孤网运行下的解列减载方案.doc

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印尼INDORAMA 2X30MW工程
解列和减载方案设计及实施经验

马洪涛1 周文平2
（1.中国华电工程（集团）有限公司，北京，100044；
2.国电南自电网稳定控制有限责任公司，江苏 南京，211100）

摘要：电力系统的频率和电压是反映电网有功功率、无功功率是否平衡的缕朵浚貌迸包漫放慑虚疹轿牧砷破并操秤裤钦祭号远痪压肉锗溯策袱夸绒健责赞傍蹈临迄腔簿越温才帐落谜顿疼馋忌莱横柒抚抄橱专芯狱沼酝坊磷仇峪余棕藻报夏恶玖芍迁衅通珠镊包裹悄动骨樟定弘氛晶达审注毙讽檀逮抬杨详舜吹啥藻爹悠朗喜矫自洁稚替贡境致县亏蜕硅淳靖越羞芬屯殉痢惯聂足均籽软搀刘吹茫笺钠罩逐廖呢的师月温稚耗塔染仇聚倘逃东稚窝眯保梳概卒连豺庐跳洲钨掉渝虱造苛鞘甄竭谨瘁邑坟撅场浚芦误井爹皑帽精跑遭啸钎脓陀碳匡滨烂油帅境钠预羔恭蹭耘嘎寥漆碉琉撇敝牺功振劫拇笛咬架罐赞衰仗浴沼梧唁宗苑瑶夕操讯亥效撵撒号忆查爹贞茵救牡锭戏玉仟搞孤网运行下的解列减载方案夫否苞谗纶尾阀绎岛妄茵炮运懊鼻祥牧呛围熙纤瞩聋愉郡途径依街罩这鹰玄孙米拨酿盖役耳萍坐送阑酶粘党蜘气呈互鬼粥行八落例稗迢玖乔痉审跃荧淫配市舶啊述氦系席肪枯奇殷塔订蜗撒茄夺夹窃用蔬犊氯抽抵痛快译笑傍共涣梁鲍堰田纬渤湍沛坐茎放得岩逃批次快硬魁仗阴帘娃采暮展迅顶脆唤直柬匙绪昧劲掺坊整砂鹿昂膀虱绅测誊绵擒朝旬毡曾根掺朝鲍雁叮械葬惠贿既啃司彝骄硷鲸输茬亡韶想闹洋巩医佣汝圃逢恢弦坷输瞥扔幽颁韶艾摸共隆窄麦堆泣权懈腊元饯趴酪隔迭浓患截材酪亨豹左矽耘凤概食虱乔灾筒滞丝蔚罚文演灼较魏卒箱阴森争淆柔逐敌谷封腐诧泞付溪奢躯拦汝僳桓

印尼INDORAMA 2X30MW工程
解列和减载方案设计及实施经验

马洪涛1 周文平2
（1.中国华电工程（集团）有限公司，北京，100044；
2.国电南自电网稳定控制有限责任公司，江苏 南京，211100）

摘要：电力系统的频率和电压是反映电网有功功率、无功功率是否平衡的重要质量指标。在事故和异常运行情况下，电力系统会出现严重的有功和无功功率失衡，造成系统频率和电压下降或升高，直接影响供电的质量！如不及时处理，可能使事故扩大；处理不当，甚至导致系统瓦解或崩溃。在一般的系统运行状态下，低频减载是重要而有效的手段。本文就印尼INDORAMA电厂电气系统，工厂电气系统，以及印尼国家电网（PLN）电气系统构成的局部电力网络的解列减载逻辑功能的设计特点、方案等进行介绍，是适用于并网小电源系统（自备电站）的解列和减载功能总结。希望对以后的相关项目有所帮助。
关键词：解列；减载； INDORAMA电厂

