汽轮机孤网运行控制系统的设计与实现- 参考文献
内燃式燃气发电机组挂网、孤网运行切换控制系统设计
T1：配电变压器；QF0：低压进线断路器；QF1：配电柜总柜主断路器；QF2：机组开关柜主断路器；QF11~QF1N ：负载断路器；G ：燃气发电机组；M ：负载；K1：QF0常开辅助图1系统结构
TA1~TA3与TA4~TA6选择相同型号、精度及变比，二次侧为双绕组输出，一组绕组供给计量使用，另一组绕组供给指针仪表、保护及测量差值e 使用。
设计仅需要一个电量模块且不需要额外增加电流互感器就可测量差值e ，最重要的是该设计不需要经PLC 监控系统编程取用电量和发电量计算差值e 而可直接得出，
其实时性高。
TA1~TA3与TA4~TA6二次电缆采用相同线径，二者距监控系统下位机距离尽量保持一致以保证测量精准。
当监控系统下位机检测到功率差值e 大于30kW 时，
由监控系统控制发电机组启动，
待满足并网条件时，监控系统自动打开机组开关柜中的并网装置电源开关进行并从图中可以看出在a~e 的5个阶段中出蝶阀开度变
化对功率影响最小为5.3kW/°，最大为22.7kW/°，通过控制
蝶阀开度整数度地变化可以将功率差值e 控制在30kW 以内。
根据蝶阀开度对功率影响、机组额定功率大小、厂区
单体设备功率及启停情况对e 进行分段，当测量的差值e 满足哪一段时，蝶阀就调节对应的度数，蝶阀调节后重新
监测差值e 并记录当前蝶阀开度δ（°），在各段对应的蝶阀
调节度数以保证机组功率不高于用电负荷功率为原则，功图2电量模块与电流互感器接线图3电调蝶阀开度与机组功率对应曲线。
浅析孤网机组的控制策略
, 一 次调频 和 二次 调频 功能共 同起 作 用 使 得 转 n in / r n 使 电 网频 率稳 定在额定 频 率 允 许 范 围 内 最 终 i / r n
, , ,
1
0 控制 系 统作
、
机组 安 全 运 行 见 图
1
。
为
DEH
调 速系 统 的平 台 满 足 孤 网 机组所 要 求 的静 态 特 性 良好
1
孤 网定 义 和 特 点
, , 。
根 据 《中华人 民 共 和 国 电力 行 业标 准 》规定 电 网 中最 大 单 机
容量 小于 总容 量 8% 的电 网 称 为 大 电 网
于 总 容量
8%
2井
两 台机组 孤 网运 行 方 式
,
反 之 最大 单 机 容量大
, ,
,
为 了 防止电 网 频 率 变化 时出 现 O P C 保 护动 作 分 别 提 高 两 台
科 学 技 术
浅析 孤 网 机组 的 控 制 策略
陈一龙
蓝 天 环保 设备 工 程 股份 有 限 公 司
: 摘 要 针 对 山 西 太 谷 恒 达 汽轮发 电 机组 孤 网 运 行 的 特 点 制 定
,
度 迅 速增 减机组 负 荷 快 速响应 电 网频 率 要 求
, ,
。
了 一 次 调 频 和 二 次调 频 功 能 相 结 合 的 控 制 策 略
,
22
新 增一 次 调频 功能
。
速 保 护 功能 新 增 的一 二次调频 功能等控制策 略 起 着关 键 性 的作
用
。
、
、
一 次 调频 是 指 发 电机组 调速系 统 频 率 静 态特 性而增 减发 电 机 的出力 所 起 到 的调 频 作 用
孤网运行技术的研究与应用
孤网运行技术的研究与应用发布时间：2022-12-28T05:47:09.255Z 来源：《中国电业与能源》2022年第17期作者：范文振宗胜利何用李跃文王凤霞[导读] 随着经济社会的发展以及科学技术的提高范文振宗胜利何用李跃文王凤霞鲁能新能源（集团）有限公司内蒙古分公司呼和浩特 010010摘要:随着经济社会的发展以及科学技术的提高，孤网运行技术的发展水平也得到了飞速的提升，而孤网运行技术正是在我国风电行业的进一步发展壮大过程中，所延伸而产生的新型事物。
该技术的研发和使用极大地提高了风机运行的安全性和可靠性，并全面保证了用户的用电安全性。
关键词：孤网运行技术；规划分析；优化策略现阶段，孤网运行技术在应用中，还存在着一些问题。
如技术水平较低、管理方法陈旧、人员素质不高、重视程度不足等，都将影响着孤网运行工作的效率，以及风机的平稳可靠运行。
因此就需要做到具体问题具体分析，基于实际存在的问题，探讨切实可行的解决策略。
一、孤网运行技术的特点(一)安全性水平高安全是运行的根本，孤网运行技术运用时需首要考虑安全性能。
