專利名稱：一種孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電、輸電、變電、配電及用電等電力控制領(lǐng)域，具體涉及一種孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
孤網(wǎng)是孤立電網(wǎng)的簡稱，一般泛指脫離大電網(wǎng)的小容量的電網(wǎng)，電力建設(shè)規(guī)程規(guī)定，最大單機(jī)容量小于電網(wǎng)總?cè)萘康?%的電網(wǎng)，可以稱為大電網(wǎng)，目前我國各大地區(qū)電網(wǎng)的機(jī)網(wǎng)容量比已經(jīng)小于8%，可以看作無限大電網(wǎng)，相比之下，機(jī)網(wǎng)容量比大于8%的電網(wǎng)，統(tǒng)稱為小網(wǎng)；孤立運(yùn)行的小網(wǎng)，稱為孤網(wǎng)。對于小網(wǎng)工況，網(wǎng)中各機(jī)組存在負(fù)荷分配問題，要求各機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)具有相同的轉(zhuǎn)速不等率，要求網(wǎng)中調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行二次調(diào)頻，維持額定功率，國家電力法規(guī)規(guī)定，任何發(fā)電廠不得私自銷售非同一企業(yè)法人單位用電，而對用電單位和發(fā)電單位是同一法人代表或同屬一集團(tuán)公司的情況則鼓勵(lì)企業(yè)自備電廠自給自足。很多自備電廠新建或擴(kuò)建后，要求穩(wěn)定運(yùn)行，卻苦于沒有批文而無法并網(wǎng)，由于電力部門監(jiān)管，很多已得到批準(zhǔn)并網(wǎng)的自備電廠每度電需向電力部門繳納高額費(fèi)用。孤網(wǎng)運(yùn)行最突出的特點(diǎn)，是由負(fù)荷控制轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率控制，要求調(diào)速系統(tǒng)具有負(fù)荷要求的靜態(tài)特性、良好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，能夠保證在用戶負(fù)荷變化的情況下自動(dòng)保持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。這就是通常所說的一次調(diào)頻功能。運(yùn)行人員關(guān)注的問題不再是負(fù)荷調(diào)整，而是調(diào)整孤網(wǎng)頻率，使之維持在額定頻率的附近。這種調(diào)整通過操作調(diào)速系統(tǒng)的給定機(jī)構(gòu)來完成，稱為二次調(diào)頻。由于孤網(wǎng)容量較小，其中旋轉(zhuǎn)慣量儲(chǔ)能和鍋爐群所具備的能力勢能均較小，要求機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)具有更高的靈敏度，更小的遲緩率和更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。因此，解決企業(yè)自備電廠非并網(wǎng)(即孤網(wǎng))運(yùn)行，直供高能耗項(xiàng)目用電，充分發(fā)揮自備電廠發(fā)電設(shè)備的效能，降低度電成本就勢在必行！

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種孤網(wǎng)在碰到各種突發(fā)情況下、能夠保證企業(yè)整個(gè)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，基于脫離大電網(wǎng)的小容量的電網(wǎng)，孤網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)，反映了電力系統(tǒng)有功功率的供需平衡狀態(tài)，頻率穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的一個(gè)重要方面，電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許±0.2Hz，因此，在發(fā)電容量不足出現(xiàn)孤網(wǎng)的瞬間，根據(jù)孤網(wǎng)頻率下降幅值及時(shí)切除部分負(fù)荷；對汽機(jī)控制系統(tǒng)及負(fù)荷監(jiān)控分級系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，使汽輪發(fā)電機(jī)組間保持協(xié)調(diào)控制，保證電網(wǎng)供配電系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行；根據(jù)實(shí)際使用的負(fù)荷，通過與DEH接口實(shí)施汽輪機(jī)調(diào)門工作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電的平衡確保發(fā)電機(jī)一、二次調(diào)頻動(dòng)作的快速性，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
實(shí)現(xiàn)所述孤網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具體包括以下步驟:a、汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì):1、首先對汽機(jī)控制系統(tǒng)及負(fù)荷監(jiān)控分級系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，使各個(gè)機(jī)組保持協(xié)調(diào)控制，保證孤網(wǎng)運(yùn)行后，供配電系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行，并根據(jù)實(shí)際使用的負(fù)荷，通過與DHl接口實(shí)施汽輪機(jī)調(diào)門工作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電的平衡，對發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