电网孤网运行事件及其风险控制方法探讨

电网孤网运行事件及其风险控制方法探讨

赵玉涛

（日照钢铁有限公司山东日照276800）

摘要：随着我国电网规模不断扩大，电力基本建设在各个地区逐渐完善，孤网运行是由负荷控制转变为频率控制，要求调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，从而保证用户在负荷变化的情况下也能够保持电网运行的稳定性。由于孤网容量较小，在运行过程中要求机组调速系统具有快速的动态响应。本文分析了日照钢铁独立电网的运行现状，并针对电网孤网运行事件及其风险控制方法进行了重点阐述。

关键词：孤网运行；安全事故；风险控制

引言：随着交流同步电网联网规模的不断增大，局部电网容易受到人为因素以及自然条件的影响，出现断电、停电等事故，影响工业生产以及居民的正常生活。为了确保电网孤网的安全运行，应针对孤网运行中容易出现的问题进行分析，找出原因，并进行相应的防范控制。

一、我国电网现状与分析

互联网在我国快速发展，工业经济的增长促进了电网规模不断扩大，供电任务逐年增加，电网超负荷导致电网运行安全风险增加，巨大的电网负荷对电网提出更高的质量要求，例如，三峡电站作为全国联网中心，实现了西电东送的网架格局，跨区域电网的运行安全成为影响整个互联电网安全的关键且我国的电网建设时间尚短，在大规模用电的条件下，电网的安全运行难以控制。我国国土面积大，电网建设难度高，电网的安全大部分依赖于继电保护以及安全自动装置，而继电保护装置的控制较为复杂，对运行环境的适应性较差，所以，一旦发生问题，对整体电网系统都会产生影响。由于恶劣天气以及自然灾害的发生使得电网突发性安全事故也有所增加，自然灾害也是影响电网运行的重要因素，成为大面积停电的直接原因。因此，应针对其原因，采用高科技技术预防和改善此类现象，有效的防御措施能够最大限度的降低损失。

二、电网孤网运行事件分析

孤网指的是孤立电网，通常情况下，孤网指的是脱离大电网、小容量的电网，其机网容量比大于8%，而大电网指的是最大单机容量小于电网总容量的8%的电网。孤网是一种有源电网，其包含电源和负荷，孤网运行与大电网运行有一定的区别：在大电网实际运行过程中，系统内发电机组较多，且系统内部有足够的旋转备用容量，负荷的扰动量比较少，因此，具有较强的抗干扰能力，频率变化范围比较小；而在孤网实际运行过程中，由于孤网内发电机组数量比较少，因此，机组旋转储能和锅炉蓄热储能也比较少，其调节幅度有限，孤网内功率的自平衡能力比较差，在负荷扰动作用下所产生的不平衡功率会对孤网运行状态产生较大影响，其频率也可能会发生较大变化。孤网运行频率的特殊性要求发电机组的出力随负荷的变化而快速变化，才能维持供电频率稳定。对于孤网运行而言，电网侧、机组侧和负荷侧的各种因素对频率稳定的影响都十分显著。日照钢铁充分利用公司内2*330MW燃煤发电机组+1*135MW煤气发电机组+8*50MW煤气发电机组+16台TRT高炉余压发电机组+3台余热蒸汽发电机组作为独立电网的机组侧，5个110K+2个220KV变电站及电网构成电网侧，球团、烧结、高炉、转炉、热轧、冷轧及制氧设备和海水换热装置作为负荷侧，自行建设独立电网，自供电率从56.2%提升至100%。但受制于负荷侧用电负荷变化快，调整勤，不可控的影响，对电网稳定运行提出了更高的要求。

三、电网孤网运行风险控制技术

1、合理构建调度体系，优化调度方式

对国内外各种大停电事件进行分析可知，调度如果不统一化，则可能错过处理事故的最佳时间。因此在进行孤立电网的调度运行管理时，必须坚持“统一调度、分级管理”的重要原则，构建现代化调度体系，保证其严肃性、紧密性等，才能真正发挥各职能部门、工作岗位的作用。与此同时，适当提高孤立电网调度人员在企业的地位，确保技术、行政方面的通畅性，才能在有效召开调度例会的基础上，全面发挥和解决来自各方面的问题，最终提高调度信息透明度。为了应对独立电网投运，日照钢铁投资2亿元，专门组建公司级生产管制中心，作为全公司生产、能源、设备、环保、安保、计量一体化的指挥中心。