具有较高的安全性，实现风电机组更可靠稳定运行，是当前电力行业的一大发展目标。
如今，互联网时代高速发展，我们已经迈入5G时代，新时代对孤网运行技术提出了更高的要求，而智能设备以及智能技术的应用满足了孤网优化建设的需要。
在传统风机下，恶劣天气等自然环境的变化会对电力输送造成阻碍，甚至容易引发安全事故，孤网运行技术的应用可以有效解决突发事件中的电力输送问题，进一步提升风机抵御自然灾害等突发事件的能力。
(二)优化风电机组运行成本结构孤网运行技术实现合理调度风电机组内的各项资源，提高供电质量。
通过资源整合，降低成本投入，优化风电机组运行成本结构，提升配电服务质量。
孤网的运行离不开基础配、人力、物力等多种资源的投入，传统风机模式下，各类成本花费较大，缺乏有效整合，不利于风电企业获得较为可观的经济效益。
孤网运行技术的应用，可以实现智能替代部分人工，节约大量人力、物力、财力的投入，提升风机调度成效，促进我国电力建设的可持续发展。
孤网运行条件下DEH的改造调试分析
孤网运行条件下DEH的改造调试分析【摘要】孤网运行对于独立电网运行的区域型电厂而言非常重要，而孤网运行重在汽轮机DEH系统频率调节及其稳定性，该文通过乌鲁木齐环鹏有限公司后峡电厂#3、#4和#5三台机组孤网运行系统的顺利改造实例，重点分析孤网调试过程中静态调频特性与自然调频特性区别，通过使用DEH调节系统的最优配置方案，论证了如何避免出现超速停机导致整个孤网崩溃的成功实践。
【关键词】孤网运行；电网调频特性；DEH调节系统一、引言孤网是孤立电网的简称，一般泛指脱离大电网的小容量电网。
电力建设规程规定，电网中单机容量小于电网总容量8%，当机组发生甩负荷时，不影响电网的正常运行。
杭州和利时DEH控制系统具有系统优化、集成度高、应用简便、可靠性高、节能、环保、耐污染等特点。
定位精度高、驱动力大、无极调速及快速关闭保护等功能，适用于孤网运行的特点，得到广泛使用。
孤网运行的关键因素如下：1.如何维持孤网运行的网频稳定；2.如何进行DEH一次调频能力；3.如何解决一次调频稳定性和动态响应问题。
二、项目概况乌鲁木齐环鹏有限公司后峡电厂，现使用武汉汽轮机厂30MW机组两台、12MW机组一台，采用杭州和利时DEH电液调控制系统（MACSV1.1.0，FM系列），组成孤立电网，负责后峡地区工业及民用用电，其中93%电量供后峡电石厂制造冶炼使用。
2011年7月5日，由于外线35KV造成雷电闪击短路，负荷甩空，三台机组均超速3300转。
机组由于超速、保护动作—停运，厂用电丢失。
另外，乌鲁木齐环鹏有限公司后峡电石厂使用了两台25000KV A的电石炉，与电厂发电机组容量接近，当其发生故障紧急断电情况下，也造成电厂机组大面积甩负荷，所以保证机组在小网运行条件下的事故停机停运造成的恶性事故导致整个区域的电力生产造成不可预估后果，进行孤网改造刻不容缓。
三、电网调频特性电网中的各机组，一般都有10～12%的过载余量，如果电网中的机组调速系统都正常投入，一旦某机组发生甩负荷，并且该机组的容量为其电网总容量的8%，则电网所失去的功率可暂时由电网中其他机组的过载余量承担；后峡电厂正常工况时由#3～#5机组并列构成总装机72MW的孤网运行，用户负荷为两台单炉容量25000KV A的电石炉，当任一台电炉突甩负荷时，相当于切除电网负荷的50%，远大于8%的要求，必须考虑甩负荷后孤网运行的安全。
具有孤网运行方式的DEH系统设计及应用
具有孤网运行方式的DEH系统设计及应用杨文强;雷文涛;王林【摘要】针对孤网的运行特性,详细阐述传统大网和孤网的DEH系统的控制策略的不同之处,介绍火电机组含有孤网运行方式的DEH系统的设计方案,通过实例说明了具有孤网运行方式的DEH系统设计方案的可行性.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2014(041)005【总页数】4页(P77-80)【关键词】汽轮机数字电液控制系统;孤网运行;转速控制;设计【作者】杨文强;雷文涛;王林【作者单位】华能山东发电有限公司,山东济南250000;山东鲁能控制工程有限公司,山东济南250022;山东日照发电有限公司,山东日照 276826【正文语种】中文【中图分类】TK263.7火电机组已经普遍采用汽轮机数字电液控制系统（DEH）。
常规火电机组运行于大电网中，DEH的功能是完成汽轮机的转速控制和负荷控制。