改善，確保發(fā)電機(jī)一、二次調(diào)頻動(dòng)作的快速性，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定；2、在用電負(fù)荷變化較大的情況下，各臺機(jī)組相互配合，共同增減負(fù)荷，滿足孤立電網(wǎng)的負(fù)荷需要，穩(wěn)定頻率；3、再對勵(lì)磁系統(tǒng)改善，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)增加，強(qiáng)勵(lì)最大時(shí)限加長，以保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，能夠最大限度的適應(yīng)孤網(wǎng)運(yùn)行；b、負(fù)荷管理和控制系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，在監(jiān)控中心，通過建立一個(gè)全局性的供配電綜合管理自動(dòng)化系統(tǒng)，構(gòu)成覆蓋全部子系統(tǒng)和電氣網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)功能層次的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電能等能源介質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測，進(jìn)而完成能源的優(yōu)化調(diào)度和控制管理；系統(tǒng)采用可靠的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的集散式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng)，系統(tǒng)與蒸汽輪機(jī)通過通訊或硬接線方式實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷控制、機(jī)組間負(fù)荷自動(dòng)分配及切負(fù)荷的實(shí)施；上述系統(tǒng)包括主冗余軟件和監(jiān)控中心軟件以及程序功能軟件、各個(gè)子站處理器軟件及與冗余系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接通訊軟件、各子站處理器與現(xiàn)場終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互程序功能軟件，各部分之間通過通訊實(shí)現(xiàn)聯(lián)通共同完成孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)；C、孤網(wǎng)運(yùn)行工況的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，在碰到發(fā)電機(jī)故障跳機(jī)時(shí)，為了不使整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的癱瘓，在大電網(wǎng)與小電網(wǎng)之間的母聯(lián)分段開關(guān)作為與系統(tǒng)并網(wǎng)的功率交換點(diǎn)；為確保發(fā)電機(jī)故障解列時(shí)迅速并網(wǎng)接入系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)所帶孤網(wǎng)的和大電網(wǎng)之間增設(shè)一臺同期跟蹤隔離變壓器，使發(fā)電機(jī)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)與系統(tǒng)實(shí)時(shí)同期。進(jìn)一步的，所述步驟a中，對所述汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，1、為了提高控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，對DHl硬件進(jìn)行優(yōu)化，選用分散控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)直接接在IO總線上的伺服卡，省去了輸出卡的環(huán)節(jié)；2、為了減少故障環(huán)節(jié)，將DHl核心部件-伺服卡直接接在IO總線上，省去輸出卡的環(huán)節(jié)，控制器的控制周期減小到50ms，轉(zhuǎn)速卡的測量時(shí)延減小到1ms，整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)延在51ms內(nèi)，由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速飛升減少80%以上；3、采用一體化轉(zhuǎn)速加速度控制卡件，采用轉(zhuǎn)速加速度計(jì)算預(yù)估的轉(zhuǎn)速最高值，當(dāng)預(yù)估的轉(zhuǎn)速最高值高于OPC設(shè)定值時(shí)，提前動(dòng)作OPC ;4、在工況進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過抬高OPC保護(hù)定值，盡量避免OPC的發(fā)生，以防止電網(wǎng)頻率變化時(shí)出現(xiàn)OPC保護(hù)動(dòng)作將動(dòng)作預(yù)設(shè)固定值抬高。