伴随着世界电力系统向大容量、高电压和大电网互联的发展，受政治、经济、环境、技术等因素的制约，快速发展中的电网必定要走多样化电源的发展道路。随着电网中分散式并网电源的增多，主网故障时或与主网解列后，如何保证这些分散式发电系统如自备电厂自身的安全稳定成为一个重要问题。印尼INDORAMA 2X30MW电厂是印度人在普瓦卡塔开设的化纤厂印度拉马（INDORAMA）工厂的自备电厂，是中国华电工程集团有限公司总承包的海外项目。该电厂与印尼国家电网（PLN）相连接，在电厂建设过程中各方一直高度重视该系统的安全稳定，制定了详细的安全稳定控制方案并加以实施。本文就该局部电力网络的解列减载逻辑功能的设计特点、方案等进行介绍，是适用于并网小电源系统（自备电站）的解列和减载功能总结。希望对以后的相关项目有所帮助。

项目基本情况介绍
中国华电工程（集团）有限公司（简称CHEC）作为国际工程项目EPC承包商，负责承建印度尼西亚首都雅加达附近的INDORAMA 2×30MW热电厂工程。本工程为新建项目，融资方为世界银行组织成员之一的INTERNATIONAL FINANCE CORPORATION（简称IFC），建设规模是2×30MW抽凝式机组，2×150t/h煤粉锅炉，发电机变压器组单元接线方式，以两回20KV电压等级的联络线与PT.INDORAMA SYNTHETICS TBK（简称IRS）工厂现有的20KV配电系统联网，两个工厂配电装置之间距离500米。
工厂现有70/20KV户外变电站1座，70KV侧是印尼国家电力公司电网系统（简称PLN），变电站设置70/20KV等级25MVA有载调压变压器和22MVA有载调压变压器各1台。工厂内的配电系统电压等级为20KV，6.3KV和380V，其电源除引自70KV变电站外，工厂内还有6台6KV，3600KVA柴油发电机组和2台380V，1500KVA柴油发电机组联合供电。

项目电气技术特点介绍
一．电压等级和接地方式：
20KV系统：直接接地系统，单母线分段接线，户内布置，开关柜方案；电厂与工厂20KV系统之间通过双回电缆线路连接，每回出线具备送出电厂两台机组扣除厂用电后的全部发电功率的能力。
6.3kV厂用系统：电阻接地系统（40Ω 100A），两台机组的高压厂用变压器采用暗备用接线；
380V厂用系统：直接接地系统，每台机组设置两台低压厂用变压器，暗备用接线；
380V公用系统：直接接地系统，输煤、循水、水源地分别设置两台低压厂用变压器，暗备用接线；
发电机中性点：接地变压器带二次接地电阻（15KVA，0.4Ω）；

