高宁州
北京高泰深海技术有限公司， 北京市 102209
摘要：随着工业的不断发展，保证电力系统的安全可靠性至关重要，特别是对于高风险的石化企业，一旦发生事故，就会发生连锁反应，导致大规模停电。频率稳定控制系统根据电力系统当前的运行状况和最优稳定控制策略实时计算控制量。
关键词：稳控系统交叉矩阵优先级决策表
1稳定性控制系统介绍
稳定控制系统采用高精度同步矢量测量技术采集现场数据。当电网联络线N-2发生逆功率或停电时，根据当时的电网运行数据，快速准确地切除相应的等值二次负荷，避免因发电和用电不平衡导致降频而造成电网崩溃。
1.1实时数据采集系统
稳定控制系统实时采集各站运行数据和系统拓扑结构，实时跟踪动态负荷。根据系统运行网络的动态跟踪拓扑结构，结合负荷重要度制定负荷平衡策略表，动态调整减载执行策略表作为稳定控制系统的主要调整手段。
1.2稳定性控制动态分析控制系统
首先，稳定控制系统的主机根据实时采集的数据(各回路断路器和刀闸的运行状态、供电能力和负载能力)为稳定控制系统的快速减载准备数据。根据交叉矩阵算法的步骤，在建立完整的拓扑结构后，稳定控制主机实时评估供电和负荷情况，提前分析减载优先级和实际负荷功率，以及现有电源的供电能力和发电机的备用能力，计算不同电源丢失时的减载量。并且计算结果存储在交叉矩阵策略表中。
2采用稳定控制系统的石化企业电力系统简介
某石化企业电力系统外部电源为两条220kV线路，分别接至220kV变电站和35kV及以下的两个厂区主变压器的66kV侧。厂区220kV母联开环运行，其他母联热备用。两段66kV母线向66kV主变压器、66kV有机变压器、66kV开关站和电厂(线路变压器组)馈出四条66kV线路。两条35kV母线分别向35kV二次风压、35kV三催化、35kV四催化馈出三条35kV线路。66kV及35kV以上变电站为热备用。电厂共有4台机组，容量分别为12MW、25MW、30MW和30MW，电压等级为6kV。此外，66kV主变压器有66kV备用电源连接线(容量为20 MW)，66kV有机变压器有66kV备用电源连接线(容量为20 MW)。
3主站和分站的合作模式
稳定控制系统设有石化变压器主站、石化变电站和7个减载执行站，即有机变压器、通用变压器、空分、二次空气压缩、三催化、四催化、三蒸馏和切换站。石化变压器的主站和子站配有A、B两套稳定控制系统。石化变压器主站采集变电站和7个执行站的负荷，然后根据建立的策略和优先级选择切负荷线路，并向各执行站发送切负荷命令。空分、二次空气压缩、三催化、四催化、蒸馏站和切换站的执行站接收并执行减载命令。有机变压器和主变压器接收主站断开66 kV联络线的命令。有机变压器的减载是根据手动压板完成的，主变压器的减载功能是通过连接干线的备用自动切换完成的。
4减载
4.1稳定性控制系统的策略
根据石化企业电力系统的运行方式，考虑不同类型的故障，制定了8种主站策略和2种次站策略。这些策略基于石化变压器的两条66 kV母线，将每条母线及其分布视为一个系统。通过分析故障前后两个系统是否连通，采取不同的控制措施。同时，在判断负荷归属时，也通过一系列开关状态量来区分具体的负荷归属问题，使两个系统在分别选择和切割时能够正确选择和计算负荷。当系统在不同的运行模式下出现故障时，稳定控制系统会根据采集到的开关量和电量判断是否符合相应的策略，并根据制定的控制措施执行相应的命令。
4.2荷载移除原则