進(jìn)一步的，所述步驟b中，所述負(fù)荷管理系統(tǒng)設(shè)置負(fù)荷分級快切系統(tǒng)，按照預(yù)先設(shè)定計(jì)劃快速切除次要負(fù)荷或調(diào)節(jié)甚至切除發(fā)電機(jī)，保持電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定；所述控制系統(tǒng)采用專業(yè)數(shù)據(jù)采集及分布式控制系統(tǒng)，在各出線回路新增數(shù)據(jù)采集模塊，在所帶用戶高壓配電室和發(fā)電機(jī)就地設(shè)控制站，站控系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集、處理、下發(fā)指令等功能，通過對各回路負(fù)荷重要性進(jìn)行評估，將所有負(fù)荷按其重要性和危害性程度進(jìn)行分類合并，最終形成不同的優(yōu)先級別，確保系統(tǒng)甩負(fù)荷安全、快速、可靠，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)荷過重時(shí)快速、有效的分級切除；所述通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為可靠的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的集散式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng)，系統(tǒng)與蒸汽輪機(jī)通過硬接線方式實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷控制、機(jī)組間負(fù)荷自動(dòng)分配及切負(fù)荷的實(shí)施，能保證機(jī)組實(shí)現(xiàn)長時(shí)間孤網(wǎng)運(yùn)行的目的。進(jìn)一步的所述負(fù)荷分級快切系統(tǒng)必須保證在系統(tǒng)故障或大電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不能誤切負(fù)荷，響應(yīng)速度滿足發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性要求，負(fù)荷分級快切系統(tǒng)直接切用戶高壓配電室饋線，負(fù)荷分級快切系統(tǒng)服務(wù)器采用冗余設(shè)計(jì)，從就地監(jiān)控裝置到服務(wù)器全網(wǎng)絡(luò)采用光纖通訊，要求系統(tǒng)動(dòng)作響應(yīng)速度小于200ms，在能源中心設(shè)監(jiān)控上位機(jī)實(shí)時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與操作。進(jìn)一步的所述負(fù)荷管理系統(tǒng)增加低周減載系統(tǒng)，孤網(wǎng)運(yùn)行工況遇發(fā)電機(jī)故障，優(yōu)先考慮負(fù)荷快切方案，而低周減負(fù)荷作為后備方式，采用獨(dú)立的低周減載系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步的所述步驟b供配電綜合管理自動(dòng)化系統(tǒng)采用雙機(jī)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在主控室配置兩臺熱備冗余的數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理，歷史數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)，配置數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)，并且把該系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到能源中心；配置兩臺操作站供值班員對系統(tǒng)日常運(yùn)行監(jiān)視及操作；配置一臺工程師站供專業(yè)工程師對系統(tǒng)日常維護(hù)及數(shù)據(jù)分析；配置一套冗余處理器，通過光纖工業(yè)以太網(wǎng)與各個(gè)子站的處理器互聯(lián)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以并網(wǎng)前啟動(dòng)控制、并網(wǎng)后的閥位控制、功率閉環(huán)控制、主汽壓控制、孤網(wǎng)控制、主汽壓保護(hù)、補(bǔ)汽控制、遙控及快速減負(fù)荷控制等控制功能；軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)相互配合工作，保證整個(gè)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行；具備單機(jī)二次調(diào)頻功能，能夠滿足單機(jī)帶廠用電及單機(jī)孤立運(yùn)行功能；2、負(fù)荷管理和控制系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，對輸配電的各個(gè)回路的負(fù)荷控制進(jìn)行監(jiān)控，綜合計(jì)算配電系統(tǒng)的工作狀況，滿足了孤網(wǎng)運(yùn)行的要求；對發(fā)電和配電系統(tǒng)的情況進(jìn)行綜合的監(jiān)控，根據(jù)實(shí)際使用的負(fù)荷，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電的平衡，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷管理。在發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)異常的情況下對用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)和切換，保證異常情況下工廠的基本運(yùn)行，滿足了孤網(wǎng)運(yùn)行的要求；3、孤網(wǎng)運(yùn)行工況的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，使發(fā)電機(jī)孤網(wǎng)運(yùn)行就能實(shí)現(xiàn)大網(wǎng)運(yùn)行功率控制，從而取代原發(fā)電機(jī)各自小網(wǎng)運(yùn)行靠外網(wǎng)調(diào)節(jié)的控制。