[发明专利]一种电网在孤网运行时的火力发电机组控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种火力发电机组的控制方法，尤其是涉及一种电网在孤网运行时的火力发电机组的控制方法。

背景技术

在电网运行中，由于系统振荡、自然灾害、电气开关误动或故障等引发下导致线路部分跳开，形成部分电源点带区域电网运行。此时，片区电网也称作孤网，孤网内电网频率、机组运行工况大幅波动。在这种情况下，现有一次调频控制对孤网的贡献已是微不足道了，一般都是依靠机组超速保护手段来大幅减小汽轮机出力以快速稳定孤网的频率。

在电网发生故障时，具有部分电源点的区域电网与主网解列进入孤网运行时频率波动剧烈，导致汽轮机转速大幅波动，甚至可使机组超速保护动作，机组功率快速降低，从而使得区域电网功率、频率不稳定，最终有可能使得区域电网崩溃，发生大面积停电事故。

以往电网内绝大多数火电机组的超速保护都设置在3090转/分钟，在电网瓦解进入孤网运行过程中，如果孤网频率超过3090转/分钟对应的51.5Hz时，所有机组超速保护同时动作，这种控制极易使频率大幅振荡。目前，为对付孤网运行的特殊工况，有部分地区开展了机组超速保护分级控制的策略，既对大电网分成若干片区，在片区内根据机组容量的不同、在电网中的重要性不同进行超速保护的分级，部分机组超速保护降低至3060转/分钟、部分机组超速保护升高至3120转/分钟等。但即使采用这种控制策略，在孤网频率未达到3060转/分钟对应的51Hz时，孤网内机组没有发挥快速调节负荷稳定网频作用，在达到机组超速保护动作值时对机组和孤网也会有很大的冲击。

一次调频是指电网内并列运行机组按照自身的静态特性自动分配负荷，在电网的调整中，一次调频可以认为是暂时的，在电网负载变化后二次调频还来不及充分保证电网有功功率的供求平衡，暂时由一次调频来保证电网频率变化不致过大而造成严重后果。一次调频死区和限幅通常的设置如图1，死区设置为±2r/min，不等率为5%，一般负荷变动限制在6%～10%的额定负荷，火电机组额定负荷在200MW以下的幅度为10%，200MW～500MW之间的幅度为8%，500MW以上的幅度为6%。

DEH调节控制系统传递函数原理见图2，一次调频量叠加在机组给定上做为汽轮机调门的开度，机组转速与3000r/min的转速差对应的负荷或调门开度以差值函数的形式成为DEH中的一个模块。

在电网频率波动的时候，机组自动地根据自身一次调频特性进行负荷的调整以减小频率的偏差，同时再根据电网调度的指令进行二次调频维持电网的稳定。但是，当电网进入孤网状况运行时现有的控制策略无法抵御电网频率的剧烈波动。

现代电网规模日益扩大，同时电网面临的风险和故障造成的损失也在增大，如2008年1月我国浙江、湖南、贵州等省的电网覆冰事故就造成大面积的停电和部分地区的孤网运行，给国民经济带来巨大的损失。

还有，目前我国多种新能源尤其是风电快速发展，在西部地区内蒙古风电装机容量2009年累计9196.16MW，2010年累计13858.01MW，风电发电量占全部发电量已超过10%，在甘肃2009年累计1187.95MW，2010年累计4943.95MW。沿海省份也在大力发展海上风电，按照国家能源局的新能源规划，我国10年、20年内风电仍将保持快速发展的势头，风电装机容量在部分地区占总装机容量的比例还会上升。

但最近不断发生风电机组大规模脱网事故，如4月17日，甘肃瓜州协合风电公司干河口西第二风电场一个箱变高压侧电缆头击穿，引起系列反应，造成15个风电场702台机组脱网，损失出力占事故前酒泉地区风电出力的54.17%。4月25日，酒泉风电基地发生事故，上千台风机脱网，损失风电出力153.5万千瓦。如此大规模风电机组集中脱网，导致电网系统电压、频率大幅度波动。直接威胁到电力系统安全稳定运行，甚至导致电网瓦解形成多个孤网运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种电网在孤网运行时的火力发电机组控制方法，其可在电网进入孤网运行时尽快减小电网频率的波动，在短时间内充分利用火电机组的蓄热和自动调节功能，避免事故的进一步扩大。

解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种电网在孤网运行时的火力发电机组控制方法，包括以下步骤：

1) 在进入孤网的瞬间，根据检测的转子速度计算转子加速度，换算成相应的调门动作量叠加在机组给定上；