（江苏金智科技股份有限公司 江苏南京 210000）
摘要：某发电厂一、二期共4台1000MW机组，其厂用电备用电源均从一期启备变取得，该启备变的最大标称容量只能够满足1.5台满载机组厂用电。厂用电快切在切换过程中，很难确保启备变不过载，影响到机组的安全运行。针对这一现状，本文研究了一种基于ECMS系统的快切投退策略，从机组的实际运行工况及预想事故角度，提出了以负荷比较为判据的快切投退策略。从理论到模拟测试表明该系统具有可行性，对提高厂用电自动化管理水平具有一定的应用价值。
关键词：ECMS系统；厂用电负荷；启备变容量；快切投退、策略
1、引言
启备变在大型发电厂设备中起着极为重要的作用，在电厂建设初期，一般两台机组会选择足够容量的启备变。随着电力工业的发展，设备的可靠性越来越高，市场竞争日趋激烈，控制成本已成为电力企业的一项重要指标。
某电厂在完成二期工程扩建后，共4台1000MW机组，每台机组10kV/6kV各两段厂用电，其厂用电备用电源均从一期启备变取得。一期启备变分启备变A和启备变B，启备变A用于10 kV厂用段，启备变B用于6 kV厂用段，启备变A额定容量为44MVA，启备变B额定容量为26MVA。根据电厂提供的厂用电负荷数据，启备变的总容量只能保证一台半机组厂用电负荷。
2、启备变容量对厂用电的影响及解决方案
电厂快切装置按照机组10kV/6kV 段配置，每段1套，每台机组4套，4台机组共16套快切。在事故情况下，机组10kV/6kV厂用电源从工作电源供电切换到备用电源供电；正常情况下，机组10kV/6kV厂用电源从厂用工作电源供电切换到备用电源供电或从备用电源供电切换到工作电源供电。在厂用电切换过程中如何确保启备变不过载，尽可能保障厂用电负荷，提高启备变的最大利用率，有以下两种解决方案：
方案一：电气二次回路闭锁快切
4台机组共16套快切装置之间增设电气二次闭锁/复归回路，经由设计单位出具回路设计方案、施工单位铺设二次电缆、调试单位进行调试试验。由于启备变容量只能保证一台半机组厂用电负载，因此16段厂用电中有6段快切装置在切换至备用电源后应闭锁其他所有快切装置。具体为启备变A为8段10kV系统备用电源，启备变B为8段6kV系统备用电源，分别保证3段厂用电备用电源的切换；6kV系统（或10kV系统）中因故障发生3段快切装置切换后，闭锁其他所有快切装置。
方案二：快切投退策略方案
运用成熟的电气自动化控制技术，在4台机组快切柜内分别安装数据采集装置和测控装置，利用光纤、网线与交换机构建网络平台，接入ECMS系统(电气监控管理系统)，通过既定的策略判断来控制快切的在线投入或退出。
从安全性、可行性对比以上两种方案,方案一：由于一期、二期距离较远，电气距离长，电气二次电缆存在较大对地电容，结合以往事故案例分析，较易出现自动装置误动作或误闭锁，影响厂用电安全运行。且该方案简单按照切换的先后顺序保守地实现闭锁，启备变的容量利用率低，发生事故时可能导致厂用电失电范围的扩大。方案二：运用自动化控制及光纤通讯技术，实施简单可靠，启备变利用率高，可以最大程度的确保机组运行的安全性。
3、系统实现原理
运用发电厂ECMS系统，通过采集到的电压、电流信息计算出负荷大小，同时利用采集到的开关状态及快切装置信息实现自动识别运行方式，由既定的策略判断来控制快切的在线投入或退出。系统主要由以下三个部分组成：
（1）数据采集：系统所需数据来源于DCS系统，因DCS通讯接口及规约不能直接将数据上转给ECMS系统，故可采用通讯管理机转发数据的方式来实现数据通讯，ECMS系统将采集到的数据进行计算和处理。
（2）策略判断：策略判断的依据来源于几个方面，一是启备变剩余容量及启备变开关状态；二是各机组的厂用电负荷及各进线开关状态；三是各发电机的运行状态；四是快切装置本身反馈的信息，以及其它需要考虑到的因素。通过分析电厂机组的实际运行情况，制定快切投退策略。
（3）控制投退：系统将策略判断的结果发送到测控装置，由测控装置去控制快切的在线投入或退出。
4、系统策略设计方案
4.1系统策略设计总体流程图如下：
图1：策略设计总体流程图
4.2数据采集量
（1） 电气量
1分别取两台启备变500kV高压侧套管电流互感器测量值（IsA、IsB）、500kV母线电压互感器测量值（UsA、UsB）；
