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孤网运行控制解决方案

随着我国经济的发展,许多大型企业都有了自己的自备电厂,从经济性和社会其他因素的考虑,选择孤网运行的企业越来越多,这就需要DEH控制系统能够适应孤网运行的特点,以保证小网的频率稳定,为企业的主业生产提供稳定的电源。
孤网是孤立电网的简称,一般泛指脱离大电网的小容量电网。 最大单机容量小于电网总容量的8%的电网,可以称为大电网;机网容量比大于8%的电网,统称为小网;孤立运行的小网,称为孤网,孤网可分为以下几种情况。网中有几台机组并列运行,单机与电网容量之比超过8%,称为小网。网中只有一台机组供电,成为单机带负荷。甩负荷带厂用电,称为孤岛运行工况,是单机带负荷的一种特例。传统的DEH控制系统是80年代引进的美国西屋公司的技术,而其技术主要是应用于大电网,鉴于大电网和孤网的特点不同,所以要对其进行改造,以适应孤网运行的特点。孤网运行最突出的特点,是由负荷控制转变为频率控制,要求调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性,以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定。这就是通常所说的一次调频功能。运行人员关注的问题不再是负荷调整,而是调整孤网频率,使之维持在额定频率的附近。这种调整通过操作调速系统的给定机构来完成,成为二次调频。由于孤网容量较小,其中旋转惯量储存的动能和锅炉群所具备的热力势能均较小,要求机组的调速系统具有更高的灵敏度,更小的迟缓率和更快的动态响应。
DEH系统应用国民彩票找不到了的LN2000分散控制系统。国民彩票找不到了根据孤网运行的特点,结合LN2000分散控制系统的优势,在传统DEH系统的基础上进行改造和优化,响应速度更快、控制更加稳定。


LN2000分散控制系统介绍


孤网DEH控制策略

传统DEH系统在孤网运行中的缺点:
1.功率控制回路在孤网运行时已经不适用。孤网运行的负荷是由实际所需负荷决定,所以在孤网运行中,DEH的控制对象应为转速(或频率),使得孤网的频率稳定在50HZ(3000RPM),频率越稳定,说明DEH的调节效果越好。

2.传统DEH的一次调频的调频值是作为功率控制回路的前馈,在孤网运行中的缺点十分明显。孤网的频率变化快,也就需要一次调频的动作速度要快,传统DEH的一次调频显然无法完成快速的一次调频。
3.传统DEH的面向对象一般为大电网,大电网一般不要求机组参与二次调频,所以传统DEH无二次调频功能。但在孤网中,对于网频的要求非常高,如网频波动太大,会对电负荷所带设备造成危害,甚至会损坏设备。
4. OPC的功能设计缺陷。在孤网运行中,如OPC动作,阀门就会迅速的关闭和打开,从而使得机组负荷随之瞬间大幅波动,对孤网的网频稳定性是毁灭性的。
鉴于以上传统DEH在孤网运行中缺点,需要对传统DEH的控制方案进行优化,以更好的适应孤网运行的特点。


传统DEH系统需要修改的地方:
1.取消功率控制回路功能。孤网运行下DEH的控制应为频率控制,不控制机组负荷。
2.取消一次调频死区,使得投入一次调频后,对孤网网频全程调节。
增加自动二次调频。精确调节孤网转速。由于孤网容量较小,其中旋转惯量储存的动能和锅炉群所具备的热力势能均较小,LN2000汽轮机控制系统采用全新的扫描方式,一次扫描周期内能够对所有逻辑块全部扫描,此种扫描方式保证了DEH控制系统具有更高的灵敏度,更小的迟缓率和更快的动态响应,对孤网网频的控制能实现在5RPM之内。其历史曲线如图一所示。此曲线为新龙电化集团#7机组单机运行的曲线,单机带负荷对DEH的网频控制要求LN2000汽轮机控制系统的灵敏性完全达到了要求。

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图一

4.把调频值加进手动控制回路,以实现调频投入和切除的无扰切换。此种方式彻底解决了传统DEH中在手动方式下,一次调频投切的扰动问题,便于运行人员能够在升降单机负荷时随时解除或者投入一次调频。
5.增加甩负荷转速压制功能。孤网运行中外部设备的突然停运或者故障等极端工况,会使得孤网的网频造成飞升,如DEH无法对机组转速进行有效的压制,电网会崩溃。所以山东国民彩票公司专门研发了甩负荷转速压制功能块,对孤网运行中的甩负荷等极端工况下的网频实现了有效的压制。如2011年1月3日15点36分,新龙电化集团只#7机组在运行,负荷为49.36MW,主蒸汽压力为8.84MPa、转速为3000RPM。此时化工厂电解槽跳闸,甩掉负荷27MW,DEH甩负荷转速压制功能模块迅速动作,高调门指令瞬间下压,从  到  。机组转速得到压制,最高升至3067RPM后逐步回调,3分钟内转速稳定至3000RPM。其历史曲线如图二所示。

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图二

6.对于OPC功能的设计,鉴于孤网运行的特点,如OPC动作会造成负荷的大幅波动,对于孤网的频率稳定起到了破坏作用,故OPC在并网后,取消OPC动作功能,或者提供OPC动作值至3300RPM,让其与110%超速同时动作。
7.国内有些DEH厂家设计一次调频专用模块,目的为提高电网在甩负荷或者突增负荷情况下的反应速度,使高压调节门快速动作,迅速减少或者增加负荷,以防止网频超限。我公司在设计孤网运行方案时也有此初衷,但考虑到一下几点放弃此种设计:(1)通过增加甩负荷转速压制功能,同样可实现一次调频专用模块所达到的效果,并通过实践验证。(2)一次调频专用模块为完全的硬回路控制,通过硬接线作用于伺服卡,此种方式增加了故障点,对于机组长期运行是种隐患。(3)一次调频专用模块价格昂贵,势必会增加用户成本。


综述

综上所述,LN2000汽轮机控制系在不增加硬件成本的基础上,通过优化控制策略,结合LN2000分散控制系统的系统优势,完美实现孤网运行机组的控制要求,机组转速响应迅速、控制稳定,在正常运行时能维持孤网频率的稳定,得到用户好评。

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