华东桐柏抽水蓄能电站远方紧急支援功能的实现

朱佳

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

华东桐柏抽水蓄能电站远方紧急支援功能的实现

朱佳

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

根据桐柏抽水蓄能电站的实际情况，介绍了成组控制系统的功能、结构、控制的具体要求。在成组控制系统的基础上，介绍了电站侧紧急支援功能的基本要求、控制流程，为运行维护人员提供一定的参考，也为抽水蓄能电站更多功能的开发提供借鉴。

华东电网；抽水蓄能；成组控制；紧急支援

1　引言

随着特高压智能电网的建设，华东电网作为典型的大受端电网，安全运行日益受到严峻考验。为了确保电网安全、可靠、优质运行，特别是为了在大功率电源缺失时，电网能够具备有效的调节手段，构建了华东电网抽水蓄能电站远方紧急支援系统。抽水蓄能机组在不同工况之间转换迅速，从开机到额定出力一般只需要3～4min，从额定出力到停机也仅需7～8min。它的快速负荷反应跟踪能力、频繁工况转换的适应性使其能够充分发挥调峰填谷、调频、调相、事故备用和黑起动等多重功能。当华东电网发生紧急事故或区域外直流功率输送发生较大的功率扰动并威胁电网安全运行时，可根据功率缺失程度、参与紧急支援电站的实际可支援容量，通过下发遥调命令，令抽水蓄能电站实施紧急支援启动操作，保障电网稳定运行[1]。

桐柏抽水蓄能电站有4台单机容量为300MW的可逆式水泵水轮机-发电电动机机组，电站监控系统为奥地利安德里茨公司的产品，通过LCU9与华东调度中心通讯。电站成组控制系统已正式投运，控制方式为曲线模式、自动控制，即根据调度每天下发的96点负荷曲线，由电站成组控制系统自动控制机组启停。由于电站的远方紧急支援功能是在成组控制系统基础上实现的，因此下文中提到的成组控制系统均有紧急支援功能，并且本文的远方紧急支援功能指电站侧功能，不包括华东调度中心主站侧功能。

2　成组控制系统概述

2.1功能与结构

华东调度中心给桐柏电站下发的96点负荷曲线值通过DL476协议传输到电站侧负荷曲线接收服务器，然后通过101协议将曲线值送到电站成组控制系统（JC）。负荷曲线接收服务器为2台HP ML350eGen8工作站，互为冗余备用；电站成组控制系统采用安德里茨的ACP 1703系列产品。电站成组控制系统通过交换机连接到监控系统环网，与1-4号机组LCU以及远方通讯站LCU9进行数据交换。电站成组控制系统根据各时间点的负荷设定值、机组的状态、开停机优先级等条件，发出相应的开停机命令给机组LCU，实现成组控制曲线模式自动开停机功能。LCU9与华东调度中心通过104协议通讯，紧急支援功能相关的遥调、遥测、遥信信息传输通过该通道实现。当华东电网需要紧急支援时，调度中心会根据桐柏电站的当前可支援容量，下发紧急支援投入命令及支援功率附加值，电站成组控制系统立即发令停相应抽水机组或开机发电。

成组控制系统整体结构如图1所示。

2.2成组控制要求

当电站的控制方式在成组“总投入”，处于“成组”模式下的机组的启机和停机将直接由成组软件自动控制，并且优先级高的机组先开后停，优先级低的机组后开先停。默认优先级按照机组运行时间数从小到大排列，操作员可以根据机组的实际情况，手动修改机组启停的优先级，有选择的开机[2]。

当需要机组抽水时，原则上不直接走停机到抽水流程，而是由运行人员根据日负荷计划曲线，提前手动开机到工况，然后将已经处于工况机组的优先级设置最高，确保优先将已处于SCP工况的机组转为抽水。

在曲线模式下，机组的自动启停是以下一时间点的负荷设定值为目标来执行的。考虑到机组启停所需的时间和电网的要求，发电开机提前10min，发电停机提前8min；抽水调相转抽水提前8min，抽水停机提前10min。当同一点有2台或以上机组启停的时候，第二台机组的启停时间与第一台有2min间隔，抽水或发电都一样。

当电站处于成组控制，电站总的负荷指令的分配将计入运行在“单机”的机组负荷，即：

电站成组控制仅影响和调节“成组”机组的输出，并按平均分配的原则计算和分配各机组的负荷指令，即：

为了减少机组启停时增减负荷对电网的冲击，调度对机组负荷变化速率有一定的要求。成组控制软件将电站作为一个整体控制，所以实际的负荷变化率与参与负荷分配的“成组”机组台数有关，即：

