燃气发电机并机及孤岛运行控制系统

（大连格致自动化有限公司，辽宁 大连 116000）

关键：孤岛运行；黑启动；假负载

在常规设计时,基本不考虑发电机孤岛运行的方式，但是海外项目国家电网结构比较薄弱，对于发电机孤岛运行机组负荷管理及厂用电运行的方式提出了更高的要求，设计一套总体控制系统，保障整个场站电网的安全可靠运行尤为重要。

一、系统介绍

系统包括：一台主控制柜、四台燃气机组控制柜、一台柴油机组控制柜、一台ECS柜等,实现监测控制于一体。控制机组的启停、分合闸、并机与解列、功率控制，采集机组参数，提供必备保护。人机界面可显示发电机运行参数及状态，对发电机的运行方式设定。可实现机组的负荷管理功能，根据运行机组的负荷情况自动启动或者停止机组；可实现任何发电机组与母排的同步合闸控制；自动管理假负载；管理和控制发电机进出线柜断路器，显示实时趋势，历史趋势。提供历史报表打印，历史报警查询功能。并可以对低压系统进行监测控制；同站控系统进行数据转发和接受指令执行操作。

系统通过双链路冗余网络与主控柜、分控柜的主备PLC控制器进行通讯，与低压配电系统通过MODBUS TCP协议进行通讯。系统中计算机与PLC通讯的网络为冗余网络结构，当一路网络出现问题时，实现通讯网络的无扰切换。

二、系统功能描述

（一）黑启动

发电机黑启动是电力系统从无电状态到建立起正常供电状态的过程,是电力系统运行重要组成部分，只有黑启动完成后，电力系统的其他操作才能正常进行。黑启动的步骤如下

1.母联6断路器一直闭合，其余所有断路器处于断开状态；

2.全场断电情况下，启动柴油发电机组，当机组达到额定转速和稳定电压后，柴油机出线柜自动合闸(SW5闭合)；

3.通过人机设置的优选顺序，启动优1的燃气机组，当机组达到额定转速和电压稳定后，闭合优1机组的对应断路器，同时给I、II断母联负载供电。如果优1的机组启动失败，启动优2的机组，当优2机组达到额定转速后会闭合出线柜断路器，如果优2机组也启动失败，以此类推，启动优3、优4的机组，假如4台燃气机组都没有启动，发出全部燃气机组启动失败信号给站控系统，站控会触发三级ESD。

4.有一台燃气机组合闸，I、II断母联负载供电正常，母联7会同步自动合闸并机，系统控制负载向燃气机组转移，以达到解列条件。

5.当负载转移完成，SW5分闸，柴油机冷却停车。

（二）负荷管理模式

1.在负荷管理模式下，系统将实时监控负荷水平，为了避免频繁发生黑启动和机组长时间轻载，设计假负载模式，触发假负载程序，系统自动投入或切除假负载，使系统负载百分比保持在一定数值(参数可设定)。

2.控制系统预判功能，需要启动的负载发出请求启动的信号，控制系统通过与站控系统得到即将投入的负载功率，计算出负载投入后机组功率情况(功率参数可设定),如可以满足发电机一步带载的要求，反馈给站控系统可以启动的信号，设备启动；如判断启动负荷不满足一步带载要求，系统将首先切掉假负载，再进行判断，切掉假负载后功率低于最大值设定，设备启动；如切掉假负载后预测机组带载率仍高于最大值设定，则启动第二台发电机，进行并机，第二台发电机正常运行后，反馈发电机正常运行信息，设备启动。在预判功能下，燃气机组的负载超过单台机组容量最大值设定后，启动第二台燃气发电机组,进行并机运行;当多台发电机运行时,单台发电机的负载率小于最小值设定时一台机组停止运行。

在负荷管理下，控制系统将会按预先设置好启动机组顺序启动运行，优先机组首先合闸供电，根据负载的大小(设定同期投入和解列的功率百分比)，自动启动或停止机组，达到经济运行的目的。

（三）甩负荷模式

2台机组运行，单台机组负载超过发电机组容量的95%或机组出现重故障，则触发甩负荷动作。

三、结语

此系统利用PLC强大的控制功能和冗余网络结构，实现了对发电机的控制和通讯网络的无扰切换，提高了孤岛电站系统运行的稳定性。控制系统投用后运行稳定，减轻了运行和维护人员劳动强度。系统维护便利，功能可靠，受到用户的肯定。