陈一龙

蓝天环保设备工程股份有限公司

浅析孤网机组的控制策略

陈一龙

蓝天环保设备工程股份有限公司

针对山西太谷恒达汽轮发电机组孤网运行的特点，制定了一次调频和二次调频功能相结合的控制策略。

孤网机组；一次调频；二次调频

引言

山西太谷恒达汽轮发电机组运行方式是孤网运行，两台机组并列运行且带厂用电。针对大负荷冲击和小负荷频繁波动引起发电机周波波动带来的风险，制定了一次调频和二次调频功能相结合的控制策略，增强孤网机组运行的稳定性。

1　孤网定义和特点

根据《中华人民共和国电力行业标准》规定，电网中最大单机容量小于总容量8%的电网，称为大电网。反之，最大单机容量大于总容量8%的电网，称为小网。孤立运行的小网，简称孤网，主要存在以下两种情况：

（1）电网中有多台机组并列运行，且最大单机容量大于总容量8%的，称为小网。

（2）电网中只有一台机组单独运行，称为单机带负荷。

孤网机组最突出的特点，是将负荷控制转变为频率控制，从而保持电网的频率在安全的范围内。

2　控制策略

分析了孤网机组的特点，一方面制定以下控制策略，增强孤网机组运行的稳定性；另一方面使用浙江中控ECS-100控制系统作为DEH调速系统的平台，满足孤网机组所要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，进而保证在厂用电负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定。

2.1修改超速保护功能

当厂用设备停止时，机组甩负荷，转速迅速上升，超速保护OPC动作，导致主汽调门迅速关闭，使机组功率下降尽快接近电网负荷。由于OPC动作后，液压系统恢复需要一定时间，此时机组的转速仍在下降，不但导致电网频率大幅波动，而且导致机前主汽压力大幅波动。为了保证机组安全，通过提高OPC保护定值，尽量避免电网频率变化时出现OPC动作，动作定值按照功率负荷不平衡量来调整，由原来的3090r/min（103%）修改为3150r/min（105%）。

2.2新增一次调频功能

一次调频是指发电机组调速系统频率静态特性而增减发电机的出力所起到的调频作用。当机组孤网运行时，厂用电负荷决定着发电功率，因此要将功率控制转变成频率控制，目的是稳定电网频率。同时厂用电负荷量按照机组不等率转化为相应的机组转速量，实现功率控制。

太谷恒达发电机组是单阀控制进汽，一次调频效果取决于调节阀流量特性。首先选取具有代表性的额定工况，得到修正系数，即调频幅度与设定值的比值；其次确定一条修正曲线；最终得到一次调频的频差因子。新增一次调频功能，是将调频的频差因子转换成厂用电负荷信号，直接叠加在调节阀控制指令上，改变其开度，迅速增减机组负荷，快速响应电网频率要求。

2.3新增二次调频功能

二次调频是指发电机组能提供足够的可调整容量和调节速率，在允许调节的偏差下实时跟踪频率，实现系统频率稳定的要求。厂用电负荷和发电功率不平衡时，电网频率上升或下降且最终稳定在额定频率上，由于两者存在偏差，因此增加二次调频功能，最终使电网频率稳定在额定频率。由转速偏差经运算以调整功率定值，平衡厂用电负荷和发电功率，为了快速响应厂用电负荷变化和防止超调，对发电功率定值的变化速率加以限制，即转速偏差增大时，变化速率增大，反之则变小。

2.4两台机组孤网运行方式

为了防止电网频率变化时出现OPC保护动作，分别提高两台机组的OPC保护定值且定值各不相同，保护定值是3150r/min（105%）和3180r/min（106%）。同时为了机组的稳定运行，一台机组处于阀控回路，一次调频功能起主要作用，另一台机组处于功控回路，二次调频功能起主要作用。

2.5机组孤网运行的趋势图

机组运行过程中，电网发生6KV大型设备突然跳闸，功率在1秒内由23003KW下降至10930KW，突降12073KW，转速由3002r/ min升至3140r/min，一次调频和二次调频功能共同起作用，使得转速降至3003r/min，使电网频率稳定在额定频率允许范围内，最终机组安全运行，见图1。

图1　孤网运行中转速和功率的趋势图

3　结束语

山西太谷恒达汽轮发电机组孤网改造的成功，说明修改的超速保护功能、新增的一、二次调频功能等控制策略起着关键性的作用。由汽轮机DEH系统自动控制机组负荷的增减，以适应负荷变化的需要，保证电网频率的稳定运行，只有这样，才不会对用电设备产生损害或者引发大规模停电等恶劣后果。

［1］张屹峰，李敏.孤网运行机组控制策略分析与设计［J］.山西电力，2011（3）.

［2］秦江平.孤网运行系统负荷控制策略探讨［J］.广西电力，2009（3）.

陈一龙（1981-），男，中级工程师，从事控制系统应用方面的工作。