频率协控系统在桐柏抽蓄电厂的应用
2019-12-02宋兴乐李雪强
宋兴乐，李雪强
（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台317200）
0 引言
为保障特高压直流电网安全稳定运行，华东电网以解决特高压直流故障大功率冲击所带来的频率稳定问题为核心，构建频率紧急协调控制系统，主要由协控总站、多直流协调控制、安控抽蓄切泵、精准负荷控制4大部分组成。其中，桐柏抽蓄电厂频率协控系统作为华东电网频率紧急协调系统的抽蓄控制执行子站，主要负责处理各抽蓄电厂的信息，当发生直流功率缺额时，执行抽蓄主站的切泵命令。
1 频率协控系统说明
桐柏抽蓄电厂是华东电网频率紧急协调控制的重要组成部分，华东电网抽蓄切泵控制系统（图1）由抽蓄主站、抽蓄子站两大部分组成。
图1 华东电网抽蓄切泵控制系统总体架构
当发生特高压直流故障时，协控总站将故障信息和需切泵控制量发送至抽蓄主站，抽蓄控制主站按不同故障对应的水泵控制顺序，依次切除（过切为止），并将指定的切泵命令发送至抽蓄子站进行切除。
抽蓄切泵控制系统通信架构及信息交互如图2所示。
图2 华东电网抽蓄切泵控制系统站间信息交互
2 SCS-500 E稳控装置配置
监测2回出线及1～4号机组的运行情况；将本站1～4号机组有功功率（功率为正表示抽水，功率为负表示发电）、允切及优先级信息上送至抽蓄主站，接收抽蓄主站指定切机命令；本地检测2回线路电压（频率），实现低频切机功能。
桐柏抽蓄电厂现有4台机组，只参与前两轮切泵动作，动作优先级见表1。
表1 动作优先级
桐柏抽蓄电厂频率协控系统设备配置有：2面稳控主机柜（安装在继保室）、2面稳控从机柜（安装在地下厂房2号机旁）、1面通信接口柜（安装在中控楼通信机房），配备两套SCS-500 E分布式稳定控制装置。
2.1 低频切泵功能
低频功能的判别元件为出线1（桐苍5419线）及出线2（桐岩5420线）的三相电压（频率）。
判据如下：
注：
若两出线的频率变化率 -df/dt≥ d（f/t）b1，则认为由于负荷反馈，高次谐波，电压回路接触不良等原因引起频率变化异常，闭锁低频功能。
低频动作后，按定值整定台数切除机组。逻辑框图如下：
图3 低频动作逻辑
低频判断原则如下：
（1）两回出线低频判断取与逻辑，需同时满足动作条件。
（2）一回出线检修则只以另一回判断低频。
（3）低频各轮次切水泵出口定值设定为台数，顺序按优先级定值执行。
（4）低频切泵控制策略定值如表2。
表2 低频切泵控制策略定值
2.2 收指定切水泵命令
本站上送水泵运行状态、有功功率、允切信息及切除优先级，由切泵控制系统主站统一决策本地切除哪台水泵。本地收到切泵控制系统主站切除指定××水泵命令，结合本地频率确认，切除相应水泵，如5 s内频率确认仍不满足，则认为命令无效，不再执行。
抽蓄主站收到切泵子站每台机组优先级，结合本地切泵优先级定值如：“××站优先级为1的水泵切除优先级”，根据既定策略切除指定水泵，优先级范围为0～4，设为0的不可切。
当“远方命令切泵功能压板”退出时，上送主站机组允切状态全部置为不允切。
2.3 判断机组运行状态的判据
（1）采集机组高压侧
桐柏抽蓄电厂主机A/B柜位于继保室，主机A/B柜信号分别采集于铜苍5419线CT=14 S+JF01-T3.2（=14 S+JF02-T3.1）和 桐 岩 5420 线 CT=15 S+JF01-T3.2（=15 S+JF02-T3.1），在上送机组运行状态至抽蓄切泵主站时，桐柏抽蓄子站稳控装置根据机组运行有功功率正负，判断机组运行状态，如有功功率为正（即此时运行于抽水状态）且允切压板投入，则上送实际功率值，并置可切；如有功功率为负（即此时运行于发电状态）或允切压板退出，则上送实际功率值，置不可切。
（2）采集机组低压侧
桐柏抽蓄电厂从柜A/B柜电压信号分别采集于1～4 号机机端 PT（=0×U+AJ11～13-T001/T002），从柜A电流信号采集于1～4号机机端CT（=0×U+SP32-T21～23），从柜B电流信号采集于1～4号机机端CT（=0×U+SP31-T51～53）。
