塔西南电网站控系统的设计和实现

冯爱民 （长江大学研究生院，湖北荆州434023 中石油塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司电力工程部，新疆 泽普844804）

塔西南电网负责向塔里木油田塔西南勘探开发公司化肥厂、石化厂等及塔西南石油基地提供生产和生活用电。电网中的发电机组有6台天然气发电机组，当电网中运行机组出现故障停机系统余量不足时，要求电网能够迅速切除不重要的负荷，由此保证重要的生产负荷。为此，笔者对塔西南电网站控系统进行设计与实现问题进行了探讨，以便为电网安全运行提供帮助。

1 电网站控系统组成

1.1 系统组成框图

电网站控系统主要由1＃机PLC、2＃机PLC、3＃机PLC、4＃机PLC、5＃机PLC、6＃机PLC、站控PLC、就地I／O控制柜、远程I／O控制柜、远程变送器屏和显示用计算机组成（见图1）。

图1 电网站控系统组成框图

1.2 具体配置

站控PLC采用的是美国AB公司生产的PLC－5／L40C－32K处理器。就地I／O控制柜和远程I／O控制柜均采用美国AB公司产品（电源：1771－PSE；通讯卡：MCM3100；I／O控制节点适配器：1794－ACNR；模拟量输入模块：1794－IE8；模拟量输出模块：1794－OE4；开关量输入模块：1794－IB16；开关量输出模块：1794－OB16P）。显示用计算机采用2台AB工控机，每台计算机都装有与站控PLC通讯的 AB KT－1通讯卡。

1.3 系统软件

站控PLC的软件为AB 6200，主要用于站控编程和实现站控各项控制功能，是整个站控系统的核心程序。显示和组态软件为AB RESVIEW32，用于对站控PLC通讯来的数据进行组态显示。通讯软件为RSLINK，主要作用是控制显示用计算机与站控PLC的通讯。

1.4 系统通讯

电网站控系统1＃～6＃机组PLC是通过DH＋数据总线将1＃～6＃机组的有功功率、无功功率等运行参数传输给站控PLC。远程变送器屏通过硬接线将塔西南电网的各出线负荷有功功率、无功功率、各母线频率传递给远程I／O控制柜。就地I／O控制柜和远程I／O控制柜通过CONTROL NET控制总线将塔西南电网各出线柜负荷有功功率、无功功率、各母线频率、各出线柜分／合状态信号传输给站控PLC。站控PLC通过DH＋数据总线将1＃～6＃机组的有功功率、无功功率等运行参数，塔西南电网各出线柜负荷有功功率、无功功率、各母线频率、各出线柜分／合状态信号传输给站控显示用计算机。

2 电网站控系统功能

2.1 监控功能

电网站控系统总单线图如图2所示。通过站控系统通讯功能将数据传入站控显示用计算机，通过显示用计算机所安装软件Rsview的组态，操作人员能够看到1＃～6＃机组的有功功率、无功功率等运行参数以及电网各出线柜有功功率、无功功率、各母线频率、各出线柜分／合状态，达到监控塔西电网主要运行参数的目的。

图2 电网监控系统总单线图

2.2 负荷控制功能

站控系统负荷控制功能主要是指站控PLC实时计算运行机组的旋转余量，在机组出现跳机时，通过甩负荷来保证电网的安全。负荷控制的具体过程为：当1＃～6＃机组中任意机组运行发电时，站控PLC判断运行机组的发电机出口断路器在闭合位置，运行机组所带的负荷参与负荷控制。所有运行机组的负荷加起来等于塔西南电网的总负荷。机组满载时能带的负荷减去机组正在运行时所带的负荷等于机组的余量，每台机组的余量加起来等于整个塔西南电网的总余量。由于网上的负荷变化，电网的余量也是在不断变化的。当出现某台机组跳机时，其余正在运行的机组要接负荷，每台机组所能接的负荷等于机组的余量，随着机组的不断接载，机组的余量越来越小，整个电网的总余量也越来越小。当整个电网的余量小于1000kW时，站控系统发出“旋转余量低”报警信号。如果电网的余量继续降低，当整个电网的余量小于500kW时，站控将根据预先设定好的负荷优先级进行卸载，以保证整个电网的安全。

