关于频率闭锁机组启停的分析及其处理

白云飞，李广亮

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台317200）

1 引言

桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县，安装4台单机容量为300 MW的立轴混流可逆式水轮发电机组，以两回500 kV出线接入华东电网，在电网承担调峰、填谷、调频、调相以及事故备用等作用。抽水蓄能机组有停机、水轮机、发电、发电调相、抽水、抽水调相、拖动机和线路充电等多种工况，机组启停频繁。正常情况下，4台机组在成组控制模式，按照96点负荷曲线自动控制机组启停。在成组控制模式下，设有频率闭锁机组启停功能，以确保机组启停流程转换时不会造成电网频率超出正常范围。

2 事件分析

2.1 事件现象

某日3台机组发电运行，按照96点负荷曲线，当前时间点需要停2台机组，下个时间点再停1台机组，根据设置的优先级，正常停机顺序为3号机、2号机、1号机。

3号机组按照96点负荷曲线由成组控制正常停机，2号机组发电停机前，上位机报“频率低闭锁1号机成组抽水是”信号（同时闭锁2、3、4号机组），成组控制按照96点负荷曲线给2号机组发停机命令，上位机确认后（成组控制方式在指导模式），但未执行停机流程。1 min后，2号机组自动切至“单机控制”模式。

表1 事件列表

2.2 原因分析

针对2号机组未执行停机流程，原因有以下3种：

1）成组控制异常，导致2号机组不能正常执行停机流程。

2）2号机组内部程序故障或卡死，不能正常执行停机流程。

3）频率闭锁信号存在，闭锁2号机组正常停机。

3 现场检查及处理

3.1 针对可能性1

2号机组发电停机之前，成组控制按照96点负荷曲线正常给3号机组下停机令，3号机组正常停机。成组控制能正常给2号机、1号机下停机令，检查成组控制无异常报警信号，可以排除成组控制异常导致2号机组不能正常执行停机流程的可能。

3.2 针对可能性2

检查2号机组无故障或异常报警信号，2号机组运行正常，且之后2号机组能正常执行停机流程，可以排除2号机组内部程序故障或卡死导致不能正常执行停机流程的可能。

3.3 针对可能性3

频率闭锁信号存在，闭锁2号机组正常停机。

频率闭锁机组启停逻辑如下，在系统频率＜49.95 Hz且持续10 s以上时，闭锁机组抽水开机（同时闭锁发电停机）。在系统频率＞50.05 Hz且持续10 s以上时，闭锁机组发电开机（同时闭锁抽水停机）。当发电开机或发电停机或抽水开机或抽水停机工况转换时，出现频率闭锁信号，闭锁机组自动启停，1 min后机组自动由成组控制切至单机模式，频率闭锁信号持续2 min后会复归停机令。

图1 频率闭锁逻辑

成组控制系统不考虑系统频率，因此仍按照96点负荷曲线发出2号机组停机命令，上位机确认后到机组逻辑中LBD_SPO。若当时无频率闭锁信号，即发出LBD_SPO_INT，到SEQ顺控逻辑流程中，开始执行停机流程。若存在频率闭锁信号，则会在置位模块中保存停机令，2 min内若频率闭锁信号解除，停机命令就能正常发出到SEQ逻辑中。若频率闭锁时间超过1 min，机组自动切至单机模式，停机令发送至SEQ逻辑中也将无法执行；若频率闭锁时间超过2 min，将会复位停机令，不会再自动停机。

从事件列表可以看到，2号机停机命令确认（有效）之后1 min，2号机自动切换至单机控制模式。原因是成组控制系统中，给机组的开停机命令发出后，若1 min内未收到机组相应流程已在执行的反馈，就会给相应机组发切换至单机控制模式命令。逻辑如图3。

图2 LBD_SPO_INT停机令逻辑

图3 切换至单机控制模式逻辑图

机组由成组控制模式切换至单机控制模式命令，到机组中为IBD_JC_EXIT。

以上频率闭锁逻辑分析，得出2号机组停机时，由于系统频率＜49.95 Hz，频率闭锁2号机发电停机令的存在，导致成组给2号机组下停机令，2号机不能正常执行停机流程。

通过修改频率闭锁逻辑，增加在系统频率＞50.05 Hz且持续10 s以上时，上位机报：“频率高闭锁1～4号机成组发电开机（抽水停机）”，在系统频率＜49.95 Hz且持续10 s以上时，上位机报：“频率低闭锁1～4号机成组抽水开机（发电停机）”送上位机事件列表显示。同时应加强值守人员对频率闭锁信号的监视，做好频率闭锁导致机组不能正常启停的事故预想。

4 结语

抽水蓄能机组单机容量大（300 MW/台），对电网运行有较大冲击，设置机组频率闭锁功能十分重要，确保在机组启停流程转换时不会造成电网频率超出正常范围。在机组开停机流程转换时，出现频率低闭锁成组抽水开机（发电停机）或频率高闭锁成组发电开机（抽水停机）信号，先在全厂电气主接线画面查看500 kV母线Ⅰ/Ⅱ频率，再将成组控制切至指导模式，防止机组异常启停。当频率闭锁持续1 min之内，只要监视机组正常开停机流程是否正常；当频率闭锁持续1～2 min，机组将自动由成组控制切至单机模式，然后给下一个优先级的机组发工况转换命令，此时不要点击“确认”按钮，先向网调汇报频率闭锁情况，询问网调是否需要按照96点负荷曲线手动开停机，按网调的调度指令执行，确保在机组启停流程转换时不会造成电网频率超出正常范围，保证电网的安全稳定运行。