[發明專利]一種電網在孤網運行時的火力發電機組控制方法

無效

• 申請號: 201110417626.9
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102570497A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 鄧少翔;金格;肖小清
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及一種火力發電機組的控制方法，尤其是涉及一種電網在孤網運行時的火力發電機組的控制方法。

背景技術

在電網運行中，由于系統振蕩、自然災害、電氣開關誤動或故障等引發下導致線路部分跳開，形成部分電源點帶區域電網運行。此時，片區電網也稱作孤網，孤網內電網頻率、機組運行工況大幅波動。在這種情況下，現有一次調頻控制對孤網的貢獻已是微不足道了，一般都是依靠機組超速保護手段來大幅減小汽輪機出力以快速穩定孤網的頻率。

在電網發生故障時，具有部分電源點的區域電網與主網解列進入孤網運行時頻率波動劇烈，導致汽輪機轉速大幅波動，甚至可使機組超速保護動作，機組功率快速降低，從而使得區域電網功率、頻率不穩定，最終有可能使得區域電網崩潰，發生大面積停電事故。

以往電網內絕大多數火電機組的超速保護都設置在3090轉/分鐘，在電網瓦解進入孤網運行過程中，如果孤網頻率超過3090轉/分鐘對應的51.5Hz時，所有機組超速保護同時動作，這種控制極易使頻率大幅振蕩。目前，為對付孤網運行的特殊工況，有部分地區開展了機組超速保護分級控制的策略，既對大電網分成若干片區，在片區內根據機組容量的不同、在電網中的重要性不同進行超速保護的分級，部分機組超速保護降低至3060轉/分鐘、部分機組超速保護升高至3120轉/分鐘等。但即使采用這種控制策略，在孤網頻率未達到3060轉/分鐘對應的51Hz時，孤網內機組沒有發揮快速調節負荷穩定網頻作用，在達到機組超速保護動作值時對機組和孤網也會有很大的沖擊。

一次調頻是指電網內并列運行機組按照自身的靜態特性自動分配負荷，在電網的調整中，一次調頻可以認為是暫時的，在電網負載變化后二次調頻還來不及充分保證電網有功功率的供求平衡，暫時由一次調頻來保證電網頻率變化不致過大而造成嚴重后果。一次調頻死區和限幅通常的設置如圖1，死區設置為±2r/min，不等率為5%，一般負荷變動限制在6%～10%的額定負荷，火電機組額定負荷在200MW以下的幅度為10%，200MW～500MW之間的幅度為8%，500MW以上的幅度為6%。

DEH調節控制系統傳遞函數原理見圖2，一次調頻量疊加在機組給定上做為汽輪機調門的開度，機組轉速與3000r/min的轉速差對應的負荷或調門開度以差值函數的形式成為DEH中的一個模塊。

在電網頻率波動的時候，機組自動地根據自身一次調頻特性進行負荷的調整以減小頻率的偏差，同時再根據電網調度的指令進行二次調頻維持電網的穩定。但是，當電網進入孤網狀況運行時現有的控制策略無法抵御電網頻率的劇烈波動。

現代電網規模日益擴大，同時電網面臨的風險和故障造成的損失也在增大，如2008年1月我國浙江、湖南、貴州等省的電網覆冰事故就造成大面積的停電和部分地區的孤網運行，給國民經濟帶來巨大的損失。

還有，目前我國多種新能源尤其是風電快速發展，在西部地區內蒙古風電裝機容量2009年累計9196.16MW，2010年累計13858.01MW，風電發電量占全部發電量已超過10%，在甘肅2009年累計1187.95MW，2010年累計4943.95MW。沿海省份也在大力發展海上風電，按照國家能源局的新能源規劃，我國10年、20年內風電仍將保持快速發展的勢頭，風電裝機容量在部分地區占總裝機容量的比例還會上升。

但最近不斷發生風電機組大規模脫網事故，如4月17日，甘肅瓜州協合風電公司干河口西第二風電場一個箱變高壓側電纜頭擊穿，引起系列反應，造成15個風電場702臺機組脫網，損失出力占事故前酒泉地區風電出力的54.17%。4月25日，酒泉風電基地發生事故，上千臺風機脫網，損失風電出力153.5萬千瓦。如此大規模風電機組集中脫網，導致電網系統電壓、頻率大幅度波動。直接威脅到電力系統安全穩定運行，甚至導致電網瓦解形成多個孤網運行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提供一種電網在孤網運行時的火力發電機組控制方法，其可在電網進入孤網運行時盡快減小電網頻率的波動，在短時間內充分利用火電機組的蓄熱和自動調節功能，避免事故的進一步擴大。

解決上述技術問題，本發明采取的技術方案為：

一種電網在孤網運行時的火力發電機組控制方法，包括以下步驟：

1)?在進入孤網的瞬間，根據檢測的轉子速度計算轉子加速度，換算成相應的調門動作量疊加在機組給定上；