026期：溪洛渡右岸電站孤島模擬及現場試驗

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專欄026期

本文選自第八屆（2016年度）

全國電力職工技術成果獎

該文榮獲一等獎

01

項目完成人信息

項目完成人：楊興斌、劉紹新、陳小明、張輝、姚輝、李光耀、眭鑫

所在單位：長江電力溪洛渡電廠

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項目針對問題現狀

溪洛渡電廠右岸安裝有9台770MW水輪發電機組，全部接入南方電網。根據南方電網現狀與調度規劃，溪洛渡右岸電站將在汛期採用孤島運行方式，即雲南主電網解列，溪洛渡右岸電站電能經昭通換流站採用直流輸電線路送電廣東。雙回直流額定功率為6400MW，由於直流功率巨大，單回或雙回直流同時閉鎖，直流功率將轉移到雲廣交流通道上，對系統穩定運行帶來很大衝擊。這種新的運行方式，給溪洛渡電站設備運行管理帶來很多新的問題。

按照南網總調要求，溪洛渡電廠2013年要研究模擬配套設備及其配套設備的控制策略，然後參與南網科研院的溪洛渡右岸孤島模擬試驗。根據模擬試驗報告，溪洛渡電廠需要2014年汛期前完成溪洛渡右岸孤島現場試驗。孤島現場試驗的核心工作為模擬孤島運行方式下的雙機及多機甩負荷試驗，其基礎為孤島運行風險評估報告。

基於溪洛渡孤島直流外送可有效提高南方電網主網的穩定水平的原因，考慮直流孤島運行發生直流多極閉鎖時，可能造成電站側頻率穩定、功角穩定、電壓穩定、機網協調等各方面的問題，需要對上述問題進行模擬研究及現場試驗。

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項目原理說明

1、研究得出邊界風險評估結論為：直流孤島方式下，雙極閉鎖產生過電壓和頻率過高衝擊，檢查計算溪洛渡電站500kV高壓設備能夠承受，二次可能會出現設備異常報警，廠用拖動電機特別是軟啟動電動機可能停運，需實施重啟策略；廠房及尾調室振動加劇；尾調室出現尖峰涌浪；

2、開展溪洛渡右岸孤島配套控制設備RTDS模擬試驗及策略研究，主要內容包括：

1）孤島信號的傳輸設計：

2）電站監控系統孤島運行策略：

確定孤島運行相關信號的採集和傳遞方式；確定右岸AGC和AVC程序運算參數和運行方式；確定右岸LCU內部PQ調節和單控流程程序修改要求；確定相關畫面、報表、資料庫修改要求。

3）發電機勵磁系統孤島運行策略

能夠可靠接受孤島和直流停運狀態信號，並進入相應工作流程，同時指示和反饋相應工作狀態；滿足溪洛渡右岸電站孤島RTDS模擬試驗和孤島現場試驗技術要求；滿足溪洛渡右岸電站孤島運行技術要求，孤島運行時發電機電壓穩定，孤島和聯網無擾動切換；當發生孤島狀態下直流停運故障時，能夠快速穩定發電機電壓，保證過電壓水平滿足電網和孤島運行的技術要求。

4）機組調速系統孤島運行策略：

能夠可靠接受孤島和直流停運狀態信號，並進入相應工作流程，同時指示和反饋相應工作狀態；滿足溪洛渡右岸電站孤島RTDS模擬試驗和孤島現場試驗技術要求；滿足溪洛渡右岸電站孤島運行技術要求，孤島運行時發電機頻率、負荷穩定，孤島和聯網方式無擾動切換；當發生孤島狀態下直流停運故障時，能夠快速穩定發電機頻率和負荷，保證機組調節特性滿足電網和孤島運行的技術要求。

3、開展現場試驗，通過模擬孤島直流停運信號，進行單機、雙機同時甩負荷試驗，檢查調速器和勵磁系統孤島運行、直流停運等信號接入是否正確，PSS、一次調頻等控制邏輯是否正確，檢驗調速器空載和負載/孤島PID參數是否合適以及頻率控制情況，檢驗勵磁系統參數是否合適和電壓控制情況，檢驗廠用電設備的運行可靠性，為機組進入孤島運行提供依據。

04

項目實施效果說明

1、2013年自主完成了孤島RTDS模擬試驗配究了策略實施於現場實際設備的可行性；

2、2014年3月協助南網科研院在RTDS試驗室完成模擬研究及試驗；得到了與實際控制設備或系統完全等值的混合模擬試驗系統；

3、2014年5月完成「溪洛渡右岸電站電氣設備孤島運行風險評估報告」；根據報告研究出一種模擬試驗方法，於2014年5月完成試驗方案編寫和試驗接線工作。2014年6月26日，完成模擬孤島直流停運單機甩負荷試驗，6月27日，完成模擬孤島直流停運雙機甩負荷試驗；

4、研究與現場試驗實證了「導葉關閉不同步導致雙機組出現有功功率穿越」現象；測量並得到了「甩負荷大小與尾水浪涌高度的關係」；檢驗調速器系統和勵磁系統孤島控制邏輯正確性；檢驗了溪洛渡右岸孤島運行的廠用電設備的運行可靠性，成果設計內容完全達到階段模擬試驗研究的要求，南方電網調度中心、集團公司、南網電力科學研究院等機構均認可並贊同項目成果內的內容，為機組進入孤島運行提供依據，項目研究持續深入。

5、項目安排模擬試驗資金投入300萬元，完成模擬及現場試驗後，投入全電站的孤島方式接入，增發電量及對電網穩定運行的貢獻價值每年均超千萬。

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項目推廣前景描述

1、本項目首次進行了水電站電氣設備孤島運行風險評估，並推廣到了糯扎渡電廠；

2、首次進行了現場模擬孤島直流停運單、雙機帶廠用電負荷甩負荷試驗；

3、首次進行了模擬孤島直流停運同時甩雙機負荷試驗；

本項目出發點為水電站接入南方電網的實際情況，成果及研究所得方法適合於水輪發電機組，適合於接入電網的各水電站，項目成果不依賴於特定的結構或者系統，實現的技術手段基於通用性理論，項目具備行業全面推廣的前景。

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創新點、效果歸納

1、提出了適合於水電站直流孤島運行方式下的頻率控制邏輯及頻率調整方法，以及AGC配合工作策略；根本解決孤島頻率穩定調整問題；

2、提出了適合於水電站直流孤島運行方式下的電壓控制邏輯及電壓調整方法，以及AVC配合工作策略；根本解決孤島電壓快速穩定問題；

3、首創了一個孤島等信號的傳遞方案，申報實用新型專利：《一種開關量和數字量混合型孤島判別信號傳遞裝置》。

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