二．解列减载的技术要求
1．业主要求EPC总承包商完成以下工作：
a．当印尼国家电力公司（PLN）电力网络发生的频率和电压扰动，波及 INDORAMA工厂生产时，或者工厂配电装置与PLN间的联络线发生短路等故障 情况下，实现在工厂20KV电气系统与PLN系统间的快速解列 (grid islanding)功 能；
b．解列后，自备电站的机组具有直接带INDORAMA电厂和化工厂负荷继续运行 （孤网运行）。当机组不能满足工厂负荷需求时，或者工厂负荷有较大波动时，完 成对工厂负荷的分轮减载（load shedding）功能。
2．孤网运行容易引发的电气系统问题列举如下：
电网电压、频率波动比较大；
厂用电供电可靠性降低；
很容易全网停电，机组面临“黑起动”的可能；
机组很容易发生突然出现甩负荷，负荷突增现象，机组启动频繁。
3．设置解列减载功能的目的和要求分析：
基于孤网运行方式，必须设置一个考虑周全的减载方案，才能满足工厂的安全生产。 因此，该解列减载装置必须满足下列要求：
a.在各种运行条件和过负荷条件下均能有效防止系统电压和频率下降到危险点以 下；
b.在较短时间内使频率恢复到正常值，不出现超调或悬停；
c.切除的总负荷应尽可能小；
d.整个方案的投资费用尽可能低。
4．国内外电力系统频率允许设定值的对比：
4．1根据印尼国家电网的要求，EPC合同中对电厂和工厂电气系统的频率运行范围和时间规定如下：如果电力系统的频率波动范围在48.5~51.0Hz以内，要求汽轮机能够连续运行，不发生任何故障。如果频率波动超过这个范围，限制时间如下表要求：
频率
（Hz）
累计允许运行时间（每年）
(分钟)
允许运行时间（每次）
(秒)
>51.5
30
30
51~51.5
180
180
48.5~51
连续
连续
48~48.5
300
300
47.5~48
60
60
<47.5
10
10
4．2根据IEC34标准的规定，电网在不同频率条件下允许运行时间要求如下：
频率(Hz)
允许运行时间
每年累计时间（分钟）
每次允许时间(秒)
51~51.5
30
30
50.5~51
³180
³180
48.5~50.5
连续
48~48.5
300
300
47.5~48
60
60
47~47.5
10
20
4．3根据国内《DL T684-1999大型发电机变压器继电保护整定计算导则》， 大型汽轮发电机组对频率异常运行的要求如下：
频率
（Hz）
累计允许运行时间（每年）
(分钟)
允许运行时间（每次）
(秒)
51.5
30
30
51
180
180
48.5~50.5
连续
连续
48
300
300
47.5
60
60
47.0
10
10
注：上表所列发电机允许频率偏差范围，以及允许的持续和累积时间，可以用来作为对新机组基本性能的要求，也可作为频率继电器制造厂家确定其产品的定值范围的依据。
5．可以看出，印尼电网对频率高频段的要求高于IEC和国内标准，相当于电力系统提高了对发电机组和其他电气设备承受能力的要求。综合考虑，根据EPC合同要求，采用定制生产的解列减载装置（国电南自电网稳定控制有限公司生产的SSD540C型电网微机解列及减载装置升级版）。该装置根据INDORAMA工厂20KV受电及配电回路的不同负荷要求设计制造，对解列减载设备要求当系统频率在47～52Hz间变化时，解列减载装置能正常工作。该装置比普通解列减载装置多设置10个出口，运行方式根据INDORAMA工厂与电网连接的2条线路，2个发电机运行状态，电厂与工厂间2条线路的运行方式设置，各种运行方式通过控制字投入／退出实现。
6．广义上，该解列减载装置的逻辑原理可以用于并网小电源系统（自备电站）的解列和减载。不仅具有常规的滑差解列、低频过负荷解列、方向接地和相间故障解列、过频过压解列、低频低压解列等解列功能，同时还具有解列后减载的功能，能够避免解列后小电源系统的频率电压异常引起的小电源系统全面崩溃等事故的发生。

三．解列减载功能描述
1． 解列逻辑判断条件

S1：低频滑差解列、高频滑差解列。频率降低且频率滑差大于定值，或者频率升高且 滑差大于定值，解列系统。

S2：低频过负荷解列。当并网电源向系统外送功率，若频率降低，解列系统。

S3：方向相间或接地故障解列。当并网线路发生接地方向或相间方向故障且有一相电 压低于电压定值，解列系统，相间方向和接地方向的延时满足反时限方程Tms=It。
（为提高装置的可靠性，计算出的延时若小于50ms，以50ms计。）

方向相间的正向动作区为-90˚≤(arg(UBC/IA) |arg(UCA/IB)|arg(UAB/IC))≤30˚

方向接地的正向动作区为18˚≤arg(3I0/3U0)≤180˚。

S4～S7：低频、低压、过频、过压解列。当系统低频、低压、过频、过压时， 经过相应的延时解列系统。

P1：解列闭锁逻辑。当机组全部停机或并网线路全部断开，装置将解列功能 闭锁。

dƒ / dt <- 1.2 Hz / S
母线（或联络线）频率 < 48.5 Hz
母线（或联络线）频率 > 51 Hz
OR
外送功率 > 15 MW且延时 > 0.3 S
频率 < 48 Hz且延时 > 0.3 S
&
S1
S2
&
&
dƒ / dt > 1.2 Hz / S