在机组启动过程中控制汽轮机转速，转速达到额定值时发电机组并网，并网后DEH可参与电网一次调频，电网调度发送二次调频指令到机组DEH控制汽轮机负荷。
常规DEH基本不设计孤网运行方式，但在某些情况下孤网运行方式是有用的。
文献［1］为解决区域电网的安全供电问题提出火电机组单机孤网运行控制方案，文献［2］提出了当大电网出现故障解列时机组孤网运行时开放一次调频限制的措施，但针对DEH本身的改进因客观条件限制无法实施。
随着我国经济的发展，许多大型企业都有自备电厂，从经济性和社会其他因素的考虑，会选择孤网运行，这就需要DEH能够适应孤网运行的特点，以保证小网的频率稳定，为企业的主业生产提供稳定电能。
经过近些年的发展，国产DCS系统已经广泛应用到火电机组生产过程的各个环节，技术日趋成熟，为DEH的研制和应用提供了很好的平台。
在LN2000分散控制系统基础上设计开发了具有孤网运行方式的DEH系统，并在某公司两台60 MW机组应用取得成功。
1.1 孤网方式控制策略常规DEH控制系统是80年代引进的美国西屋公司的技术，而其技术主要是应用于大电网中的机组，鉴于大电网和孤网的特点不同，需要对其进行改进以适应孤网运行的特点。
孤网运行机组控制策略分析与设计
据 《 中华人民共和国电力行业标
规定 ，电网中
单 机 容量应 小 于 电网总容 量 的８％ ，以保 证 当该 机
发生 甩负荷 时 ，网 中的各 机 组 ，一 般都 有 １ ０％～ ５ １ ％的过 载
稳定 ，这 就是通 常所说 的一次调 频功 能 。因此 ，一
０ ０２ ；３ 三峡 大学 ，湖北 宜昌 ３０４ ． ４ ３０ ） ４ ０２
０ ００ ；２ 太原理工大学，山西 太原 ３０ １ ．
摘 要 ：针 对 中电投 漳泽 电力 蒲 州电厂机 组 存在孤 网运行 的风 险 ，制 定 了机 组 孤 网运 行应 急控 制
策略 。文章 分析 了孤 网机 组运行 的特 点 ，结合 中电投 漳 泽 电力 蒲 州 电厂机 组 设备 特 性 ，提 出 了 全新 的 负荷 转速控 韦 ，并加 以分析 ，对今后 处理 同 类机 组 具有一 定 的参考价 值 。 １ ）
二 次调频 功 能 ，最 终 使 电 网频 率稳 定 在额 定 频 率 。 当 电网故 障消 除 ，小 网与 大 网并 列运 行 时 ，可 通过
容量 的８％ ，则 电网所 失 去 的功率 可暂 时 由电 网中
其他机组的过载余量承担 ，电网频率下 降０ ｚ ．Ｈ ， ２
相 当于 机组 转速 下 降 １ ｍｎ ２ｒ ｉ，对供 电质 量 的影 响 ／ 仍在 运行 规程 规定 的范 围内 。最 大单 机容量 小于 电
网总容 量 ８ ％的电 网 ，可 以称 为大 电 网。 目前 ，我 国各大 地 区 电 网的 机 网容 量 比 已经小 于 ８％，可 以
行） 、系统 崩溃 风险 的 电厂 ，必 须 进行 数 字 电液 控
制 系 统 Ｄ Ｈ （ ｉ ｔ ｌ ｔｃＨ ｄａ ｌ ｏ ｔ ｌ ｙ— Ｅ Ｄ ｇ ａ Ｅｅ ｒ ｙ ｒｕｉ Ｃ ｎｒ ｓ ｉｌ ｃ ｉ ｃ ｏＳ
汽轮发电机组孤网运行技术
汽轮发电机组孤网运行存在的问题1.汽轮发电机的电压,频率和发动机转速不稳定,会根据负荷的变化跟踪变化,电源品质差,安全系数低。
2..在大负荷变动情况下,负荷对汽机冲击很大,长期运行会造成汽机调速器损坏,甚至冲垮汽机正常工作状态。
3.排气频繁,噪音大,严重浪费热能和水。
孤网运行的解决方案拟采取的解决方案：①、系统的组成，与系统弱联系的小电网稳定运行控制系统是由汽轮发电机组、蒸汽产生装置及与其相连的送水管道、计算机处理单元、信号检测单元、电加热单元、水介质储能单元、变压单元、电力控制单元等组成。
②、工作原理，用负载调节系统替代和补充电网功能：当用电系统负荷波动时,在汽轮机调速系统还未作出自动调整的情况下，由负载调节系统及时投入或释放与电网波动量一致的负荷，并联在小电网运行的电网中,适时调整整个电网的用电负荷,使得汽轮发电机组按原先设置的等功率发电量运行,电源网频就不存在变化。
这样就从根本上解决了网频随负荷变化而变化的问题。
③、负荷调节系统长时间运行的可靠性。
由于负荷的波动是一个电能的波动问题,或者说是一个拥有很大能量且长期源源不断进行输送的一种能量,固定的负荷装置是不能长期容纳这么大能量的,即使可承载额定容量,长期运行也会发生“爆炸”。
