壓板、檢修壓板及刀閘位置異常的告警 一 一 S 電力安全技術 第18卷(2016年第l1期) 600 MW機組爐膛總風量低保護誤動作 分析及改進 賀治國 (國電電力大同發電有限責任公司，山西大同037043) [摘要]介紹了一起爐膛總風量低保護觸發MFT保護動作的事故。根據ABB Symphony系統 的控制柜電源結構以及PFI信號的產生機理與作用，分析了爐膛總風量低保護誤動作的原因，并提 出了針對性的整改措施，對該系統控制柜的電源結構進行改進，以避免同類事故的發生。 [關鍵詞]總風量低保護；控制柜電源；PFI信號；PFI電壓 0 引言 某公司7號機組是我國首臺采用直接空冷的 600 MW 機組。其鍋爐為DG2026／17．35Ⅱ型亞臨 界、自然循環、一次中間再熱、固態排渣汽包爐。 DCS(分布式控制系統)采用ABB Symphony系 統。爐側風量取樣裝置為機翼式，風量變送器型號 為EJA110A差壓變送器。其中，6臺磨煤機的一、 二次風量與燃燼風量模擬量信號都送入MCS02機 柜，然后在MCS02機柜的控制器中將以上風量求 和后得出爐膛總風量，并判斷低限值(小于460 t／ h)，得出3個開關量DI(數字量輸入)信號，再通 過3個獨立的模件輸出3個開關量DO(數字量輸出) 信號，送人FSSS(鍋爐爐膛安全監控)系統經過“三 取二”邏輯判斷后作為MFT(主燃料跳閘)保護跳 信號，有效確保信號采集的正確性，提高安穩裝置 的可靠運行水平。 4 結束語 電力市場結構改革增加了電力系統穩定性控制 的難度，要充分發揮特高壓電網以及光伏電源的優 勢，需要更先進可靠的安全穩定系統，對穩定控制 技術和控制策略也提出了更高的要求。 通過對分布式安穩裝置控制策略的分析研究， 合理地配置信息通道與正確地制定控制策略，能有 一 一 闡條件之?。 1 事故概況 2012-05-07T03：09，7號機組DCS畫面顯示 鍋爐總風量從1 900 t／h突降至140 t／h，鍋爐 總風量低保護觸發MFT保護動作，機組負荷由 394 MW 降為0，7號機組跳閘。 03：20，在運行人員啟動A磨煤機時，鍋爐重 新點火。 03：40，鍋爐總風量低保護再次觸發MET保 護動作，此時DCS畫面顯示鍋爐總風量從929 t／h 突變為0。在更換MCS02機柜的電源模塊和模件 后，經運行值長同意，將鍋爐總風量低保護退出。 03：54，啟動B磨煤機，鍋爐再次重新點火。 效確保安穩裝置信號采集的正街I生，提高安穩裝置 運行的可靠性水平，從而為電網安全穩定運行提供 有力的保障。 收稿日期：2016—03—06；修回日期：2016-06—06。 作者簡介： 曹曉梅(1980一)，女，工程師，主要從事繼電保護專業管理工 作，email：54421 3477@qq．COIn。 陳熙(1994一)，男，本科在讀，主要學習有關電氣工程及自 動化的課程。