朱佳

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

華東桐柏抽水蓄能電站遠(yuǎn)方緊急支援功能的實(shí)現(xiàn)

朱佳

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

根據(jù)桐柏抽水蓄能電站的實(shí)際情況，介紹了成組控制系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、控制的具體要求。在成組控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，介紹了電站側(cè)緊急支援功能的基本要求、控制流程，為運(yùn)行維護(hù)人員提供一定的參考，也為抽水蓄能電站更多功能的開發(fā)提供借鑒。

華東電網(wǎng)；抽水蓄能；成組控制；緊急支援

1　引言

隨著特高壓智能電網(wǎng)的建設(shè)，華東電網(wǎng)作為典型的大受端電網(wǎng)，安全運(yùn)行日益受到嚴(yán)峻考驗(yàn)。為了確保電網(wǎng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，特別是為了在大功率電源缺失時(shí)，電網(wǎng)能夠具備有效的調(diào)節(jié)手段，構(gòu)建了華東電網(wǎng)抽水蓄能電站遠(yuǎn)方緊急支援系統(tǒng)。抽水蓄能機(jī)組在不同工況之間轉(zhuǎn)換迅速，從開機(jī)到額定出力一般只需要3～4min，從額定出力到停機(jī)也僅需7～8min。它的快速負(fù)荷反應(yīng)跟蹤能力、頻繁工況轉(zhuǎn)換的適應(yīng)性使其能夠充分發(fā)揮調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用和黑起動(dòng)等多重功能。當(dāng)華東電網(wǎng)發(fā)生緊急事故或區(qū)域外直流功率輸送發(fā)生較大的功率擾動(dòng)并威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行時(shí)，可根據(jù)功率缺失程度、參與緊急支援電站的實(shí)際可支援容量，通過下發(fā)遙調(diào)命令，令抽水蓄能電站實(shí)施緊急支援啟動(dòng)操作，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

桐柏抽水蓄能電站有4臺(tái)單機(jī)容量為300MW的可逆式水泵水輪機(jī)-發(fā)電電動(dòng)機(jī)機(jī)組，電站監(jiān)控系統(tǒng)為奧地利安德里茨公司的產(chǎn)品，通過LCU9與華東調(diào)度中心通訊。電站成組控制系統(tǒng)已正式投運(yùn)，控制方式為曲線模式、自動(dòng)控制，即根據(jù)調(diào)度每天下發(fā)的96點(diǎn)負(fù)荷曲線，由電站成組控制系統(tǒng)自動(dòng)控制機(jī)組啟停。由于電站的遠(yuǎn)方緊急支援功能是在成組控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，因此下文中提到的成組控制系統(tǒng)均有緊急支援功能，并且本文的遠(yuǎn)方緊急支援功能指電站側(cè)功能，不包括華東調(diào)度中心主站側(cè)功能。

2　成組控制系統(tǒng)概述

2.1功能與結(jié)構(gòu)

華東調(diào)度中心給桐柏電站下發(fā)的96點(diǎn)負(fù)荷曲線值通過DL476協(xié)議傳輸?shù)诫娬緜?cè)負(fù)荷曲線接收服務(wù)器，然后通過101協(xié)議將曲線值送到電站成組控制系統(tǒng)（JC）。負(fù)荷曲線接收服務(wù)器為2臺(tái)HP ML350eGen8工作站，互為冗余備用；電站成組控制系統(tǒng)采用安德里茨的ACP 1703系列產(chǎn)品。電站成組控制系統(tǒng)通過交換機(jī)連接到監(jiān)控系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)，與1-4號(hào)機(jī)組LCU以及遠(yuǎn)方通訊站LCU9進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。電站成組控制系統(tǒng)根據(jù)各時(shí)間點(diǎn)的負(fù)荷設(shè)定值、機(jī)組的狀態(tài)、開停機(jī)優(yōu)先級(jí)等條件，發(fā)出相應(yīng)的開停機(jī)命令給機(jī)組LCU，實(shí)現(xiàn)成組控制曲線模式自動(dòng)開停機(jī)功能。LCU9與華東調(diào)度中心通過104協(xié)議通訊，緊急支援功能相關(guān)的遙調(diào)、遙測、遙信信息傳輸通過該通道實(shí)現(xiàn)。當(dāng)華東電網(wǎng)需要緊急支援時(shí)，調(diào)度中心會(huì)根據(jù)桐柏電站的當(dāng)前可支援容量，下發(fā)緊急支援投入命令及支援功率附加值，電站成組控制系統(tǒng)立即發(fā)令停相應(yīng)抽水機(jī)組或開機(jī)發(fā)電。

成組控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2成組控制要求

當(dāng)電站的控制方式在成組“總投入”，處于“成組”模式下的機(jī)組的啟機(jī)和停機(jī)將直接由成組軟件自動(dòng)控制，并且優(yōu)先級(jí)高的機(jī)組先開后停，優(yōu)先級(jí)低的機(jī)組后開先停。默認(rèn)優(yōu)先級(jí)按照機(jī)組運(yùn)行時(shí)間數(shù)從小到大排列，操作員可以根據(jù)機(jī)組的實(shí)際情況，手動(dòng)修改機(jī)組啟停的優(yōu)先級(jí)，有選擇的開機(jī)[2]。

