稳定控制装置在珠江电厂的应用

论文导读：在珠江电厂安装一套按主网安稳系统执行站标准设计的FWK-C微机稳定控制装置,检测珠江电厂出线及机组的运行状况。实现联切机组功能。
关键词：稳定控制装置，原理，功能

 

1. 概述

随着我国电力系统的扩大和发展,区域联网和大范围电能转移的进行,电力系统对电网安全稳定控制的要求越来越高。广州珠江电厂目前有4条220kV出线，分别为珠鱼甲线、珠鱼乙线、珠广甲线、珠广乙线，机组总容量为4X300MW。在一定的运行方式下，若线路发生故障跳闸，将影响电网的稳定运行，根据广东省电力调度中心要求，在珠江电厂安装一套按主网安稳系统执行站标准设计的FWK-C微机稳定控制装置,检测珠江电厂出线及机组的运行状况。

2. 装置的主要用途

装置检测220kV母线、220kV四回联络线路（珠鱼甲线、珠鱼乙线、珠广甲线、珠广乙线）及四台机组的电气量，用于判断220kV母线的低频过频事故、220kV联络线的过载及跳闸事故，实现联切机组功能。发表论文。

2.1 在220kV线路三相跳闸时，若断面送出功率超过设定定值，则根据预定策略采取切机措施，确保区域电网的热稳和暂态稳定。

2.2 在220kV线路电流过大时，根据过载程度联切本厂的相应机组，确保区域电网的热稳定。

2.3 当220KV母线出现低频过频事故时，分轮次联切本厂机组，保护机组的安全运行。切机时，以动作时刻的机组功率值进行判断，若机组出力很小，即GP＜GPty(GPty =50MW)，判为该机停运，不发联切该机命令。过频联切机组时通过“高频保机”功能压板实现保留一台机组功能，以保厂用电。且每台机组在一个动作事件中只联切一次。

3. 装置的主要功能

3.1 联络线过载切机功能

装置监测联络线的三相电压、三相电流及有功功率的大小。当判定某条线路电流超过定值Igj，功率达到定值Pgj以上，经一定时间（tgj）发过负荷告警信号，而若超过一个更高的定值Is、Ps，一定时间ts，且功率方向符合要求，则以循环联切方式在可切机组范围内联切相应容量的机组，线路过载动作定值如表1。装置可自动按下式正确计算出过载应切量：△P=(Ptd－Ps)×Ki，式中Ptd为过载动作时刻线路的功率，Ps为线路的热过载允许功率定值。其逻辑示意图如图1

图1 联络线过载的逻辑示意图

表1 线路过载动作定值表
 

由于珠鱼甲线、珠鱼乙线线路容量较大，根据珠江电厂多年的运行数据分析正常情况下此两条线路的送出最高容量均为电流1000A、功率450MW，远未达到告警值，即使在故障情况下短时故障电流和功率也只是接近告警值。因此根据广东省中调要求结合珠江电厂实际情况珠鱼甲线、珠鱼乙线暂只投入告警功能。发表论文。

3.1.1 功率方向判别

装置具有功率方向判别功能，并规定珠鱼甲线、珠鱼乙线、珠广甲线、珠广乙线功率方向为正(送出)时，才允许判为线路过载并根据过载程度以循环方式选切相应容量机组。

3.1.2 过负荷告警判据：

三相电流平均值1It≥1Igj，功率|1Pt|≥1Pgj，t≥1tgj，发过负荷告警信号。

1tgj为线路过负荷告警延时时间定值，在1tgj时间内线路电流值始终大于定值1Igj且功率值始终大于定值1Pgj时才判为该线路过负荷。

3.1.3 联络线过载切机

线路出现过负荷，当电流大于过载定值（即1I≥1Is）且功率大于过载定值（即|1P|≥1Ps）时，经动作延时定值后，根据表2切机排序表按联络线的过载功率值乘以过流动作切量系数Ki进行选切机组，且不允许欠切，若切机经1ts延时后过载现象仍未消除，则再次根据过载程度选切剩余的机组，直至过载现象完全消除为止。