在孤网系统运行过程中，机组工作的主要任务是由调整负荷量，转变为调整频率，将运行频率控制在特定数值范围内，避免受到用户用电量变化的干扰。功率控制切换为转速控制。除此以外，在孤网系统运行过程中，还需要确保备用容量符合《电力系统安全稳定导则》中的相关要求，在新设备投入运行前，首先需要进行严格的检查和验收，在确保安全的基础上才能够将其应用于计划检修标准中，从而有效提升生产计划以及负荷变化的可靠性。在对孤网系统运行进行计划管理时，需要对其日运行方式进行科学合理的分析，并以此为依据确定次日发电计划曲线，这样一来，当电网运行出现异常时，才能够为调度技术人员提供充足时间对电网运行进行调节。

2、加强电压控制

为了保证孤网电压的运行稳定性，可以采用稳定自动控制电压技术。AVR单片机能够在系统中对电压进行自动化控制，在单机带孤网工作时，为了能够有效为电能在负荷端提供质量需求，并确保整个用电体系的运行稳定性，必须采取有效措施，保证发电机端口的电压稳定性。在孤网实际运行过程中，机组可以采用单片机电压进行自动调节，AVR单片机能够以无功电流的数值变化为依据，对发电机内部通过的励磁电流进行有效调节，以此提升端电压数值的稳定性。在电压控制方面，还应该注意去除励磁系统部分功能，主要是PSS作用。在单机带孤网运行过程中，虽然无法准确掌控负荷端的有功电流的变化情况，但是，如果采用PSS设备，无功的变化就会与有功产生一定的关联，可能会导致端口电压产生波动。因此，未来保证系统正常运行，可以去掉电网系统中的这种功能，避免其对系统造成干扰。

3、加强负荷控制

通过对孤网的频率特征以及负荷特征可以发现，为了能够将电网负荷改变引起的频率改变数值控制在一定的标准范围内，必须加强对于用电端负荷量的组织以及管理，这样才能确保系统运行频率恒定。日照钢铁结合长周期检修排程及日计划检修安排的一级化管控，实现了机组侧发电增减优先于负荷侧增减变化，准确掌控负荷端在不同状态下的负荷数值，使其能够与单机发电峰值的调整相协调。

4、加强频率控制

在发电机组带动的孤网系统内部，孤网缺乏调节平衡的功能，在发电机运转过程中，其必须随着负载功率的改变而发生变化，这样才能够确保输出恒定的频率数值。如果系统的功率发生变化，或者负荷受到干扰，则整个电网的频率也会随之发生变化，未来确保孤网频率特定，可以将汽轮的旋转速度控制在3000r/min以内，确保机组能够带动孤网正常运行，由此可见，在孤网运行风险控制方面，可以加强汽轮的旋转速度调控，并且设置相应的回路。

高频问题是孤网运行中常见的问题，应首先采取连锁切机措施，在连锁切机措施部分或全部拒动的情况下，再采取发电机高频切机措施。此外，还必须使系统连锁切机、发电机高频切机与汽轮机超速保护相协调，避免汽轮机OPC动作引起电网频率骤降的连锁事故。高频切机的电厂应优先选择距主节点电气距离较近的电厂以提高切机动作后频率响应的快速性。

结语：冶金企业孤网运行风险的不可控制因素很多，想要保证孤网运行的稳定性与安全性，一方面必须加强电网设备的管理与维护，针对运行状态进行分析，实时监控电网状态，对电网进行优化调整，加强风险防控；另一面也要调整企业的运营模式，尤其是设备的按计划顺序启停的控制模式，以适应孤网运行的需要，避免全公司黑网事故的发现；这样才能够从根本上确保电网孤网安全可靠，更好的为生产生活服务。

参考文献：

[1]李征，王庆旺.电网安全稳定控制系统策略[J].信息系统工程.2015（01）

[2]诸兵.浅谈电网运行技术的优化[J].科技与企业.2013（24）

[3]唐长春.电网运行中自动化程度的探究[J].电子技术与软件工程.2013（23）