在上送机组运行状态至抽蓄切泵主站时，抽蓄子站稳控装置根据机组运行有功功率正负，判断机组运行状态，如有功功率为负（即此时运行于抽水状态）且允切压板投入，则上送实际功率值、但功率方向取正向（表示抽水状态），并置可切；如有功功率为正或允切压板退出，则上送实际功率值、但功率方向取负向（表示发电状态），并置不可切。
通信接口柜位于中控楼通信机房
（3）机组启停过程判断
考虑机组启停过程可能出现的波动，抽蓄子站稳控装置需要判断机组启停状态，在此状态下，机组不可切。机组启停过程的判别，通过门槛功率延时确认（5～10 s）。
4）电流极性适应
考虑抽蓄电站采集机组电压电流接入点无法统一，桐柏抽蓄子站设定功率方向选择定值见表3。
表3 桐柏抽蓄子站设定功率方向选择定值
0表示机组运行于抽水状态时，功率为正。
1表示机组运行于发电状态时，功率为负。
其他值无效，认为机组不可切，且上送主站功率清0。
2.4 收命令切泵与低频切泵的配合原则
（1）在不同启动周期内，收命令切泵与低频切泵为两次独立事件，控制措施独立。
（2）在同一启动周期内，若先收命令切泵，再低频切泵动作，则按照“叠加控制”的原则，即总的切泵台数为“收命令切泵台数+低频切泵水泵台数”。
（3）在同一启动周期内，若本地低频切泵先动作后，再收远方命令切泵，直接切除远方命令指定的水泵。
（4）在同一启动周期，收远方命令切泵动作后，再次收到远方指定切泵命令，追加切除，主站逻辑不会重复切除同一台机。
（5）只有在机组处于投运状态、抽水状态、稳定运行状态且允切压板投入时，才可以切除，见图4。
2.5 装置投入与退出
2.5.1 装置投入步骤
（1）合上装置屏后总电源空开。
（2）合上PT空开。
（3）检查装置前面板上有无异常灯亮。
（4）投入需要的各功能压板。
图4 机组可切条件
（5）投入通道压板（通道不一致告警灯亮），主站投入通道压板后告警消失。
（6）投入直流调制、闭锁直流出口允许压板（主站）。
2.5.2 装置退出步骤
（1）退出直流调制、闭锁直流出口允许压板（主站）。
（2）退出通道压板（通道不一致告警灯亮），主站退出通道压板后告警消失。
（3）退出其他所有功能压板。
（4）断开装置PT空开。
（5）检查PLC屏上电气量。
（6）断开装置主屏后总电源空开。
3 频率协控系统试验
3.1 频率协控系统桐柏抽蓄子站机组开关传动试验
为配合华东网调频率紧急协控系统冲击性验证试验，在华东电网频率协控系统桐柏抽蓄子站进行机组开关GCB传动试验，验证频率协控系统跳机组GCB开关回路的完整性及可靠性。
试验应满足的条件：①机组停机备用，②机组换向闸刀分位且操作电源已拉开，③机组励磁变低压开关ECB拉开并摇至“检修”位置，④防止主变冷却水停用措施已实施，⑤频率协控系统各装置上电。
开关本体跨越连锁条件（现地合GCB），投入频率协控系统主柜A/B套试验压板，对于机组投入相应机组GCB跳闸压板，退出机组其他压板，投入频率协控系统相应机组跳闸出口压板及允切压板。
3.2 抽水切泵试验
（1）试验措施
桐柏抽蓄子站各机组开关传动试验已完成并验收合格后，将系统移交华东网调进行功能性演练，桐柏电厂第一套及第二套抽蓄子站信号状态移交现场试验指挥，有关试验系统的运行操作和故障处理一并由现场试验指挥负责进行，相关操作指令由现场试验指挥直接发令给现场运行值班人员。
将桐柏电厂两套抽蓄子站投入跳闸状态，投入3号机组允切压板、跳闸出口压板，其余机组允切压板、跳闸出口压板处于退出状态。进一步确认桐柏电厂2套抽蓄子站装置“收命令切机本地频率确认定值”整定为50.5 Hz。
（2）试验步骤
1）将3号机-300 MW抽水方向开机。
2）系统频率满足 50±0.05 Hz。
3）3号机切泵动作停机。
4）值守人员向华东网调汇报抽蓄切泵动作情况。
5）运维负责人组织现场设备状态检查。
检查桐柏频率协控系统子站监控及现地信号是否正确。
检查桐柏抽蓄子站3号机组保护装置状态是否正确。
检查桐柏抽蓄子站3号机组现地信号状态，复归信号。
6）oncall人员操作机组甩负荷检查安全隔离措施。
7）桐柏电厂第一套及第二套抽蓄子站信号状态移交华东分中心。
4 总结
桐柏协控系统经过调试与切机实验，与华东电网频率紧急协调控制系统设备通信正常，装置控制功能正确，响应过程正确，传动过程正确，设备验收合格，已顺利投入运行，为华东电网稳定运行贡献了一份力量。