表2 切机排序表

3.1.4 过负荷切机判据

3.1.4.1 功率方向：1Pt＞0；

3.1.4.2 过电流启动判据：三相电流平均值1It≥1Iqd，1t≥1tqd；

3.1.4.3 三相电流平均值1It≥1Is，功率|1Pt|≥1Ps；

3.1.4.4 t≥1ts，发联切机组命令，应切量△P=(1Ptd－1Ps)×1Ki。

3.1.5 选切原则

将各机组按表2切机排序表的顺序相加的“功率和”［GP1、（GP1+GP2）、（GP1+GP2+GP3）、（GP1+GP2+GP3+GP4）］与△P相比较，按接近原则选切“功率和”最接近△P所对应的机组，且不允许欠切，即所选切机组的功率和应等于或大于应切量△P。

3.2 线路跳闸切机功能

珠鱼甲线、珠鱼乙线、珠广甲线、珠广乙线任一线正向（流出珠江电厂）跳闸时，按表2切机排序表联切珠江电厂相应的机组，切量为△P＝(P-0.2s-Ps1)×Kn，P-0.2s为启动前跳闸线路的送出功率，Ps1为切机基值，Kn为切量系数。联络线三相跳闸逻辑示意图见图2（以珠鱼甲线为例）。

图2联络线三相跳闸逻辑示意图

3.2.1 装置判断联络线跳闸，采用联络线电流突减、HWJ信号等多重判据，可防止PT断线、系统振荡、联络线功率方向为正（送出）、事故前联络线功率较小等情况下误切机组。

3.2.1.1 电流突变量dI＝|It-It-40ms|≥dIqs或功率突变量dP=|Pt-Pt-0.2s|≥dPqs，装置启动。

3.2.1.2 |P-0.2s|≥Ps0，事故前0.2秒时的功率大于功率定值Ps0。

3.2.1.3 三相电流有效值均突减：dIA=∣IAt-IA(t-40ms)∣≥dIs-、dIB=∣IBt-IB(t-40ms)∣≥dIs-及dIC=∣ICt-IC(t-40ms)∣均≥dIs-，dIs-为电流突减定值。

3.2.1.4 ∣It∣≤Ity，事故时刻的三相电流均小于联络线投运电流定值Ity。

3.2.1.5 ∣Pt∣≤Pty，事故时刻的功率小于联络线投运功率定值Pty。

3.2.1.6HWJ信号消失：除需满足以上电气量判据外，还应判出相应线路的断路器合闸位置信号（HWJ）已消失。

3.2.1.7 t≥ts，ts为满足上述条件后的延时定值，为简化定值，程序内部固定ts为20ms。当功率（潮流）突然倒向时，功率P有过零时刻，在电压恒定情况下电流包络线亦有过零（或接近零）时刻，此时上述各判据均满足，因此应加延时时间20ms来躲过功率瞬间变向的影响，以免产生误判现象。联络线断开判出时间不大于20ms，加上ts延时时间，装置联切机组动作时间不大于40ms。

3.2.2 各判据的具体说明

3.2.2.1 电流突变量启动判据

dIA＝|IAt-IA(t-40ms)|≥dIqs或dIB＝|IBt-IB(t-40ms)|≥dIqs或dIc＝|Ict-Ic(t-40ms)|≥dIqs。任一相电流在40ms前后有效值之差的绝对值大于dIqs，判为电流突变量启动。dIqs系电流突变量启动定值，一般取dIqs=0.5dIs-。

3.2.2.2 功率突变量启动判据

dP=|Pt-Pt-0.2s|≥dPqs。联络线功率在0.2s前后之差的绝对值大于定值dPqs，判为功率突变量启动。dPqs系功率突变量启动定值，一般取联络线额定功率值的0.05倍，或取dPqs＝0.5Ps0。

3.2.2.3 突变量启动判据的作用

当电流突变量启动或者功率突变启动时，装置立即置启动标志，并自动记忆住（置入）突变量启动前0.2s时刻的联络线及各机组功率P-0.2s值。装置规定突变量启动时刻为0s（基准时间），突变量启动后，装置启动灯点亮。

3.2.3 |P-0.2s|≥Ps0，事故前0.2秒时的功率大于功率定值Ps0。

Ps0为轻功率不判线路故障跳闸的功率定值。仅在联络线功率大于Ps0且发生跳闸事故时，才进行切机策略判断，并打印出跳闸前后联络线电流、功率的变化。Ps0值一般可取0.1倍以上额定功率值。

3.2.4 电流有效值突减判据

dIA=|IAt-IA(t-40ms)|≥dIs-、dIB=|IBt-IB(t-40ms)|≥dIs-及dIc=|Ict-Ic(t-40ms)|均≥dIs-。本判据用以判断联络线断开时电流的突然减小。该判据要求电流有效值减小，且三相电流有效值各自在40mS前后之差的绝对值均大于定值dIs-。

