陕北区域电网安全稳定自动控制系统分析

摘要：现代电力系统的实时性及其复杂性使得对电力系统可靠性、安全性的要求达到了一个空前的高度。在电力系统装设安全稳定紧急控制装置，是提高电力系统安全稳定性、防范电网稳定事故、防止发生大面积停电事故的有效措施。安全稳定控制装置是维持电力系统安全稳定和可靠运行必不可少的第2道防线和第3道防线。同时也应注重安全稳定系统的检查及维护，避免系统拒动或误动。

关键词：安全稳定控制装置；可靠性、安全性；维护

作者简介：李国锋（1982-），男，陕西神木人，神华国能（神东电力）集团郭家湾电厂生产技术部电气A级主管，助理工程师。（陕西

府谷 719408）

中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0255-02

电网安全稳定运行与否直接关系到国计民生，电网相应的安全稳定保障措施也在不断完善。总体来讲，保障电网安全稳定有三道防线，即：快速可靠的继电保护，有效的预防性控制措施，确保电网在发生常见的单一性故障时能保持电网的稳定运行；采用稳定控制装置及切机、切负荷等紧急控制措施，确保电网在发生概率较低的严重故障时能维持稳定运行；设置失步解列、频率及电压紧急控制装置，当电网遇到概率较低的多重严重故障而稳定性被破坏时，切除故障，防止大面积停电。

一、陕北电网安全稳定控制系统分析

陕北电网主网结构如图1所示。陕北电网发用电严重不平衡，截至2012年底，陕北电网共建成投运2座750kV变电站及11座330kV变电站，变电总容量为8760兆伏安，其中，750kV变电容量为4200兆伏安、330kV变电容量为4560兆伏安。電源方面以火电装机为主，接入的主要电厂有：清水川电厂（2×300MW）、郭家湾电厂（2×300MW）、神华电厂（2×110MW）、上河电厂（2×135MW）等，总装机容量为2025MW。另外，在靖边地区还投运了一些风电、光伏等新能源电站，总装机容量为196MW，均通过330kV统万变接入电网。负荷方面近年来虽然增长迅猛，但总体而言仍远小于区内电源装机容量，2012年榆林电网年均负荷仅为784MW、延安电网年均负荷约617MW，陕北电网整体上呈现出力严重过剩的局面，日均富裕电力约620MW，需向关中主网大量送电进行消纳。陕北至关中地区输电线路长达600km，电网稳定问题较为突出。2013年，双河电厂投运后，陕北电网送出受阻问题更加严重，送出主要受阻于“750kV横洛双回+330kV横绥双回+统延”断面N-2动稳水平的限制。神华神东电力郭家湾电厂地处陕北电网最末端，电量送出受限更加严重，其中2010～2012年郭家湾电厂读机组出力系数分别为62.94%、63.89%、61.28%，生产经营成本较大。

陕西关中地区用电负荷需求较大，在某些时间段甚至有拉闸限电的现象，因此，提高陕北电量外送能力就显得尤为必要。为解决陕北电网送出受阻问题，陕西电力公司组织实施了稳控切机措施，以提高陕北电网送出能力，保证电网安全稳定运行，即在750kV榆横变和洛川变，330kV榆林、神木、统万、朱家变以及双河、清水川、郭家湾等发电厂配置了稳控装置，并通过双路2M光纤通道将上述稳控装置相联，构成区域型安全稳定控制系统（见图2）。

陕北电网稳控系统投入运行后，“750kV横洛双回+330kV横绥双回+统延”断面的动稳极限将由950MW提高至1550MW，“330kV榆横+榆龙”、“330kV当榆双回”、“330kV神当双回”等断面的热稳极限最大可提高至1400MW，送出受阻问题得到显著缓解。同时，郭家湾电厂发电外送能力也得到了改善。为满足陕北电网稳控系统的工作要求，郭家湾电厂配备有双套安全稳定控制装置，其主要功能包括以下几个方面：

1.高频切机功能

当装置检测到系统频率（330kV母线电压的频率）升高时，可根据当时机组的出力与允切情况选切相应的机组。郭家湾电厂高频功能共分为告警和动作切机轮，其中动作轮可由功能控制字单独投退。当频率≥告警定值，延时一定时间发高频告警信号；当频率≥动作定值，延时一定时间切除本厂“允切压板投入”且出力最大的一台运行机组。

2.接收榆林变远切命令功能

接收并执行榆林变发来的远切命令。

3.母线频率上送功能

为便于榆林变判孤网高频切机，将本厂母线频率（两段母线投运且电压均正常时，取两段母线频率较小值；其中一段母线检修或电压异常取另一母线频率；两段母线均检修或电压均异常则置为0）上送至榆林变。