當(dāng)需要機(jī)組抽水時(shí)，原則上不直接走停機(jī)到抽水流程，而是由運(yùn)行人員根據(jù)日負(fù)荷計(jì)劃曲線，提前手動(dòng)開機(jī)到工況，然后將已經(jīng)處于工況機(jī)組的優(yōu)先級(jí)設(shè)置最高，確保優(yōu)先將已處于SCP工況的機(jī)組轉(zhuǎn)為抽水。

在曲線模式下，機(jī)組的自動(dòng)啟停是以下一時(shí)間點(diǎn)的負(fù)荷設(shè)定值為目標(biāo)來執(zhí)行的。考慮到機(jī)組啟停所需的時(shí)間和電網(wǎng)的要求，發(fā)電開機(jī)提前10min，發(fā)電停機(jī)提前8min；抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水提前8min，抽水停機(jī)提前10min。當(dāng)同一點(diǎn)有2臺(tái)或以上機(jī)組啟停的時(shí)候，第二臺(tái)機(jī)組的啟停時(shí)間與第一臺(tái)有2min間隔，抽水或發(fā)電都一樣。

當(dāng)電站處于成組控制，電站總的負(fù)荷指令的分配將計(jì)入運(yùn)行在“單機(jī)”的機(jī)組負(fù)荷，即：

電站成組控制僅影響和調(diào)節(jié)“成組”機(jī)組的輸出，并按平均分配的原則計(jì)算和分配各機(jī)組的負(fù)荷指令，即：

為了減少機(jī)組啟停時(shí)增減負(fù)荷對電網(wǎng)的沖擊，調(diào)度對機(jī)組負(fù)荷變化速率有一定的要求。成組控制軟件將電站作為一個(gè)整體控制，所以實(shí)際的負(fù)荷變化率與參與負(fù)荷分配的“成組”機(jī)組臺(tái)數(shù)有關(guān)，即：

目前桐柏抽水蓄能電站單臺(tái)成組機(jī)組的負(fù)荷在200～300MW之間增減時(shí)的變化速率為0.6MW/s。

3　緊急支援功能

3.1緊急支援投入運(yùn)行的條件

電站側(cè)緊急支援功能投入運(yùn)行需要具備的條件如下：

（1）全廠成組控制方式在“總投入”；

（2）成組控制系統(tǒng)運(yùn)行在96點(diǎn)計(jì)劃曲線模式，按調(diào)度下發(fā)的曲線和整定單正常運(yùn)行；

（3）電站與調(diào)度主站控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信正常（包括數(shù)據(jù)網(wǎng)通信、計(jì)劃曲線）；

（4）機(jī)組控制方式在“成組”（控制方式在“單機(jī)”的機(jī)組不參與緊急支援）。

3.2緊急支援控制的基本原則

電站遠(yuǎn)方緊急支援控制是在電站原有成組負(fù)荷計(jì)劃曲線控制基礎(chǔ)上，利用電站成組控制的負(fù)荷分配及機(jī)組啟?？刂乒δ軐?shí)現(xiàn)的。調(diào)度主站的遠(yuǎn)方緊急支援功能投入和退出采用遙調(diào)指令A(yù)0方式，用不同遙調(diào)參數(shù)對應(yīng)投入/退出及其他控制方式[3]。

當(dāng)電站運(yùn)行在發(fā)電工況，緊急支援投入將直接啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組；當(dāng)電站運(yùn)行在水泵工況，緊急支援投入將作用于水泵停機(jī)；當(dāng)電站運(yùn)行在SCP工況，緊急支援投入將自動(dòng)閉鎖下一負(fù)荷計(jì)劃點(diǎn)要求的到水泵的工況轉(zhuǎn)換。在任何時(shí)刻，電站都會(huì)給華東調(diào)度中心上傳顯示唯一的工況信息（發(fā)電或抽水或抽水調(diào)相）。

當(dāng)電網(wǎng)頻率恢復(fù)、華東調(diào)度中心主站遠(yuǎn)方緊急支援退出啟動(dòng)后，主站將通過等速率遞減△的方式，在15min內(nèi)將△減至0。

桐柏電站成組與緊急支援控制流程如圖2所示。

3.3緊急支援與主站數(shù)據(jù)交換相關(guān)信息

為了確保華東調(diào)度中心主站有足夠的反饋信息，正確下發(fā)緊急支援投退命令及負(fù)荷指令，主站和電站之間需要有多個(gè)控制、反饋信息傳遞，主要信息定義如下。

