刚果英布鲁电站孤网运行的研究

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1、刚果英布鲁电站孤网运行的研究摘要：刚果（布）国家电网陈I口，而且系统负荷主要集屮在离英布鲁电站300多公里的首都布拉柴维尔，刚果英布鲁电站轴流转桨机组的桨叶协联在孤网系统中严重影响了系统频率稳定性。通过优化PID调节参数,并改变桨叶的调节规律，使调速器既能保证联网运行平稳，又可以满足孤网运行要求。关键词：调速器；孤网；桨叶；协联；刚果英布鲁电站中图分类号：TK243.6文献标识码：A0引言刚果（布）英布鲁水电枢纽工程位于刚果河支流莱菲尼河下游，距刚果河汇合口14km,距首都布拉柴维尔215km。

2、英布鲁水电站承担刚果电力系统调峰、调频和骨干电站作用。总库容为5.84X108in3,厂房安装哈尔滨电机厂生产的轴流转浆式水轮发电机组四台，单机容量30MW,总容量120MW,年发电量6.85亿kW•ho刚果电网不需要电站承担调峰任务时，电站在正常蓄水位308.50m运行；当刚果电网需要电站承担调峰任务时，电站的运行水位在30&20m至正常蓄水位308.50m之间。英布鲁电站建成以前，刚果（布）的电力需求主要依靠从刚果（金）进口來满足，英布鲁电站的建成不但满足了本国的电力需求，而一且

3、还可以把剩余电力出口到刚果（金）。刚果（布）政府出于国家能源安全的战略考虑，要求英布鲁电站必须具备孤网运行的能力。但是，刚果（布）国家电网陈旧，而且系统负荷主要集中在离英布鲁电站300多公里（电力系统输变电线路距离）的首都布拉柴维尔，这种电源点和负载点分别位于线路两端的长线路系统是比较容易产生震荡的电力系统。1孤网试验过程第一步：孤网试验之前，刚果（金）国家电网与刚果（布）国家电网是联网运行的。首先，将刚果（布）电力系统中各变电站的负荷按照先大后小的顺序逐步甩掉，当刚果（金）国家电网与刚果（布）

4、国家电网之间的负载潮流为零时，刚果（布）国家电网与刚果（金）国家电网解列，由英布鲁电站带刚果（布）国家电网独立运行。然后，继续逐步甩掉全部系统负荷，英布鲁电站机组全部停机。第二步：启动英布鲁电站的一台机组，发电机零起升压并以30%额定电压充全线路，然后逐渐建立起正常的系统电压。第三步：根据负荷先小后大的原则，逐步将各变电站的负荷突加在孤网系统中。当系统负荷达到70%机组额定负荷时再启动第二台机组，以此直至将四台机组全部开启，所带负荷约1OOMWo2桨叶协联对孤网运行的影响轴流转桨式水轮机桨叶的转

5、角根据导叶开度和水头的变化而变化，这种协联关系可以有效提高水轮机的效率，因此，在联网运行状态多有应用。然而对于孤网运行状态而言，导叶的快速调整可以很快地稳定系统频率,但是桨叶总是滞后于导叶，桨叶转角的任何变化都将引起机组出力的波动，打乱了导叶已经调好的系统频率，引起频率的振荡。刚果（布）英布鲁电站与刚果（金）组网运行时，调速器投入协联，机组运行平稳；孤网运行时，调速器退出协联功能，机组定桨运行的频率调节效果良好（见图1）,系统频率比组网时还稳定。但是，如果调速器在孤网状态下投入拚联功能，一旦系统

6、负荷有较大波动，系统频率就会长时间振荡，不易收敛。3解决方案3.1选择最优PID参数调速器可以保证机组的空载及甩负荷后的稳定性，但由于孤网中突变负荷量（含突增和突减负荷）与机组功率的比值相对较大，负荷随机性突变的次数较多，容易造成运行中频率波动峰值过大，引起过速或低频停机。所以，必须通过空载扰动试验，选择调速器最优PID运行参数，才能应对最恶劣的突发状况。图2是Kp二1.4,Ki二0.2,Kd二0.5时上扰和下扰4Hz的波形图。3.2降低调节速度既然刚果（布）英布鲁电站定桨孤网运行时频率调节性能

7、优良，我们通过延长桨叶调整时间让桨叶缓慢调节，相当于定桨运行，有效降低了桨叶调整时对频率的干扰冲击。图3是孤网系统突增6MW负荷时的波形图。3.3分频率段调节通过延长桨叶调整时间，虽然可以降低桨叶対系统频率的扰动，但是在系统大负荷波动时，不利于频率的快速调整。为了适应机组甩负荷或系统犬负荷波动时的调节工况，当频率大于51.5Hz或小于49Hz时桨叶按照原来的步进电机转角进行调整，使机组快速平稳调节到空载状态。当频率在49IIz〜51・5IIz范围内时，调速器通过软件减小步进电机的最大旋转角度，延

8、缓桨叶的调整速度，以适应孤网正常负荷投退引起的频率波动。3.4多步幅优化调节在此基础上，通过修改软件让桨叶在频率大范围波动时的某个频率波动范围内（如50土0・3IIz）暂时不调节，经过延时，等待频率稳定后再进行桨叶调节。这样，桨叶就可以调一下等待频率稳定后再调一下，分为若干较小的步幅到达目标值，既避免了桨叶调整引起频率振荡，又可以控制水轮机高效率运行。图4是调速器软件优化调节后的突减6MW负荷波形图。刚果（布）当地时间2012年3月3日15:26,只有英布鲁电站三台机组带刚果（布）国家电网运行，