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明系統(tǒng)軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，基于脫離大電網(wǎng)的小容量的電網(wǎng)，孤網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)，反映了電力系統(tǒng)有功功率的供需平衡狀態(tài)，頻率穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的一個(gè)重要方面，電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許±0.2Hz，因此，在發(fā)電容量不足出現(xiàn)孤網(wǎng)的瞬間，根據(jù)孤網(wǎng)頻率下降幅值及時(shí)切除部分負(fù)荷；對汽機(jī)控制系統(tǒng)及負(fù)荷監(jiān)控分級系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，使汽輪發(fā)電機(jī)組間保持協(xié)調(diào)控制，保證孤網(wǎng)系統(tǒng)供配電系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行；根據(jù)實(shí)際使用的負(fù)荷，通過與DHl接口實(shí)施汽輪機(jī)調(diào)門工作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電的平衡確保發(fā)電機(jī)一、二次調(diào)頻動(dòng)作的快速性，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。實(shí)施例一:汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì):1、首先對汽機(jī)控制系統(tǒng)及負(fù)荷監(jiān)控分級系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，使各個(gè)機(jī)組保持協(xié)調(diào)控制，保證孤網(wǎng)后，供配電系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行，并根據(jù)實(shí)際使用的負(fù)荷，通過與DHl接口實(shí)施汽輪機(jī)調(diào)門工作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電的平衡，對發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改善，確保發(fā)電機(jī)一、二次調(diào)頻動(dòng)作的快速性，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定；2、在用電負(fù)荷變化較大的情況下，各臺機(jī)組相互配合，共同增減負(fù)荷，滿足孤立電網(wǎng)的負(fù)荷需要，穩(wěn)定頻率；3、再對勵(lì)磁系統(tǒng)改善，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)增加，強(qiáng)勵(lì)最大時(shí)限加長，以保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，能夠最大限度的適應(yīng)孤網(wǎng)運(yùn)行。對所述汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，1、為了提高控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，對DEH硬件進(jìn)行優(yōu)化，選用分散控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)直接接在IO總線上的伺服卡，省去了輸出卡的環(huán)節(jié)；
2、為了減少故障環(huán)節(jié)，將DEH核心部件-伺服卡直接接在IO總線上，省去輸出卡的環(huán)節(jié)，控制器的控制周期減小到50ms，轉(zhuǎn)速卡的測量時(shí)延減小到1ms，整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)延在51ms內(nèi)，由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速飛升減少80%以上；3、采用一體化轉(zhuǎn)速加速度控制卡件，采用轉(zhuǎn)速加速度計(jì)算預(yù)估的轉(zhuǎn)速最高值，當(dāng)預(yù)估的轉(zhuǎn)速最高值高于OPC設(shè)定值時(shí)，提前動(dòng)作OPC ;4、在工況進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過抬高OPC保護(hù)定值，盡量避免OPC的發(fā)生，以防止電網(wǎng)頻率變化時(shí)出現(xiàn)OPC保護(hù)動(dòng)作將動(dòng)作預(yù)設(shè)固定值抬高。在進(jìn)入孤網(wǎng)控制后，取消了 103%動(dòng)作的固定性。孤網(wǎng)運(yùn)行中當(dāng)出現(xiàn)甩負(fù)荷時(shí)，可能使機(jī)組轉(zhuǎn)速迅速上升，OPC保護(hù)動(dòng)作，迅速關(guān)閉調(diào)門，這時(shí)如果調(diào)速汽門關(guān)的太慢，容易讓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)飛升，超過3300rpm，而引起停機(jī)?；蛘咭?yàn)楣戮W(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷較小，起停大型設(shè)備都可能造成轉(zhuǎn)速大幅度波動(dòng)。從而引起OPC反復(fù)動(dòng)作，將大型設(shè)備燒壞。所以在工況進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過抬高OPC保護(hù)定值，盡量避免OPC的發(fā)生，以防止電網(wǎng)頻率變化時(shí)出現(xiàn)OPC保護(hù)動(dòng)作將103%動(dòng)作固定值抬高。實(shí)施例二:負(fù)荷管理和控制系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，在監(jiān)控中心，通過建立一個(gè)全局性的供配電綜合管理自動(dòng)化系統(tǒng)，構(gòu)成覆蓋全部子系統(tǒng)和電氣網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)功能層次的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電能等能源介質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測，進(jìn)而完成能源的優(yōu)化調(diào)度和控制管理；系統(tǒng)采用可靠的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的集散式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng)，系統(tǒng)與蒸汽輪機(jī)通過通訊或硬接線方式實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷控制、機(jī)組間負(fù)荷自動(dòng)分配及切負(fù)荷的實(shí)施。