1）负荷级数确定 负荷优先级数表如图3所示。目前电网站控系统所能控制的出线柜中，电力工程部Ⅰ段到Ⅵ段母线出线柜19个，化肥厂高压配电室出线柜22个。控制负荷的级数分为1、2、3、4、5、L共6级，甩负荷的优先顺序为从1级到5级，“L”级为负荷锁定级，是不能甩的重要负荷。操作人员根据生产调度室下达的指令，按照《站控甩负荷操作规程》为相应的出线柜设定负荷级数，站控显示用计算机通过DH＋数据总线将设定好的出线柜的负荷级数传给站控PLC。

图3 负荷优先级数表

2）甩负荷具体流程 在正常运行中，如果站控PLC检测到整个塔西南电网的总余量小于500kW，站控PLC首先判断是否有燃机跳机，若没有燃机跳机，将延时0.5s（0.5s的延时是为了防止电网上的冲击）。若0.5s后整个电网总余量仍然低于500kW，站控PLC将发出“1级甩负荷”。若PLC检测到有燃机跳机，将立即发出“1级甩负荷”命令，甩负荷继电器带电吸合，并把该开关量信号通过出线柜的中间继电器传到各个出线柜的跳闸线圈，使1级出线柜跳闸。接着进行2s的延时，由站控PLC计算1级甩负荷后整个电网的总余量，若总余量大于500kW，则甩负荷程序结束。若2s延时后总余量小于500kW，则站控PLC发出“2级甩负荷”命令，使2级负荷卸载。上述过程依次进行，当整个电网的总余量大于500kW时，甩负荷程序就结束，否则将会一直甩到第5级。电网站控系统甩负荷流程图如图4所示。

3）错误判断 站控系统中参与负荷控制的主要参数为1＃～6＃机组发电机和各个出线柜的开关量和模拟量信号，当运行的机组和出线柜的开关量或模拟量信号发生错误时，站控系统将发出声音和文字报警以提醒操作人员，同时发出错误信号的机组将暂时不参与系统的负荷控制，直到错误信号被复位为止。以保证整个站控系统的安全运行。

3 电网站控系统调试和投用

3.1 调试

在电网站控系统投用前，需要对其进行调试，主要包括以下内容：①对站控系统控制的41个出线柜到就地I／O控制柜或远程I／O控制柜的开关量和模拟量信号的接线进行核对。②将电网站控系统跳闸继电器的出线取下，在站控PLC控制程序中模拟站控系统的负荷控制功能。③检查电网站控系统在旋转余量低甩负荷时程序是否正确，同时检查各个出线柜对应的跳闸继电器是否动作。④在塔西南电网系统停工大检修期间，应对停运的出线柜进行了空载联动试验，以保证站控系统在甩负荷时出线柜动作的可靠性。

3.2 投用

在投用前对操作工和生产调度员进行了培训和考试，以保证站控系统负荷控制功能的顺利投用。同时，检查站控系统的各个参数的显示是否正确以及整个电网的总负荷和总余量的计算是否正确。然后，根据电网当前的运行方式和不同负荷类型，对运行的出线柜设定相应的负荷级数，最后，将站控系统的负荷控制功能投入使用，在此期间应根据实际运行中负荷控制功能的动作情况，逐步调整程序中的有关参数，由此提高站控系统负荷控制的可靠性。

4 电网站控系统使用后的社会和经济效益

4.1 社会效益

电网站控系统在投用后，极大地提高了塔西南电网的安全性。当出现机组跳机或网上冲击时，该系统将通过对整个塔西南电网余量的计算来决定是否需要甩负荷，当网上的余量不足时，该系统会迅速发出甩负荷命令，通过预先设定好的负荷优先级甩载来保证机组正常运行，使电网系统瓦解的概率大大降低，从而为塔西南油田的生产和职工生活提供了强有力的保障。

4.2 经济效益

在电网运行过程中，一次甩负荷可能造成几万到几十万的经济损失，而一次电网系统瓦解可能造成的经济损失更是高达百万元。电网站控系统正常运行后，提高了塔西南电网的安全性，降低了电网系统甩负荷和瓦解的可能性，因而取得了良好的经济效益。