石化企业的负荷类型可分为两类:一类是生产设备的简单负荷，一般影响设备的进料和生产，不会造成火灾、爆炸等安全问题；另一类负荷是电力负荷，也称公共系统，一般指水系统、氮气网、蒸汽网、风网等。这些负载的功率损耗会大大增加火灾、爆炸等各种安全风险。因此，当电力系统故障导致大规模停电时，第一种简单的生产装置负载将被优先移除，最终电力负载将被移除。为了实现最优切换模式，获得电力系统和生产设备都可以接受的切换结果，将负荷分为优先级为1-40和41-80的两组。第一类负载的优先级设置在1-40之间，按照重要程度升序排列；第二类负载的优先级设置在41和80之间，根据重要程度按升序排列。如果截止负荷小于优先级为1 ~ 40的总负荷，则按照优先级顺序只选择第一个负荷，按照最小欠切原则选择负荷。如果欠切量仍然大于最小欠切阈值(存在单个负荷过大而不满足选择标准的情况，负荷将被过切)，则负荷将继续被选择并在随后的队列中被切割，直到欠切量不大于最小欠切阈值，但最大优先级为40。如果移除的负载能力大于优先级为1 ~ 40的总负载，则进入第二个负载区域(即优先级为40后的负载)进行选择和切割，并按优先级顺序按照最小欠切原则选择和切割负载。当选择优先级40后的某个负荷时，如果继续切削，会造成过切削，但不满足最小欠切削原则。只切割前一个优先级的负荷，不允许切割后续负荷。也就是说，当选择第二种类型的负载时，具有较低优先级的负载不会被切割，但是具有先前优先级的负载不会被切割。
4.3最小底切阈值
当频率不稳定时，稳定控制系统根据频率不足选择负荷，不再选择负荷的最小不足值为最小欠切阈值。该值主要考虑系统中最小的发电机运行时的瞬时负荷调节能力。
4.4关于自动切换的锁定
对于系统故障后的两个隔离系统，需要分别计算和切换稳定控制系统的负荷，两个隔离系统选择的负荷可能不一致。但下层配电室多为双回路进线热备用运行，并配有区段自动切换，导致一个配电室切换另一个不切换的问题。此时，稳定控制运行后，由于分段备用的自动切换操作，选定的负荷将连接到另一个隔离系统，导致另一个隔离系统的负荷不平衡。这种情况下，需要设置锁定待机的自动切换功能。当执行站判断需要闭锁分段备用开关时，无论是否收到远程主站的减载命令，都会输出闭锁分段备用开关出口。当两个系统都连接到网络时，备用系统不被锁定；当一个系统为隔离系统，另一个系统为网络化系统，单母线分段连接的两条母线属于不同系统时，备用开关不闭锁；当任一系统被隔离，且单母线分段连接的两条母线属于同一系统时，分段闭锁备用；当两个系统被隔离时，分段阻塞并准备切换。
5解决方案模式
与变压器过载造成电网解列的方式不同，企业中发电机组的发电量受蒸汽量的影响，而用于发电的蒸汽受蒸汽管网的限制，蒸汽优先用于生产，因此发电机组的发电量很小。当机组的发电量只能满足厂用电的自用电或略高于自用电时，可认为机组在发生事故时没有能力为重要设备提供应急电源。如果不尽快拆除机组，系统电压会缓慢下降，影响故障系统快速自切换到正常系统，容易影响与故障系统相连的高低压电机等设备。为此，增加了一种断开方式，专门用于两个系统分别运行时，故障导致一个系统孤网运行，而该系统中发电机组的发电量接近自用电量。通过不甩负荷直接切断发电机组的控制措施，隔离系统可以快速切换到正常系统。主站有两个压力板(第一个和第二个)，用于断开模式。当作为电力线的化学电线的输出功率低于2.0 MW时，稳定控制系统具有执行相应策略以断开相应电线的功能，并且将9571开关锁定在适当位置，断开变得更高。
6结束语
长期以来，企业因电网事故发生大规模停电。在自备电厂或备用电源容量有限的情况下，稳定控制系统很好地解决了这个问题。只有根据实际情况制定相应的解决方案，实现稳定控制系统与电力系统的完美配合，才能保证电力系统的可靠安全运行。
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