300MW火电机组孤网稳定运行控制技术分析
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摘 要：300mw火电机组孤网运行方案主要是为了解决部分受冰灾影响地区的供电问题，本文对300MW火电机组孤网稳定运行的控制技术进行了分析，希望可以实现机组孤网运行过程中频率与电压的稳定性。在实践中，研究人员对机组孤网运行的曲线进行了跟踪分析，了解到了汽轮机在运行中转速调节过于频繁的问题，并采取了有效的调整，实现了300MW火电机组孤网的正常运行，下面笔者对本次研究的具体情况进行简单分析与介绍。
关键词：300MW；火电机组；孤网运行；稳定；控制
孤网是指孤立的电网，这类电网的容量一般比较小，如果孤网内有1台机组供电，则称为单机带孤网运行。本文对300MW火电机组孤网运行进行了分析，结合孤网运行中存在的问题，制定出了稳定运行控制技术，这可以保证在电网负荷变化比较大的情况下，用户仍然可以安全用电，解决了一些受灾地区的用电安全问题。受到气候环境等因素的影响，很多地区电网输变电设备出现了严重的损坏问题，这影响了电网运行的安全性以及稳定性，可能会造成大面积断电问题，只有采取有效的控制措施，才能解决危急时刻电力供应问题。
1 孤网运行的频率控制措施
孤网的容量比较小，火电厂机组运行是在并入主网运行的条件下进行的，这要求主电网有着较大的容量，而且系统需要具有较强的自平衡能力，受功率以及负荷扰动量也要比较小。采用单台发电机组的孤网，由于受供电频率的影响比较小，发电机组的转速为3000r/min，所以发电机组功率不会受到负载的影响。在单机带孤网系统中，孤网的自平衡能力比较差，而且发电机的出力会受到负载功率的影响，所以很难保证供电频率的稳定性。为了解决这一问题，研究人员需要采取有效的措施保证汽轮机转速维持在3000r/min。结合孤网运行情况，技术人员采用DEH一次调频回路对频率进行了有效的控制，采用机组退出协调控制以及频差控制，对汽轮机调门的开度进行了调整，而且对机组的功率以及负荷进行了调节，有助于提高孤网的平衡能力，并保证机组转速维持在一个稳定的范围。
2 控制系统的稳定性技术措施
结合某电厂300MW火电机组控制系统运行情况，对单机孤网运行采用了DEH一次调频控制技术，有效实现了孤网的稳定运行。下面笔者对控制系统的稳定性改进技术措施进行简单的介绍：
第一，火电机组单机带孤网运行时，如果出现了电网端甩10%以上的负荷，则会使电网出现高周波运行的情况，汽轮机的转速会急剧上升，机组容易出现甩负荷停运的情况，在改进的过程中，需要取消机组并网的OPC动作功能，然后采用手动停机的方式。
第二，该地区300MW火电机组一次调频一般设置的是8%的负荷先知，有的机组最大调频量为24.0MW，无法满足调幅要求，所以相关技术人员需要修改最高限制。另外，调门关闭过多会导致锅炉气压迅速上升，工作人员可以将以此调频修正函数的最低限值设置为35%，这样可以保证锅炉运行的稳定性。
第三，孤网切换前一次调频死区可放在±2r/min，有利于孤网切换时的扰动量消除；孤网运行以后根据机组运行稳定状况可以进一步将调频死区放大。
第四，由于机组一次调频回路的设计是将一次调频信号叠加在DCS协调控制系统的汽机负荷控制输出回路，如果孤网运行期间DEH遥控被切除，则一次调频功能无效，汽机转速将无法控制，所以机组的一次调频回路必须在DEH控制器内实现，需在DEH控制器恢复一次调频回路的组态，并进行切换和投运试验。
第五，孤网切换前要切除机组协调控制，功率回路必须手动，投入DEH的一次调频回路，汽机控制在DEH阀控运行方式。
第六，由于孤网运行时机组转速是由一次调频补偿信号叠加到CCS阀控指令进行调节，该调节方式为纯比例调节方式，所以转速调节静态稳定点与设定点3000r/min是有偏差的，如果稳态偏差太大，需对汽轮机调门进行手动干预。
3 孤网运行电压稳定性分析
3.1 电压稳定性分析
单机孤网在给定的稳态运行点遭受一定的扰动后，如果负荷点的电压能够达到扰动后平衡点的电压值，孤网电压稳定。从电力系统电压与无功负荷静态特性可知，无功负荷与电压调节效应远远大于有功负荷与电压调节效应，为了保持系统电压水平，保持电压稳定，必须具备足够的无功电源才能维持所要求的电压水平。对永福电厂机组孤网能否保持电压稳定水平，关键是要分析孤网内无功电源及备用无功是否充足，是否满足无功平衡需要。
电厂机组额定有功功率为300MW，额定功率因素为0.85，则额定最大无功功率为185.9Mvar。根据220kV变电站无功功率综合负荷特性统计资料，无功负荷QLD与有功负荷PLD之比例，按主变高压侧有功负荷最大270MW、主变高压侧有功负荷最大120MW计算，则负荷侧最大无功功率需求为78Mvar。根据改地区不同电网220kV线路的实际情况：Ⅱ线（45km）、Ⅰ线（22km）、Ⅱ线（21km）双分列导线和挡线（29km）、挡线（23km）单分裂导线的情况，了解到这些线路的充电功率共21.73Mvar，则机组孤网无功平衡情况为：最大无功电源207.63Mvar；最大无功需求78Mvar。所以，该地区机组孤网系统无功电源充足，孤网系统完全可以满足稳定电压需要。
3.2 采取的技术措施
3.2.1 保持AVR自动电压控制
自动调节励磁系统（AVR）可以看成一个以电压为被调量的负反馈控制系统，可以控制发电机端部电压的稳定。但是因为无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随无功电流的增大而降低，为了满足单机带孤网运行时负荷端对电能质量的要求以及厂用电系统对电压稳定的要求，发电机的端电压应基本保持不变，所以要求机组孤网运行时投入励磁系统的自动电压控制功能，随无功电流的变化调节发电机的励磁电流，保持发电机端电压的稳定。
3.2.2 切除励磁系统PSS功能
由于单机带孤网运行时，不会存在多台发电机通过输电线路并列运行时产生的低频振荡问题。电力系统稳定器（PSS）主要是作为发电机励磁的附加控制单元，能增加系统的阻尼，作用的方式是通过检测系统的有功变化，通过调节励磁电流调节无功，保持系统稳定。在单机带孤网运行过程中，由于孤立电网的负荷端的有功变化是不可控的，如果投入了PSS，无功就会跟随有功波动，进而影响机端电压的稳定。所以孤网运行时，要将励磁系统PSS功能切除。
结束语
本文结合某地区电厂300MW火电机组运行情况，对孤网稳定运行的措施进行了分析与介绍，该地区由于经常受到冰冻灾害，经常会出现大面积断电的情况，这影响了当地居民的正常用电，采用300MW火电机组孤网稳定运行的控制技术，可以提高该地区孤网的供电能力，并且在电网抢修的过程中，也节省了大量的时间，提高了工作的效率。在制定稳定运行的方案时，工作人员需要结合孤网运行的特点，还要在实际运行中改进机组运行的方法，从而尽快结束单机带孤网运行的时间。
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