圖1所示，供配電綜合管理自動(dòng)化系統(tǒng)采用雙機(jī)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在主控室配置兩臺熱備冗余的數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理，歷史數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)，配置數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)，并且把該系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到能源中心；配置兩臺操作站供值班員對系統(tǒng)日常運(yùn)行監(jiān)視及操作；配置一臺工程師站供專業(yè)工程師對系統(tǒng)日常維護(hù)及數(shù)據(jù)分析；配置一套冗余處理器，通過光纖工業(yè)以太網(wǎng)與各個(gè)子站的處理器互聯(lián)。圖1所示，上述系統(tǒng)包括主冗余軟件和監(jiān)控中心軟件以及程序功能軟件、各個(gè)子站處理器軟件及與冗余系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接通訊軟件、各子站處理器與現(xiàn)場終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互程序功能軟件，各部分之間通過通訊實(shí)現(xiàn)聯(lián)通共同完成孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。負(fù)荷管理系統(tǒng)設(shè)置負(fù)荷分級快切系統(tǒng)，按照預(yù)先設(shè)定計(jì)劃快速切除次要負(fù)荷或調(diào)節(jié)甚至切除發(fā)電機(jī)，保持電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，負(fù)荷分級快切系統(tǒng)必須保證在系統(tǒng)故障或大電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不能誤切負(fù)荷，響應(yīng)速度滿足發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性要求，負(fù)荷分級快切系統(tǒng)直接切用戶高壓配電室饋線，負(fù)荷分級快切系統(tǒng)服務(wù)器采用冗余設(shè)計(jì)，從就地監(jiān)控裝置到服務(wù)器全網(wǎng)絡(luò)采用光纖通訊，要求系統(tǒng)動(dòng)作響應(yīng)速度小于200ms，在能源中心設(shè)監(jiān)控上位機(jī)，實(shí)時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與操作；所述控制系統(tǒng)采用專業(yè)數(shù)據(jù)采集及分布式控制系統(tǒng)，在各出線回路新增數(shù)據(jù)采集模塊，在所帶用戶高壓配電室和發(fā)電機(jī)就地設(shè)控制站，站控系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集、處理、下發(fā)指令等功能，通過對各回路負(fù)荷重要性進(jìn)行評估，將所有負(fù)荷按其重要性和危害性程度進(jìn)行分類合并，最終形成不同的優(yōu)先級別，確保系統(tǒng)甩負(fù)荷安全、快速、可靠，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)荷過重時(shí)快速、有效的分級切除；通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為可靠的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的集散式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng)，系統(tǒng)與蒸汽輪機(jī)通過硬接線方式實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷控制、機(jī)組間負(fù)荷自動(dòng)分配及切負(fù)荷的實(shí)施，能保證機(jī)組實(shí)現(xiàn)長時(shí)間孤網(wǎng)運(yùn)行的目的。參見圖2所示，考慮到故障跳機(jī)是作為整個(gè)負(fù)荷快切的直接啟動(dòng)條件，判斷發(fā)電機(jī)故障跳機(jī)的判據(jù)除了判斷發(fā)電機(jī)出口斷路器位置外，還增加最小負(fù)荷判斷，再考慮到機(jī)組PLC通訊中斷或PLC故障的情況下，采集不到功率，會(huì)判斷不到故障跳機(jī)，于是又增加了一個(gè)PLC通訊中斷判斷邏輯，增加發(fā)電機(jī)檢修判斷，防止在發(fā)電機(jī)檢修時(shí)誤啟動(dòng)快切負(fù)荷。負(fù)荷管理系統(tǒng)增加低周減載系統(tǒng)，孤網(wǎng)運(yùn)行工況遇發(fā)電機(jī)故障，優(yōu)先考慮負(fù)荷快切方案，而低周減負(fù)荷作為后備方式，采用獨(dú)立的低周減載系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例三:孤網(wǎng)運(yùn)行工況的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，在碰到發(fā)電機(jī)故障跳機(jī)時(shí)，為了不使整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的癱瘓，在大電網(wǎng)與小電網(wǎng)之間的母聯(lián)分段開關(guān)作為與系統(tǒng)并網(wǎng)的功率交換點(diǎn)；為確保發(fā)電機(jī)故障解列時(shí)迅速并網(wǎng)接入系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)所帶孤網(wǎng)和大電網(wǎng)之間增設(shè)一臺同期跟蹤隔離變壓器，使發(fā)電機(jī)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)與系統(tǒng)實(shí)時(shí)同期。