（1）緊急支援控制模式

數(shù)據(jù)類型為模擬量，數(shù)值范圍11～99，具體定義如下：

數(shù)值11=準(zhǔn)備投入；

數(shù)值22=投入；

數(shù)值33=準(zhǔn)備退出；

數(shù)值66=退出；

數(shù)值77=緊急支援中止；

數(shù)值88=閉鎖SCP-PO轉(zhuǎn)換；

數(shù)值99=解除SCP-PO轉(zhuǎn)換。

（2）緊急支援負(fù)荷附加值△

數(shù)據(jù)類型為模擬量，數(shù)值范圍：

（3）電站工況信號(hào)

數(shù)據(jù)類型為數(shù)字量，任何時(shí)刻電站工況必須唯一，有發(fā)電、抽水調(diào)相、抽水3種工況。

發(fā)電工況：電站所有機(jī)組停機(jī)，或有機(jī)組在發(fā)電工況或目標(biāo)工況為發(fā)電工況；

抽水工況：有機(jī)組在抽水或目標(biāo)工況為抽水工況；

SCP工況：有成組機(jī)組在SCP工況或目標(biāo)工況為SCP工況，且沒有機(jī)組在抽水工況。

數(shù)據(jù)類型為模擬量，數(shù)值范圍是0～發(fā)電工況下的機(jī)組額定容量×機(jī)組臺(tái)數(shù)（發(fā)電工況）、0～ABS（抽水工況下的機(jī)組額定容量×機(jī)組臺(tái)數(shù)）（抽水工況）。具體分4種情況。

發(fā)電工況時(shí)：

抽水工況時(shí)：

SCP工況時(shí)：

電站最后一臺(tái)抽水機(jī)組轉(zhuǎn)停機(jī)的暫態(tài)過程：

當(dāng)抽水機(jī)組與電網(wǎng)解列后，電站從抽水工況轉(zhuǎn)換成發(fā)電工況，鑒于解列機(jī)組尚未到達(dá)穩(wěn)定，因此當(dāng)前可支援容量c=成組機(jī)組臺(tái)數(shù)×單機(jī)發(fā)電容量-單機(jī)發(fā)電容量

數(shù)據(jù)類型為模擬量，定義如下：

（6）電站實(shí)際負(fù)荷指令返回值

數(shù)據(jù)類型為模擬量，定義如下：

電站實(shí)際負(fù)荷指令返回值=電站成組負(fù)荷指令+ “單機(jī)”機(jī)組負(fù)荷指令。

數(shù)據(jù)類型為模擬量，定義如下：

4　緊急支援試驗(yàn)與投運(yùn)

華東電網(wǎng)抽水蓄能電站遠(yuǎn)方緊急支援系統(tǒng)是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要功能，在正式投入運(yùn)行前，對電站和主站的通信、電站緊急支援控制邏輯的動(dòng)作情況、各種異常情況下的電站成組控制的安全性、多電站之間的配合情況都必須通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證[4]。

在電站靜態(tài)調(diào)試完成后，與華東調(diào)度配合進(jìn)行了單廠試驗(yàn)。試驗(yàn)項(xiàng)目包括測試試驗(yàn)、電站在發(fā)電工況時(shí)緊急支援功能試驗(yàn)、電站在抽水工況時(shí)緊急支援功能試驗(yàn)。

單廠試驗(yàn)完成后，進(jìn)行了桐柏、天荒坪、瑯琊山及響水澗電站成組控制聯(lián)合試驗(yàn)，主要目的是驗(yàn)證華東電網(wǎng)遠(yuǎn)方緊急支援系統(tǒng)的主站、電站聯(lián)合執(zhí)行功能，試驗(yàn)其正常流程的動(dòng)作、是否能及時(shí)響應(yīng)以及各方信號(hào)的配合。對于電站而言，試驗(yàn)過程與單廠試驗(yàn)類似。

經(jīng)過多次調(diào)試、試驗(yàn)，目前桐柏電站的緊急支援功能已正常投入運(yùn)行。

5　結(jié)語

抽水蓄能電站運(yùn)行方式靈活和反應(yīng)快速的特點(diǎn)，讓它成為建設(shè)智能電網(wǎng)、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最成熟、最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模儲(chǔ)能工具。華東電網(wǎng)抽水蓄能電站遠(yuǎn)方緊急支援系統(tǒng)就是抽水蓄能電站諸多功能中的一個(gè)實(shí)例。隨著高壓智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，抽水蓄能電站的更多功能有待各專業(yè)人員研究、開發(fā)，必將在電網(wǎng)中發(fā)揮更大的作用。

[1]羅華枚.抽水蓄能電站AGC成組控制實(shí)現(xiàn)[C]//抽水蓄能電站工程建設(shè)文集，北京：中國電力出版社，2013.

[2]徐國能，周宇.自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)(AGC)在桐柏電廠的應(yīng)用[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2012，35(4):53-56.

[3]華東電網(wǎng)抽水蓄能電站緊急支援功能規(guī)范（電站側(cè)）[S].

[4]華東電網(wǎng)抽水蓄能電站緊急支援緊急支援測試大綱[Z].

朱佳（1982-），男，工程師，從事抽水蓄能電廠運(yùn)行維護(hù)工作。

TM734

A

1672-5387（2015）11-0065-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.022

2015-07-31