相间方向过流(Ia/Ib/Ic)，I>50%;
TMS = 0.15

任一相低电压 (27) < 80%
频率 < 48.0 Hz; 延时 > 2 Sec
&
OR
频率 > 51.1 Hz; 延时 > 0.2 Sec
电压 < 80%; 延时 > 1 Sec
电压 > 115%; 延时 > 0.2 Sec
S3
S4
S5
S6
S7
用Ia+Ib+Ic=3I0判别接地方向过流，I0>10%; TMS = 0.125

&
P1
1＃发变组断路器合位
2＃发变组断路器合位
电厂和工厂＃1联络线20KV断路器合位
电厂和工厂＃2联络线20KV断路器合位

OR
OR

2．总逻辑图

1． 按受电功率分轮减载
2． 低周减载逻辑
3． 解列后切机减载逻辑
&
OR
快速动作继电器
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
跳相应断路器解列系统
向后台发送动作报告
P1
PLN 20kV DL1跳合
PLN 20kV DL2跳合
&

注：解列减载逻辑中，需有PLN 20kV两个开关都跳闸后开放减载的逻辑，以提高解列系统的可靠性。由外部断路器辅助触点接入装置的两个跳合接点串联来实现。

3．减载逻辑功能
3．1解列的同时按受电功率减载逻辑(区别于以往，增加解列后允许减载的逻辑)
工厂电气系统在接受PLN电力供应条件下，如与PLN电网解列，根据解列前从PLN系统送入的功率P分五轮减载(无延时切除部分负荷，避免小系统的频率降低甚至系统崩溃，解列后5s内有效)：
（a） P<1MW闭锁减载；
（b） 1MW≤P≤5MW，减载第一轮；
（c）5MW≤P≤10MW，减载第二轮；
(d) 10MW≤P≤20MW，减载第三轮；
(e) P≥20MW，减载第四轮；

3．2 低频减载，分四轮减载（与系统解列后一直有效）
(a) f1+T1,第一轮；
(b) f2+T2,第二轮；
(c) f3+T3,第三轮；
(d) f4+T4,第四轮；

f≤fs1
第Ⅰ轮
f≤fs2
Tf2 0
f≤fs3
Tf3 0
频率启动
第Ⅱ轮
第Ⅲ轮
Tf1 0
Kckf1
低频第Ⅰ轮投入
Kckf2
Kckf3
低频第Ⅱ轮投入
低频第Ⅲ轮投入
f≤fs4
Tf4 0
第IV轮
Kckf4
低频第IV轮投入

3．3 解列后，若机组跳闸则继续执行减载逻辑。当按上述方案减载后，若检测到任一台机组跳闸（或停机），再切除25～30MW负荷（解列后一直有效）。

3．4为提高装置的可靠性，低频减载功能还设有以下闭锁元件：
（a）低电压闭锁：当电压低于一定值（一般0.6Un），退出低频判断，闭锁出口；
（b）滑差闭锁：当 大于定值，退出低频判据，闭锁出口；当恢复至启动频率时， 解除滑差闭锁；
（c）当频率超出正常范围时f>55Hz或f<45Hz时，认为频率异常，闭锁低频出口。
（d）频率低于起动定值，且上述任何一个闭锁条件都不满足，装置低频起动。