山西博赛克电力技术有限公司采用了“随进随出”的设计思想,将流入的能量随时转化为其它形式的能量,同时接纳新的电能。
这样就产生了可长期稳定运行的负荷调节装置。
④、瞬时调峰和长期稳频，能量储存技术的应用。
众所周知,大功率交流电能是不能储存的,国外一些技术能将小功率电能转化为磁能进行储存,但对大容量电能是无能为力的。
我公司发明的专利技术，有效实用结合火力发电厂状况，将热能转变为电能原理,采用循环综合利用办法进行调节负荷, 即热电厂电负荷波动热贮能电厂电。
既不浪费能源,又能解决负荷波动,更重要的是可解决长时间负荷波动问题和大负荷频繁投切问题。
在恶劣的用电环境也能保证小电网输配电系统稳定运行，向用户提供与大电网等质的电能，完全满足生产、生活需求。
以汽轮发电机为基础的炼厂孤网运行系统研究
以汽轮发电机为基础的炼厂孤网运行系统研究摘要：在炼厂孤网的研究中，以汽轮发电机为基础，汽轮机孤网提供电能在孤网运行的过程中发现了很多问题和不足，包括能耗高、污染严重且存在安全隐患等弊端，对此通过对普通调频的控制，运用二次调频的方法进行调节。
在实验的过程中验证了此方法的有效性，不仅使孤网稳定运行，对企业的生产也带来了安全性，提高了生产经济效益。
关键词：孤网电网；汽轮发电机；运行系统一、孤立电网概述孤立电网可以简称为孤网，一般是指在电力系统中脱离大电网的电网，具有小电量的特点，从电力技术方面看待孤网的运用，一方面，化工厂的能量消耗会比较大，生产具有很大的需求，化工的生产工艺相对比较复杂多样，对电网孤网的要求比较高，存在着复杂的工艺和生产流程，因为社会的发展以及市场的需求，包括原油市场的波动和不稳定的价格，生产的波动也随之而来，对电网孤网的运行就要有比较高的要求，孤网电网在没有外网电能的辅助加上运行环境的变化，以及缺少辅助的情况下，如果出现局部电网故障的情况，则会比较麻烦，难以及时进行有效的修复和维修，可能会造成整个电网系统的瓦解，所以维护孤网电网的运行条件和环境是避免造成这一现象发生的可靠方法。
孤网在运行的过程中，为了保证用户在使用时的负荷稳定的变化，需要调节系统的静态特性，以及良好的稳定性和动态的相应情况，确保孤网的稳定运行和变化保证电网频率的稳定，也是保证一次稳定调频的稳定运行。
当类似的情况发生时，运行人员会根据不同的情况作出相应的判断和解决办法。
这时运行人员关注的不仅仅是孤网的运行调频频率问题，而是更多的关注系统的机构情况，是系统维持在额定的功率上。
通过调节系统的给定机构来完成，达到二次调频的作用，但是由于固网的整体容量偏小，所以在运行的过程中产生的热力势能相对较小，这就要求几组的调速系统具有更高的灵敏度，才能更好的缓解迟缓率。
二、孤网的安全意义当汽轮机在电压不稳定的状况下，孤网的供电系统会产生发动机转速不稳定的情况，这时要根据负荷的变化进行调节，当存在电源质量差、安全系数比较低的情况下，大负荷的变动情况便会对汽机产生很大的冲击力，而且会对汽机的调节功能进行破坏，直至冲垮汽机的正常运行和工作，耽误系统的正常运转，同时也会产生噪音大、浪费水能和热能的后果，对电厂的生产造成资源浪费的弊端，在节约资源方面存在一些问题。
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Abstract
With the rapid development of China's economy, more enterprises established captive power plants which are mostly disconnected with the state grid and form the large quantity of ‘Isolated Grids’. The generator in isolated grid can not keep working stably with fixed frequency, consequently, power frequency collapse or power-off cause massive economic loss.
论文以汽轮机数字式电液调节系统（DEH）为主要研究对象。通过对系统的 分析，指出了传统 DEH 控制系统在孤网运行控制方式上的不足，提出了全新的改 进的汽轮机孤网运行控制系统方案。论文的主要工作和结果如下：
