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[摘 要]电网安全和电网是否会发生大面积停电具有紧密的联系，本文从电厂的角度着手对电网故障进行了总结，并且探讨了其应对措施，具体有一次调频、超高速保护控制（OPC）以及快速甩负荷功能（FCB）等电厂控制方案，本文分别对其进行了分析，希望能更好的通过完善的电厂控制减轻电网的故障。
[关键词]电网故障；火电厂；汽轮发电机组；控制办法
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0034-02
1 电力系统的脆弱性
电力系统之所以被称为是一个脆弱的系统，是由于恶劣的自然气候、自然灾害、通信网络方面的故障、系统原件方面的故障、控制和保护故障、系统的不稳定情况以及人为因素等都会对其造成严重的影响，严重的时候会出现大面积的停电事故，对人们的生活生产带来非常大的不便。
2002年上海电网就曾发生过一次重大的故障，其故障原因是上海南桥变电站的总线耦合器出现了问题，致使多组相关线路出现跳闸的情况，造成了大面积的停电现象。
2 电厂应对电网故障的原则
电力系统的可靠性可以依靠完善的电网和坚实可靠的发电厂来提升，同时结合精益求精的管理工作，但是电网自身所具有的脆弱性使它们仍然无法完全避免系统所带来的故障。一旦发生了故障情况，电厂应该第一时间对电网的故障性质、故障范围等进行调查，然后依次为依据来对发电机组承受扰动的程度来进行判定，并且预算出在特殊工况下电网需要运行的时间。电厂在电网发生了故障的时候要进行积极而有效的应对，从自身系统的电网结构出发，对可能造成故障的原因和类型进行分析，从而将故障的自动保护和控制策略进行进一步的设计、调试和完善。
首先要遵循的原则就是保证发电机组可以承受故障的第一波冲击依旧安全。机组在危险的工况下运行，当设备发生损坏的时候只有电网也不能发挥作用。所以要保证机组的热工和继电保护系统安全，然后在这个前提下再讨论以下情况：（1）当电网突然由于故障而解列的时候，如果发电机组跳闸，那么整个电厂都会出现停电的情况，在事故处理原则方面来说宁停勿损，所以在停电后要严格保护好发电设备，保护好电网，保证备用的柴油发电机、蓄电池以及电源切换等不会出现任何问题。否则电厂全厂停电以后就只能等待外来的能源，这样一来电网的恢复时间会延长很多。（2）机组瞬间自行将负荷降低，直到和外界保持相同的水平。（3）如果机组解列则可以将厂用电的运行带动起来，在电网恢复之后迅速的将负荷增加。根据上文中提到的原则，可以采取以下继续控制系统应对方案。
3 一次调频
3.1 一、二次调频的原理
想要将电网的发供电和用电之间的关系相平衡就可以采用一次调频的方式，电网的一次调频能力足够的情况下，哪怕负荷变化情况巨大仍然可以保证频率稳定。但是为了让发电机组可以稳定的运行下去，电网的一次调频能力并不是无限的，所以还需要经过电网调度员对相关的机组进行命令，通过负荷的增减来保持供需平衡，也就是所说的二次调频。
3.2 一次调频对于电网故障的作用
电网的一次调频的过程是随机的，在电网出现故障局域网单独运行的时候，电厂机组首先进行的功能就是一次调频。局域网在发生故障的时候其中还有约200MW负荷余量，那么仅仅通过一次调频就可以克服，不需要触发OPC动作。
4 超速保护控制（OPC）
4.1 OPC的保护原理
汽轮机组的容量较大的话，相比起小的汽轮机组在转动惯量和转子飞升时间常数都较低。例如宝钢的350MW汽轮机转子，保持蒸汽量的额定值可以将转速从0一直上升到3000r/min，这个过程只需要6.8s左右。满负荷运行机组在突甩负荷的时候汽轮机会出现超速的情况，作为汽轮机最基本的保护危急保安器动作，汽轮机跳闸，其设定动作值保持在额定转速的110%。
在汽轮机组设置了OPC保护之后，当有外界的因素进行干扰，也就是电网或者汽轮发电机自身发生故障快速甩负荷的时候，要将汽轮机高中压调门迅速关闭，避免机组出现超速跳闸的情况，保证汽轮机可以安全的运行。图1为具体的OPC动作原理图。