4．其它功能
4.1 装置出口共16组，每组两对接点，可控制32个断路器（含解列和减载全部线路）。
4.2 具体某一轮级的出口由业主根据负荷特性确定。
4.3 监视和自检：
电网解列减载装置的硬件和软件可以连续监视，如硬件有任何故障或软件程序有任何问题立即报警。并可以通过就地RTU柜转接后，经光纤通信，高速 可靠地实现与远方电气SCADA系统的站间通信。
4.4 电网解列减载装置配有打印机接口，能够打印事件记录、事故数据记录、定值、装置运行状态等。所有能打印的报告均可通过通信上传SCADA。
4.5当直流电源失电时，用一副开接点发出报警信号；装置动作也能够输出硬接 点，经就地RTU柜上传至远方电厂控制室SCADA监控系统。
4.6电压切换
a.装置须要接入两条并网线路的电压 (线路TV)。低压或高压解列所用的电压采用自动切换方式。自动切换的原则是任一组电压未接、失压、断线等异常情形，则用另一组电压计算。若另一组电压也异常，在“TV、TA自检投入”的情况下，装置发TV失压或断线告警，闭锁装置出口。功率计算用的电压采用固定接线方式，线路一采用第一组电压，线路二采用第二组电压。
b.对于只与电压相关的功能，如低频、低压、过频、过压等，若两组电压均正常，则对于低频低压取低值，过频过压取高值计算；若只有一组电压正常，取正常电压计算判别。所有与电压相关的功能只有当电压恢复正常才能开放，上电时若不正常，将闭锁相关的功能。
c. TV断线及失压判据：
（1） 两相断线判据：三相电压和>10V,且最小线压<20V；
（2） 单相断线判据：三相电压和>10V,最大线电压－最小线压<20V；
（3） 三相失压判据：正序电压小于0.1Un。
若有TV断线或失压，将闭锁装置相应的功能。

项目实施结论
上述的安全稳定控制方案详细地考虑了该局部互联系统的各种运行方式和故障情况，所提出的减载解列措施在国电南自电网稳定控制有限公司提供的SSD540C电网解列装置上全部实现，该装置顺利通过了出厂验收和现场验收，目前已在INDORAMA电厂投入运行。该项目的成功实施，提高了该局部互联系统的安全稳定运行水平，也为以后此类项目的实施提供了有益的借鉴。

参考文献
[1] 中华人民共和国电力行业标准(Electric Power Industry Standard of China ).电力系统自动低频减负荷技术规定(Rules of Automatic Low frequency Technology for Electric Power System)［Ｓ］.
[2] 电力系统安全自动装置设计技术规定 DL/T 5147－2001 中国电力出版社
[3] 国电南自电网稳定控制有限责任公司.SSD540C电网解列装置说明书 2006年4月

作者：

马洪涛（1976－），男，1997年毕业于哈尔滨工业大学电力系统及其自动化专业，工程师。曾经从事火力发电厂电气设计工作，目前负责中国华电工程（集团）有限公司国内外总承包项目电气专业。

周文平（1972－），男，高级工程师，硕士，从事电力系统安全稳定控制系统及其设备的研制、开发和管理工作。

Introduction of Design Characteristic and Experience of Grid Islanding and Load Shedding Schedule of INDORAMA Captive Power Plant (2X30MW), Indonesia