目前桐柏抽水蓄能电站单台成组机组的负荷在200～300MW之间增减时的变化速率为0.6MW/s。

3　紧急支援功能

3.1紧急支援投入运行的条件

电站侧紧急支援功能投入运行需要具备的条件如下：

（1）全厂成组控制方式在“总投入”；

（2）成组控制系统运行在96点计划曲线模式，按调度下发的曲线和整定单正常运行；

（3）电站与调度主站控制系统之间数据通信正常（包括数据网通信、计划曲线）；

（4）机组控制方式在“成组”（控制方式在“单机”的机组不参与紧急支援）。

3.2紧急支援控制的基本原则

电站远方紧急支援控制是在电站原有成组负荷计划曲线控制基础上，利用电站成组控制的负荷分配及机组启停控制功能实现的。调度主站的远方紧急支援功能投入和退出采用遥调指令A0方式，用不同遥调参数对应投入/退出及其他控制方式[3]。

当电站运行在发电工况，紧急支援投入将直接启动发电机组；当电站运行在水泵工况，紧急支援投入将作用于水泵停机；当电站运行在SCP工况，紧急支援投入将自动闭锁下一负荷计划点要求的到水泵的工况转换。在任何时刻，电站都会给华东调度中心上传显示唯一的工况信息（发电或抽水或抽水调相）。

当电网频率恢复、华东调度中心主站远方紧急支援退出启动后，主站将通过等速率递减△的方式，在15min内将△减至0。

桐柏电站成组与紧急支援控制流程如图2所示。

3.3紧急支援与主站数据交换相关信息

为了确保华东调度中心主站有足够的反馈信息，正确下发紧急支援投退命令及负荷指令，主站和电站之间需要有多个控制、反馈信息传递，主要信息定义如下。

（1）紧急支援控制模式

数据类型为模拟量，数值范围11～99，具体定义如下：

数值11=准备投入；

数值22=投入；

数值33=准备退出；

数值66=退出；

数值77=紧急支援中止；

数值88=闭锁SCP-PO转换；

数值99=解除SCP-PO转换。

（2）紧急支援负荷附加值△

数据类型为模拟量，数值范围：

（3）电站工况信号

数据类型为数字量，任何时刻电站工况必须唯一，有发电、抽水调相、抽水3种工况。

发电工况：电站所有机组停机，或有机组在发电工况或目标工况为发电工况；

抽水工况：有机组在抽水或目标工况为抽水工况；

SCP工况：有成组机组在SCP工况或目标工况为SCP工况，且没有机组在抽水工况。

数据类型为模拟量，数值范围是0～发电工况下的机组额定容量×机组台数（发电工况）、0～ABS（抽水工况下的机组额定容量×机组台数）（抽水工况）。具体分4种情况。

发电工况时：

抽水工况时：

SCP工况时：

电站最后一台抽水机组转停机的暂态过程：

当抽水机组与电网解列后，电站从抽水工况转换成发电工况，鉴于解列机组尚未到达稳定，因此当前可支援容量c=成组机组台数×单机发电容量-单机发电容量

数据类型为模拟量，定义如下：

（6）电站实际负荷指令返回值

数据类型为模拟量，定义如下：

电站实际负荷指令返回值=电站成组负荷指令+ “单机”机组负荷指令。

数据类型为模拟量，定义如下：

4　紧急支援试验与投运

华东电网抽水蓄能电站远方紧急支援系统是保障电网安全运行的重要功能，在正式投入运行前，对电站和主站的通信、电站紧急支援控制逻辑的动作情况、各种异常情况下的电站成组控制的安全性、多电站之间的配合情况都必须通过试验进行验证[4]。

在电站静态调试完成后，与华东调度配合进行了单厂试验。试验项目包括测试试验、电站在发电工况时紧急支援功能试验、电站在抽水工况时紧急支援功能试验。

单厂试验完成后，进行了桐柏、天荒坪、琅琊山及响水涧电站成组控制联合试验，主要目的是验证华东电网远方紧急支援系统的主站、电站联合执行功能，试验其正常流程的动作、是否能及时响应以及各方信号的配合。对于电站而言，试验过程与单厂试验类似。

经过多次调试、试验，目前桐柏电站的紧急支援功能已正常投入运行。

5　结语

抽水蓄能电站运行方式灵活和反应快速的特点，让它成为建设智能电网、保障电力系统安全稳定经济运行的最成熟、最经济的大规模储能工具。华东电网抽水蓄能电站远方紧急支援系统就是抽水蓄能电站诸多功能中的一个实例。随着高压智能电网的建设发展，抽水蓄能电站的更多功能有待各专业人员研究、开发，必将在电网中发挥更大的作用。

[1]罗华枚.抽水蓄能电站AGC成组控制实现[C]//抽水蓄能电站工程建设文集，北京：中国电力出版社，2013.

[2]徐国能，周宇.自动发电控制系统(AGC)在桐柏电厂的应用[J].水电站机电技术，2012，35(4):53-56.

[3]华东电网抽水蓄能电站紧急支援功能规范（电站侧）[S].

[4]华东电网抽水蓄能电站紧急支援紧急支援测试大纲[Z].

朱佳（1982-），男，工程师，从事抽水蓄能电厂运行维护工作。

TM734

A

1672-5387（2015）11-0065-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.022

2015-07-31