（1）详细分析了用户需求，指出了现有 DEH 系统由于运行速度缓慢、液压 执行机构响应缓慢以及一次调频功能不完善，无法满足孤网运行要求。
（保密的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文属于保密，在 年解密后适用本授权书。
本人签名：______________
日期：______________
导师签名：______________
日期：______________
摘要
随着中国经济的快速发展，越来越多的企业建立了自备电站。这些自备电站 往往不与大电网连接，形成了一个个“孤立电网”。孤立电网运行的发电机组无法 稳定供电频率，经常会频率崩溃，全厂停电，造成严重的经济损失。
(1) The user’s requirements is analyzed intensively and find the major shortcomings of existing DEH system, like hydraulic actuator slow response due to low system execution time and insufficient functionality of primary frequency modulation, which cause the unsatisfied work performance in isolated grid environment.
（2）针对用户需求，制定了 DEH 系统详细设计方案。提出在现有系统中增 加 50 毫秒快速控制回路，提高测速、一次调频和伺服输出的运行速度。并通过编 程实现。
（3）通过对电网调频方式的理论分析，提出了硬件一次调频加软件一次调频 的控制方式。并通过编程实现。
（4）分析汽轮机液压执行机构的运作原理。为解决传统 DEH 系统液压执行 机构响应速度慢的问题，在此项目中提出应用液力弹簧平衡式电液伺服油动机。
(2) Optimized solution is provided on traditional DEH system, introduce 50ms fast control loop and increase the working speed for turbine tachometer, primary frequency modulation and hydraulic servo.Then the functions is achieved.
Digital Electro-hydraulic Control System (DEH) is analyzed in this thesis. There are many lack points when using traditional DEH control system in isolate net running situation.Improvements of DEH control system in isolate net running is put forward in the thesis. The major works and conclusions of this paper are listed below:
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。
本人签名：______________
日期：______________
西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。
作 者 姓 名 刘起超 学校指导教师姓名职称 权义宁 副教授 工 程 领 域 计算机技术 企业指导教师姓名职称 刘康宁 高级工程师
提交论文日期
2011 年 4 月
西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。
代号 分类号 UDC
10701 TP273+.5
学号 密级 编号
0877960019 公开
题（中英文）目
汽轮机孤网运行控制系统的设计与实现
Design and Implementation of Steam Turbine Control System
in Isolated Electric Grid