深圳抽水蓄能电站机组工况转换控制流程设计与应用

李 青，姜海军，李 硕，操俊磊，胡振恺，俞家良，万 波，沈 燕

（1. 深圳蓄能发电有限公司，广东 深圳518116；2. 南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司，江苏 南京211106）

0 引言

深圳抽水蓄能电站位于广东省深圳市盐田区和龙岗区交界处，距深圳市中心约20 km，距离香港、大亚湾核电站、岭澳核电站约25 km，处于广东电力负荷中心，同时又是西电东送的落点和粤港电网的连接点。电站安装4台300 MW的立轴单级混流可逆式水泵水轮机-发电电动机，机组额定转速428.6 r/min，额定水头448 m，年发电量15.11亿kW·h，年抽水电量19.55亿kW·h。电站主接线采用发变组单元接线，每2组发变组单元在主变220 kV侧联合后以4回220 kV出线分别接入广东电网，在电网中承担调峰、填谷、调频、调相以及紧急事故备用等任务。电站按照“无人值班，少人值守”的原则设计，采用全计算机监控方式。

1 机组运行工况转换方式

深圳抽水蓄能电站运行方式复杂，机组启停频繁[1]，主要运行工况有：发电、发电调相、抽水、抽水调相、旋转备用（空载）、停机等6种基本运行工况，同时具备黑启动带线路零起升压的能力。

机组运行的工况转换主要有：①停机→发电；②发电→停机；③停机→发电调相；④发电调相→停机；⑤停机→抽水；⑥抽水→停机；⑦停机→抽水调相；⑧抽水调相→停机；⑨停机→旋转备用（空载）；⑩旋转备用（空载）→停机；⑪发电调相→发电；⑫发电→发电调相；⑬抽水调相→抽水；⑭抽水→抽水调相；⑮旋转备用（空载）→发电；⑯发电→旋转备用（空载）；⑰抽水→发电；⑱停机→黑启动。

2 机组工况转换控制设计原则

深圳抽水蓄能电站机组运行工况多，转换控制复杂[2]，对机组工况转换控制流程要求很高，因此，深圳抽水蓄能电站机组运行工况转换控制流程需考虑如下设计原则：

（1）模块化编程原则。机组运行工况多，转换控制复杂，为了机组工况转换控制流程编写简单、修改方便，且节省内存空间，需要将机组工况转换控制流程进行模块化分解，即由几个子控制流程模块化组合构成一个完整的机组工况转换控制流程[3]。

（2）灵活性操作原则。机组工况转换控制流程需具有灵活的操作性，既可以按照机组工况转换控制流程自动执行，也可以在操作人员干预下进行单步执行。

（3）容错性校核原则。机组工况转换控制流程需具有自检查和自校核纠错功能，防止不合理的或非法的命令输入，当操作命令有误时能自动闭锁并产生报警，保证机组工况转换控制的正确性[3]。

（4）优先性转换原则。事故停机控制流程的优先级高于停机控制流程，停机控制流程的优先级高于发电、发电调相、抽水、抽水调相、空载和空转等控制流程，当优先级高的控制流程被执行，优先级相同或低的控制流程均被禁止执行。

（5）可扩性修改原则。机组工况转换控制流程需具有可添加控制流程和修改原有控制流程的功能，便于扩充和完善机组工况转换控制流程[3]。

（6）安全可靠性原则。为了保障机组工况转换控制的安全可靠性，控制流程每一步操作均设置启动判断条件，仅当启动判断条件满足后，才解除下一步操作的闭锁，允许下一步操作；若启动判断条件不满足，则中断机组工况转换控制流程，执行事故停机控制流程，使机组停机[3]。此外，还设置机组事故停机后备操作措施，以确保机组安全可靠停机。

3 机组工况转换控制流程

根据机组工况转换控制设计原则，将深圳抽水蓄能电站机组工况转换控制流程分解成如下运行工况：停机、空转、空载、发电、发电调相、抽水调相和抽水等7种稳态运行工况，黑启动特殊态运行工况，背靠背（BTB）拖动、背靠背（BTB）启动、静止变频装置（SFC）启动、旋转停机和中转停机等5种暂态运行工况。稳态和特殊态运行工况能够作为操作选择目标，暂态运行工况则不能作为操作选择目标。这样，整个机组工况转换控制流程便可以全部模块化分解，每种工况转换控制流程都由几个子控制流程模块组合而成[3]。深圳抽水蓄能电站机组工况转换控制流程模块化组合结构见图1～图2，深圳抽水蓄能机组工况转换控制流程模块化组合见表1。

图1 深圳抽水蓄能电站机组工况转换控制流程模块化组合结构图

图2 深圳抽水蓄能电站机组事故停机控制流程模块化组合结构图

表1 深圳抽水蓄能电站机组工况转换控制流程模块化组合表

4 机组工况转换控制优先级

根据机组工况转换控制流程配置，深圳抽水蓄能电站机组工况转换控制流程设置了空转、空载、发电、发电调相、抽水调相、抽水、停机、机械事故停机、电气事故停机和黑启动等10种工况转换控制操作。

考虑机组工况转换控制的安全性，设置了机组工况转换控制优先级。事故停机控制流程的优先级高于停机控制流程，停机控制流程的优先级高于发电、发电调相、抽水、抽水调相、空载、空转和黑启动等控制流程，其工况转换控制优先级为：电气事故停机＞机械事故停机＞停机＞发电=发电调相=抽水=抽水调相=空载=空转=黑启动，当高级别的工况转换控制流程被执行时，将中断并禁止低级别的工况转换控制流程执行；当同级别的工况转换控制流程正在执行时，将禁止其他同级别的工况转换控制流程执行。

5 结论

抽水蓄能电站机组工况转换控制流程是抽水蓄能电站计算机监控系统的重要组成部分[4]。深圳抽水蓄能电站机组工况转换控制流程在设计方面充分考虑和采用了模块化编程原则、灵活性操作原则、容错性校核原则、优先性转换原则、可扩性修改原则和安全可靠性原则，控制逻辑严谨，安全闭锁完善，是一种安全、可靠、灵活的抽水蓄能电站机组工况转换控制流程。

深圳抽水蓄能电站机组工况转换控制流程已于2017年11月份正式投入现场运行，自投入运行以来，运行稳定可靠，完成了各种机组运行工况转换控制任务，满足深圳抽水蓄能电站机组运行工况转换控制要求。