定值dIs-应躲开（大于）线路振荡电流有效值40mS内的变化量。另外，还应保证线路对端偷跳或解列时，本判据能可靠动作，即要求dIs-＜（Ps0/3UnCOSφ-Ic），并至少有1.2倍灵敏度，式中Un为额定相电压，Ic为线路电容电流。发表论文。当按躲振荡电流计算的值较小，为保证不误切，定值dIs不宜取太小，此时应按下式考虑：dIs-=K(Ps0/3UnCOSφ-Ic)，式中K值取0.75，即有1/0.75＝1.33倍灵敏度。

3.3 低频、过频切机功能

3.3.1 装置监测220kV母线的运行情况，根据被监测母线的电压值，可实时计算出母线的频率，并以此判断低频、过频事故，并根据表3低频、过频动作定值表中的定值切除相应机组。

表3 低频、过频动作定值表

3.3.2 低频与过频均分4轮切机，每轮的频率值和时间定值均可以单独设定，即每轮都为独立轮。

3.3.3 珠江电厂每台机组均可单独整定至低频或过频的相应切除轮次上。

3.3.4 装置规定低频或过频切机时，均以动作时刻的的机组功率值进行判断，若机组出力很小，即GP＜GPty （GPty =50MW），判为该机停运，不发联切该机命令。过频联切机组时通过“高频保机”压板实现保留一台机组功能（保留#4机组），以保厂用电。

3.3.5 频率缓慢下降时的判别式

f≤flqs(47.8HZ)、t≥tflqs(0S)低频启动

f≤fls1（47.6HZ）、t≥tfls1（0.3S）低频第一轮动作，按定值中设定低频一轮的机组选切（机组需投运）

f≤fls2（47.4HZ）、t≥tfls2（0.3S） 低频第二轮动作，按定值中设定低频二轮的机组选切

f≤fls3（47.2HZ）、t≥tfls3（0.5S） 低频第三轮动作，按定值中设定低频三轮的机组选切

f≤fls4（47HZ）、t≥tfls4（1S） 低频第四轮动作，按定值中设定低频四轮的机组选切

3.3.6 低频切机的动作过程逻辑示意图见图3。

图3 低频切机动作过程示意图

3.3.7 频率缓慢上升时的判别式

f≥fhqs(51.8HZ)、t≥tfhqs(0S)过频启动

f≥fhs1（52HZ）、t≥tfhs1（0.3S） 过频第一轮动作，按定值中设定过频一轮的机组选切

f≥fhs2（52.3HZ）、t≥tfhs2（0.3S） 过频第二轮动作，按定值中设定过频二轮的机组选切

f≥fhs3（52.7HZ）、t≥tfhs3（0.5S） 过频第三轮动作，按定值中设定过频三轮的机组选切

f≥fhs4（53HZ）、t≥tfhs4（1S） 过频第四轮动作，按定值中设定过频四轮的机组选切

过频动作时，保留一台机组不切（保留#4机组），故若某轮判出动作时，若只剩一台机组，则装置不会发联切该机组命令。若前三轮将#1、#3、#2均已切除，则无论过频值再大也不进行第四轮切机，保留#4机组。若前三轮切机没能完全成功，留有一台或两台机组则进行第四轮切机将#4机组切除，然后重新判断有几台机组运行，根据过频动作定值按照顺序再次切机，直至剩余一台机组为止。

3.3.8 过频切机的动作过程逻辑示意图见图4。

图4过频切机动作过程示意图

3.3.9 正常运行时，频率回路的自检

3.3.9.1 f≤45Hz，立即闭锁低频判断，延时5秒告警及显示：频率超限。

3.3.9.2 f≥55Hz，延时5秒告警及显示：频率超限。

3.3.9.3 当f≤fqs时，|df/dt|≥(df/dt)s3，立即闭锁低频及过频判断，并立即告警及显示：df/dt异常。

4. 结束语

结合珠江电厂的实际情况及广东省电力调度中心的要求，线路跳闸切机功能和珠鱼甲、乙线联络线过载切机功能暂未投入使用，暂只启用了低频、过频切机功能。从该装置投运将近一年的情况来看，各定值配合较好，运行情况比较稳定，未出现误动作现象。

参考文献：
[1]北京华瑞泰系统控制技术有限公司.FWK-C稳定控制装置说明书
[2]高建宏.李家峡电厂稳定控制装置的运行分析.《中国水能及电气化》2008年第1/2期