4.机组信息上送功能

测量本厂两台机组的运行工况，将发电机出口电流、电压、330kV母线电压、外送线路电流、电压等信号上送至榆林变安全稳定控制系统主站。

5.各种功能投退及告警

装置有安稳切机允许压板、总功能压板、机组检修压板、通讯通道压板、高频切机投退压板等，通过压板的通断可以实现相应保护及自动功能的投退。同时，装置输出三组中央信号：一是本地中央信号，包括装置动作信号、通道中断信号、系统异常信号、装置异常信号、直流电源消失；二是远传信号，包括装置动作信号、通道中断信号、系统异常信号、装置异常信号、直流电源消失；三是启动录波信号，包括一对装置动作信号接点，可以供装置动作后启动故障录波器用。

郭家湾电厂与清水川电厂将稳控信息上送至榆林安全稳定控制系统主站，通过榆林主站安全稳定控制系统对各厂站上送信息进行智能判断，可在0.2s内切除清水川、郭家湾两座电厂总出力不小于需要切除量的若干台机组，保证电网的稳定性。

二、存在的问题及控制措施

任何事物皆有两面性，发电厂安全稳定控制系统也是一样，在增加了电网末端厂站电量外送能力的同时，也给各厂站带来了一些安全隐患，需要采用相应的控制措施。

1.存在的问题

（1）电网安全稳定控制系统的正常运作需要陕西区域内各个厂站正确的信息上传和主站软件的正常运行来保障。作为一套分析判断系统，每一路信号的正确与否都会对全网的运行方式产生影响，各厂站在安排部分涉网设备检修停运时，需辅助以大量的安全控制措施，给电网调度部门及厂站执行部门带来了困难。

（2）如果主站控制系统软件或硬件出现故障，会导致装置误动作出口切机，将造成大面积的电网停电。

（3）厂站内部需将大量电气量接入安全稳定控制装置，同时将安全稳定装置出口跳闸回路引接至高压断路器控制箱，电缆敷设量大、距离较长，易造成由于电缆绝缘故障而引发的发电机组跳闸事故。

（4）神华神东电力郭家湾电厂装机容量为2×300MW，锅炉为哈尔滨锅炉厂首台300MW级循环流化床锅炉，电厂处于陕西电网末端，按照控制要求在事故情况下，电厂机组是安全稳定控制系统首切的对象，在极端状况下，电厂存在电厂两台机组同时被系统切除的风险。循环流化床機组双机停运后，启动气源及冬季供暖问题将凸显。

2.控制措施

（1）各厂站要严格按照陕西省调度部门下发的运行管理规定编制各自的系统运行规程，在进行设备停服役操作及机组设备状态转换时，要依据运行规程开具相应的操作票，在操作过程中要与调度部门进行申请汇报，保证操作的准确性、正确性。同时，要按照调度部门的安排，对安全稳定控制系统开展联合调试工作。在电网各种工况下，要对厂站的安全稳定装置动作情况进行逐一试验，以保证整个系统的完备性及准确性。

（2）定期对安全稳定控制系统进行试验，可将各厂站安全稳定控制装置投入信号状态，通过主站模拟相应的逻辑，开展静态试验，对各个电气量进行检查，有必要者可要求装置厂家技术人员进行现场支持，以确保信号传输的准确性。同时，各个厂站利用机组检修机会，对各自安全稳定控制装置联跳机组断路器功能进行动态传动实验，保证各厂站安全稳定装置出口的可靠性。

（3）各厂站将安全稳定控制装置输出的中央信号接入控制室或值班室，在装置告警或动作时，可及时发现，并组织处置，以保证安全稳定系统运行可控、在控。

（4）制定电缆检查管理制度，定期对厂站电缆沟及电缆桥架进行检查整治，防止电缆沟内进水冻结、小动物破坏、异物划破或被热力管道烫伤而导致绝缘降低，以至于安全稳定控制系统误出口动作，造成机组非计划停运。同时，利用机组检修停运的机会，对所属系统的信号电缆及控制电缆进行绝缘测试，以保证电缆绝缘、可靠。

（5）郭家湾电厂位于陕北电网的末端，在安全稳定控制逻辑中，有双机被切除的可能，对于循环流化床机组，两台机组被同时切除后，锅炉启动蒸汽源及冬季设备防冻问题将非常严峻。故郭家湾电厂应对运行规程进行完善，在单台机组运行的情况下可申请调度部门退出另外一台机组的安稳切机功能，保证单机稳定运行，但退出安稳切机功能后，将造成机组降负荷至电网稳定限度以下。

（6）加强人员培训，不断提高操作及维护人员的技能水平。积极组织各种应急演练，确保事故处置得当有效。

三、结论

陕北区域安全稳定控制系统的投运，大大增加了电网断面的电量外送能力，提高了末端电厂的机组负荷率，但在某些极端状况下，也会切除电网末端电厂的发电机组。作为发电企业，发电量是盈利的基础，在享受电网改造带来的额外负荷的同时，也应大力整治厂内主辅机设备，提高设备可靠性，保证机组的稳定运行，全力配合调度部门的工作，共同营造和谐的厂网关系，实现共赢。

（责任编辑：孙晴）