2分别取启备变低压侧的电压和电流，得到8段10kV备用进线PT电压（U19A、U19B、U29A、U29B、U39A、U39B、U49A、U49B）和备用进线电流（I19A、I19B、I29A、I29B、I39A、I39B、I49A、I49B）；同理，得到8段6kV备用进线PT电压（U16A、U16B、U26A、U26B、U36A、U36B、U46A、U46B）和备用进线电流（I16A、I16B、I26A、I26B、I36A、I36B、I46A、I46B）；
（2）开关量
1两台启备变两把隔离开关50006A、50006B状态K50006A、K50006B以及断路器状态K5000；
216段母线工作进线开关状态K6101、K6102、K9101、K9102、K6201、K6202、K9201、K9202、K6301、K6302、K9301、K9302、K6401、K6402、K9401、K9402；16段母线备用进线开关状态K6110、K6120、K9110、K9120、K6210、K6220、K9210、K9220、K6310、K6320、K9310、K9320、K6410、K6420、K9410、K9420。
以上开关量：K 为0时，表示开关处于断开状态；K 为1时，表示开关处于闭合状态。
（3）计算量
启备变容量及16段厂用电负荷在ECMS系统里通过公式自动计算求得。
4.3厂用电各段负荷重要性比较
厂用电负荷的重要性比较主要包括负荷对机组的重要性和负荷对电网的重要性两个方面。
（1）负荷对机组的重要性
根据电厂的实际运行情况，通过比较分析得出以下结论：厂用电10kV-A段比10kV-B段更重要，在只能保证一段母线负荷的供电时，优先保证10kV-A段；厂用电6kV-A段比6kV-B段更重要，在只能保证一段母线负荷的供电时，优先保证6kV-A段。
（2）负荷对电网的重要性
厂用电负荷对电网的重要性是通过机组的运行来实现。厂用电负荷得到保障，机组就能正常运行，满足负荷需求；重要厂用电负荷断电，会引起机组的立刻跳机，对电网造成重大的冲击。通过比较分析得出以下结论：在负荷对机组的重要性相同的情况，优先保证负荷较大母线的快切装置投入。
4.4策略判断主要逻辑分析
本文以10kV厂用电为例，对各策略进行主要逻辑分析：
110kV母线中，如果存在某台机组中A、B两段10kV母线皆由主变供电，且两段母线视在功率之和小于10kV启备变剩余容量，则系统策略执行对应厂用电快切投入。
210kV母线中，如果存在某台机组中A、B两段10kV母线皆由主变供电，且两段母线视在功率之和大于10kV启备变剩余容量，则根据负荷重要性判断，同一台机组的10kV-A段母线相对于10kV-B段母线来说更为重要，那么系统策略执行更重要的厂用电快切投入。
310kV母线中，如果存在某一台机组A段母线由主变供电， B段母线已由启备变供电，则判断A段母线视的在功率是否大于10kV启备变剩余容量，如果大于则系统策略执行对应厂用电快切退出。如果小于则系统策略执行对应厂用电快切投入。
4对10kV启备变剩余容量百分比进行人为设置下限值，当St10%小于设定的下限值时，说明启备变剩余容量不足，则系统策略执行厂用电快切退出。
510kV母线中，如果某一段10kV母线PT要检修，此时该段快切功能需要退出，系统会自动退出对应段快切策略。当母线PT检修结束后，系统会自动投入对应段快切策略。
5、结束语
本系统经过理论分析及模拟测试，具备可靠性和可行性。对机组停机、网络故障、DCS遥测品质、控制命令执行失败等与策略逻辑的关系也进行了深入分析。本系统响应速度快，具有故障记录、告警提示、负荷曲线记录、操作维护简单等特点。本系统对数据采集过程中出现数据突变或数据死区的情况未做考虑。总体来说，对提高厂用电自动化管理水平具有一定的应用价值。
参考文献：
[1]DL/T 5153-2014火力发电厂厂用电设计技术规程【S】.北京：中国计划出版社.2014
论文作者:王文飞
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/20
标签：机组论文; 母线论文; 策略论文; 系统论文; 负荷论文; 容量论文; 装置论文; 《电力设备》2016年第24期论文;