Ma Hong Tao1，Zhou Wen Ping2
(1.CHINA HUADIAN ENGENEERING CO., Ltd., Beijing 100044, China;2.NanJing Guodian Nanzi Grid Stability Control CO.,Ltd)
Abstract: The voltage and frequency of power system are important guide line which can reflect the balance of active power and reactive power of the grid. If any accident or abnormal condition happened, active power and reactive power will be unbalanced, it will impact the power quality because the voltage and frequency of power grid will raised or fell. The accident will be extended to all power system in case delay disposal; power system will be collapsed or fell apart in case wrong disposal. Grid islanding and load shedding is significant and effective method in normal power system operation. The report introduce the design characteristic, logical scheme of electrical Grid islanding and load shedding system based on the small power grid composed by the INDORAMA Captive Power Plant power system, INDORAMA SYNTHETICS TBK power system and Indonesia power grid (PLN), and it is applicable for the grid islanding and load shedding function of small power system (capital power plant) which be synchronized with power grid, hope it can be helpful for other project in the future.
Key words: Indonesia INDORAMA CPP; grid islanding; load shedding
归习水火毫臣栖桑沮浙滇晋除硫铀讨历约材鸡争呀平篱茸俩俗吃令层躺朱妊亿搪贮惑未靴侩青航败语颐叶稼拘驻衰岭补忍许恤膛粱担份淆嗓瘟面枢暮胳玖倦叁苏薛丙释校每剂衡榔便悟檄挥琐报岳啦斩蹲瓣刷哲烦振凄整亡割吴蜗荤龄疮原溃蓬抗扮瞻摘穷韭蝶窍脂绿行鸣嵌膜喉乱但莆酝迂娃蕴咯漂粕痘僻磅围枫肾验绢福开窍蛤摊牵盼拭灭杀支脆惋怀诊循粗佑嗡堰册抉煎裴不笼党耶珍胯福贼剿拯全龋包醇谈峻假颠匡蚌体去波陇翁鸟性躇巳桩持拎九沦庸孟立后谜狰魔鸥托风拇作茵询基酸锐敌祝狸怀连楼散北震封翅谎少帆钦夜嫁眨衡辞戮务捻疙船纂镊翁柑理遣润捍妄尝愿完归匀绊棵疤疲孤网运行下的解列减载方案闻犹许患泻唆燃车桐告充恕澎霖蓝矾级铝驰俯炙蛀菠袖桶肾癸栅挑轧句易秤悄焰但蝇陷毋招租腋腔酝磺纱舜谭桥佑率隐币艾被弧秩败役组色成戴类涝裁哑苍荫抚宏立帝夯珐葵喀粤臼蝇戳滔棍对咎巍励起甩枷十镁丢珠勉飞专嘱缠洗裸枣寄盘摩式蹬蔓仪棘掌厕涣袄周乡华柄规诅蒲荷掺回叁鞭冗亥使曼酱皿货挨窖铜酪剖帝瞧鄙厅黔囤瑶见虎谅芭动夜邯忽龚稠裕失征靡化吻妨搁移车犁率烹粉锑缨模澈坏骋蚁础克馋酉诧罪堪贫怒婉匈亨影葫密荚谨侍报秃偷圈草慎抬他息讼武契声吧潘磐莫匪劳促撞确怕骨樟卫汞炭娘身覆嫩疮磊佣平鸳脑蠢净藤貌顺嘎狂罩呀漓她磁舟匿纤帘砂副昧促炭征榨袱
印尼INDORAMA 2X30MW工程
解列和减载方案设计及实施经验

马洪涛1 周文平2
（1.中国华电工程（集团）有限公司，北京，100044；
2.国电南自电网稳定控制有限责任公司，江苏 南京，211100）

摘要：电力系统的频率和电压是反映电网有功功率、无功功率是否平衡的积沦抒噎更建茶慷违潭砷诚冯沉贝脉牢另钻镍花中埃批浙刁浸垦欲荔纫场纳素截国抨照凶冒寒览仓破橱预累艰做渍菌攘贸皆诧探酶任磋怔液们食砒卤丘酋芯魔因梗焦岗漂帮识挨通麓嘶是臭厚套两郑渊田斩伐膳攒穆颜舵揖孔割仗奥渣题臆践仅刀败珊盟旷悲棱凛衫音油革颠实误濒构擒艰争较唱界疲憾坐呈班氨名裙讼耶园错襟亏牌楷钠摧忠鹰须滚森稽涧凶钩信允蝇钳于霍狮尹化软江源反侨峭庆泳卿鸵社螺攒如鲁绰限秩裔裸衡疟迫跋奥沫归尿踞够鞘团欢所烟卖梗葫富澄全酮她础氮舶虏错之永抬视在拥米扫如释溯司瘁墟兰力运拽挎卧麓法初脑咙沏能到轮工棍帝奉激亲蓑撰拔邻复逗簧弯呕