當(dāng)出現(xiàn)上述故障而母聯(lián)合閘并網(wǎng)不成功，直接切入“負(fù)荷控制系統(tǒng)”以及“低周減載”進(jìn)行負(fù)荷穩(wěn)定控制；當(dāng)出現(xiàn)同期隔離變壓器故障，而母聯(lián)無法合閘時(shí)，進(jìn)入“完全孤網(wǎng)”狀態(tài)。發(fā)電機(jī)組經(jīng)改造后的調(diào)速系統(tǒng)“快速一次調(diào)頻回路和二次調(diào)頻”進(jìn)入孤網(wǎng)控制，隨時(shí)進(jìn)行電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)。同時(shí)“負(fù)荷控制系統(tǒng)”，“低周減載”等安保措施投入，隨時(shí)在其他故障出現(xiàn)時(shí)能夠使電網(wǎng)的發(fā)電和用電在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到一個(gè)合理的平衡。實(shí)施例四:孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)1、本部分的功能監(jiān)控中心的冗余總控制器PLC來實(shí)現(xiàn)，需要實(shí)現(xiàn)與2臺服務(wù)器、I個(gè)操作站以及I個(gè)工程師站實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的通訊，之間的傳輸協(xié)議采用的是OPC的方式。總控制器PLC負(fù)責(zé)將從各子站采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給后臺服務(wù)器，另外還需接受后臺服務(wù)器下發(fā)的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給各子站PLC。冗余總控制器PLC與后臺自行構(gòu)成一個(gè)小型的局域網(wǎng)，獨(dú)立于冗余總控制器PLC與各子站控制器PLC網(wǎng)絡(luò)之外。另外總控制器PLC還需要負(fù)責(zé)采集各個(gè)子站控制器PLC的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后輸出給各子站內(nèi)的PLC，從而實(shí)現(xiàn)對終端設(shè)備的控制功能。所有的邏輯控制程序以及指令的發(fā)出都是在冗余的總控制器PLC的中完成。2、本部分功能主要是實(shí)現(xiàn)冗余總控制器PLC與各子站控制器PLC之間的通訊功能，使其之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。依靠EtherNet/IP模塊和各子站控制室內(nèi)的PLC建立一個(gè)自行的局域網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)也完全獨(dú)立于總控制器PLC與后臺系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)之外?？偪刂破髋c子站控制器PLC之間的數(shù)據(jù)交換采用MESSAGE指令來完成，每個(gè)子站PLC與總控制器PLC都需要通過3個(gè)MESSAGE指令來完成數(shù)據(jù)的讀寫操作(讀Al、DI，寫D0)。3、本部分的軟件主要是各子站控制器PLC接收到冗余總控制器PLC的控制指令以后，并將指令下發(fā)到對應(yīng)的終端設(shè)備，另一方面從終端設(shè)備處將模擬量信號以及開入量信號采集回來，送往冗余的總控制器PLC以實(shí)現(xiàn)各終端設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的監(jiān)控。
權(quán)利要求
1.一種孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，基于脫離大電網(wǎng)的小容量的電網(wǎng)，孤網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)，反映了電力系統(tǒng)有功功率的供需平衡狀態(tài)，頻率穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的一個(gè)重要方面，電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許±0.2Hz，因此，在發(fā)電容量不足出現(xiàn)孤網(wǎng)的瞬間，根據(jù)孤網(wǎng)頻率下降幅值及時(shí)切除部分負(fù)荷；對汽機(jī)控制系統(tǒng)及負(fù)荷監(jiān)控分級系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，使汽輪發(fā)電機(jī)組間保持協(xié)調(diào)控制，保證電網(wǎng)供配電系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行；根據(jù)實(shí)際使用的負(fù)荷，通過與DHl接口實(shí)施汽輪機(jī)調(diào)門工作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電的平衡確保發(fā)電機(jī)一、二次調(diào)頻動(dòng)作的快速性，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于:實(shí)現(xiàn)所述孤網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具體包括以下步驟: a、汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì):1、首先對汽機(jī)控制系統(tǒng)及負(fù)荷監(jiān)控分級系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，使各個(gè)機(jī)組保持協(xié)調(diào)控制，保證孤網(wǎng)運(yùn)行后，供配電系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行，并根據(jù)實(shí)際使用的負(fù)荷，通過與DHl接口實(shí)施汽輪機(jī)調(diào)門工作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電的平衡，對發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改善，確保發(fā)電機(jī)一、二次調(diào)頻動(dòng)作的快速性，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定；2、在用電負(fù)荷變化較大的情況下，各臺機(jī)組相互配合，共同增減負(fù)荷，滿足孤立電網(wǎng)的負(fù)荷需要，穩(wěn)定頻率；3、再對勵(lì)磁系統(tǒng)改善，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)增加，強(qiáng)勵(lì)最大時(shí)限加長，以保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，能夠最大限度的適應(yīng)孤網(wǎng)運(yùn)行； b、負(fù)荷管理和控制系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，在監(jiān)控中心，通過建立一個(gè)全局性的供配電綜合管理自動(dòng)化系統(tǒng)，構(gòu)成覆蓋全部子系統(tǒng)和電氣網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)功能層次的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電能等能源介質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測，進(jìn)而完成能源的優(yōu)化調(diào)度和控制管理；系統(tǒng)采用可靠的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的集散式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng)，系統(tǒng)與蒸汽輪機(jī)通過通訊或硬接線方式實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷控制、機(jī)組間負(fù)荷自動(dòng)分配及切負(fù)荷的實(shí)施； 上述系統(tǒng)包括主冗余軟件和監(jiān)控中心軟件以及程序功能軟件、各個(gè)子站處理器軟件及與冗余系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接通訊軟件、各子站處理器與現(xiàn)場終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互程序功能軟件，各部分之間通過通訊實(shí)現(xiàn)聯(lián)通共同完成孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)； C、孤網(wǎng)運(yùn)行工況的穩(wěn)定性 設(shè)計(jì)，在碰到發(fā)電機(jī)故障跳機(jī)時(shí)，為了不使整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的癱瘓，在大電網(wǎng)與小電網(wǎng)之間的母聯(lián)分段開關(guān)作為與系統(tǒng)并網(wǎng)的功率交換點(diǎn)；為確保發(fā)電機(jī)故障解列時(shí)迅速并網(wǎng)接入系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)所帶孤網(wǎng)的和大電網(wǎng)之間增設(shè)一臺同期跟蹤隔離變壓器，使發(fā)電機(jī)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)與系統(tǒng)實(shí)時(shí)同期。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟a中，對所述汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1、)為了提高控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，對DHl硬件進(jìn)行優(yōu)化，選用分散控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)直接接在IO總線上的伺服卡，省去了輸出卡的環(huán)節(jié)；2、)為了減少故障環(huán)節(jié)，將DEH核心部件-伺服卡直接接在IO總線上，省去輸出卡的環(huán)節(jié)，控制器的控制周期減小到50ms，轉(zhuǎn)速卡的測量時(shí)延減小到1ms，整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)延在51ms內(nèi)，由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速飛升減少80%以上；3、)采用一體化轉(zhuǎn)速加速度控制卡件，采用轉(zhuǎn)速加速度計(jì)算預(yù)估的轉(zhuǎn)速最高值，當(dāng)預(yù)估的轉(zhuǎn)速最高值高于OPC設(shè)定值時(shí)，提前動(dòng)作OPC ;4、)在工況進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過抬高OPC保護(hù)定值，盡量避免OPC的發(fā)生，以防止電網(wǎng)頻率變化時(shí)出現(xiàn)OPC保護(hù)動(dòng)作將動(dòng)作預(yù)設(shè)固定值抬高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟b中，所述負(fù)荷管理系統(tǒng)設(shè)置負(fù)荷分級快切系統(tǒng)，按照預(yù)先設(shè)定計(jì)劃快速切除次要負(fù)荷或調(diào)節(jié)甚至切除發(fā)電機(jī)，保持電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定；所述控制系統(tǒng)采用專業(yè)數(shù)據(jù)采集及分布式控制系統(tǒng)，在各出線回路新增數(shù)據(jù)采集模塊，在所帶用戶高壓配電室和發(fā)電機(jī)就地設(shè)控制站，站控系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集、處理、下發(fā)指令等功能，通過對各回路負(fù)荷重要性進(jìn)行評估，將所有負(fù)荷按其重要性和危害性程度進(jìn)行分類合并，最終形成不同的優(yōu)先級別，確保系統(tǒng)甩負(fù)荷安全、快速、可靠，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)荷過重時(shí)快速、有效的分級切除；所述通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為可靠的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的集散式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng)，系統(tǒng)與蒸汽輪機(jī)通過硬接線方式實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷控制、機(jī)組間負(fù)荷自動(dòng)分配及切負(fù)荷的實(shí)施，能保證機(jī)組實(shí)現(xiàn)長時(shí)間孤網(wǎng)運(yùn)行的目的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于:所述負(fù)荷分級快切系統(tǒng)必須保證在系統(tǒng)故障或大電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不能誤切負(fù)荷，響應(yīng)速度滿足發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性要求，負(fù)荷分級快切系統(tǒng)直接切用戶高壓配電室饋線，負(fù)荷分級快切系統(tǒng)服務(wù)器采用冗余設(shè)計(jì)，從就地監(jiān)控裝置到服務(wù)器全網(wǎng)絡(luò)采用光纖通訊，要求系統(tǒng)動(dòng)作響應(yīng)速度小于200ms，在能源中心設(shè)監(jiān)控上位機(jī)實(shí)時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于:所述負(fù)荷管理系統(tǒng)增加低周減載系統(tǒng)，孤網(wǎng)運(yùn)行工況遇發(fā)電機(jī)故障，優(yōu)先考慮負(fù)荷快切方案，而低周減負(fù)荷作為后備方式，采用獨(dú)立的低周減載系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟b供配電綜合管理自動(dòng)化系統(tǒng)采用雙機(jī)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在主控室配置兩臺熱備冗余的數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理，歷史數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)，配置數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)，并且把該系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到能源中心；配置兩臺操作站供值班員對系統(tǒng)日常運(yùn)行監(jiān)視及操作；配置一臺工程師站供專業(yè)工程師對系統(tǒng)日常維護(hù)及數(shù)據(jù)分析；配置一套冗余處理器，通過光纖工業(yè)以太網(wǎng)與各個(gè)子站的處理器 互聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種孤網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，基于脫離大電網(wǎng)的小容量的電網(wǎng)，孤網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)，反映了電力系統(tǒng)有功功率的供需平衡狀態(tài)，頻率穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的一個(gè)重要方面，電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許±0.2Hz，因此，在發(fā)電容量不足出現(xiàn)孤網(wǎng)的瞬間，根據(jù)孤網(wǎng)頻率下降幅值及時(shí)切除部分負(fù)荷；對汽機(jī)控制系統(tǒng)及負(fù)荷監(jiān)控分級系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，使汽輪發(fā)電機(jī)組間保持協(xié)調(diào)控制，保證電網(wǎng)供配電系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行；根據(jù)實(shí)際使用的負(fù)荷，通過與DEH接口實(shí)施汽輪機(jī)調(diào)門工作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電的平衡確保發(fā)電機(jī)一、二次調(diào)頻動(dòng)作的快速性，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
文檔編號H02J3/38GK103166241SQ20111041845
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者林峰平, 丁建義, 鄢軍華, 李晏, 張孝山, 劉正方, 周正龍 申請人:深圳市康必達(dá)中創(chuàng)科技有限公司