通过图1我们可以看出一下情况会使一次中间再热机组的运行参数进入阴影部分，OPC保护动作。（1）在机组进行甩负荷的时候，汽轮机中压缸进汽压力的动力变化，会对发电机电流变化产生滞后影响，当两者之间的差异达到60%的时候；（2）在进组甩负荷，转速为额定转速的107%的时候；（3）以上两种情况的边界状态中间的阴影区域。
OPC动作，在汽轮机的调门马上就要摆脱负荷控制的瞬间而关闭，避免汽轮机出现跳闸的情况。返回是指机组在动作后其转速和功率迅速的返回至非阴影区域，负荷控制就是调门。
4.2 OPC保护成功的核心所在
OPC动作可以有效的一直电网的高频率，但是又很可能会带来低频率。对于低频率发电机组会有严格的限制，例如宝电汽轮机组，如果处于475.～47.0Hz的范围内仅允许保持1分钟的运行时间。同样情况的还有电网用户，机械设备例如大型泵和风机为了对转子叶片进行保护，例如7.5MW大型鼓风机的保护设定值，在48.5Hz的情况下运行0.1s就会跳闸。所以对于OPC保护来说，其成功的核心所在就在于负荷发生巨变的时候就要将汽轮机调门迅速的关闭，在进行危机保安器动作之前对飞升的转速进行控制；又要将调门开启以满足电网负荷的要求，哪怕只有一毫秒的延迟也会出现低频率的情况，那么OPC动作实质就失败了。所以对于那些和保护相关的器械要求很高，例如电信号传感器、E/H转换器等执行器等都要求周密性很高。
5 FCB保护
5.1 FCB触发条件
FCB保护的意义是快速的将负荷降低，从而起到消除故障恢复负荷的作用，是专门针对电网故障而设计的，是一种有针对性的保护和控制逻辑。有两种原因会使该保护触发，一是52G也就是发电机主变开关跳闸；二是汽轮机高压调门和中压调门全关闭。FCB的具体构成逻辑图如图2所示。
5.2 FCB保护动作
在FCB进行动作的时候会同时向汽轮机和锅炉侧发出指令，降低机组的运行负荷到5%～0%，过路的运行则带旁路容量。FCB动作将将汽轮机侧的负荷指令解除，转而对转速进行控制。对于发电厂孤立运行的频率进行了保证。
结束语
通过对电网故障进行分析并制止订了周密的应对设计方案，然后将发电机组不断完善，可以更好的保证电网的安全运行。不管是一次调频、OPC还是FCB等都有着自己不同的适应情况，例如在电网故障严重发电厂处于孤立运行的情况中的时候，FCB是恢复电网的最佳选择，所以应该根据具体的电网故障情况来采取控制办法，将电网的故障及时进行控制。
参考文献
[1] 朱小东，宋强，魏巍，周虹任. 电网故障对发电机组的影响及发电机组侧应对措施[J]. 电力建设，2011，01：113-116.
[2] 赵立，王振华，朱小东. 电网故障对发电机组影响及发电机组侧应对措施[J]. 中国电业（技术版），2011，11：38-41.
[3] 张宝，杨涛，项谨，樊印龙，顾正皓，徐峰，刘晓晟. 电网瞬时故障时汽轮机汽门快控误动作原因分析[J]. 中国电力，2014，05：25-28+34.
[4] 樊文斐. 浅谈电厂发电机组电气设备故障与维护[J]. 科技创新与应用，2013，08：129.
[5] 谭金.国产超临界机组实现快速切负荷的若干技术问题探讨[J]. 广东电力，2010，10：50-53.
[关键词]电网故障；火电厂；汽轮发电机组；控制办法
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0034-02
1 电力系统的脆弱性
电力系统之所以被称为是一个脆弱的系统，是由于恶劣的自然气候、自然灾害、通信网络方面的故障、系统原件方面的故障、控制和保护故障、系统的不稳定情况以及人为因素等都会对其造成严重的影响，严重的时候会出现大面积的停电事故，对人们的生活生产带来非常大的不便。
2002年上海电网就曾发生过一次重大的故障，其故障原因是上海南桥变电站的总线耦合器出现了问题，致使多组相关线路出现跳闸的情况，造成了大面积的停电现象。
2 电厂应对电网故障的原则
电力系统的可靠性可以依靠完善的电网和坚实可靠的发电厂来提升，同时结合精益求精的管理工作，但是电网自身所具有的脆弱性使它们仍然无法完全避免系统所带来的故障。一旦发生了故障情况，电厂应该第一时间对电网的故障性质、故障范围等进行调查，然后依次为依据来对发电机组承受扰动的程度来进行判定，并且预算出在特殊工况下电网需要运行的时间。电厂在电网发生了故障的时候要进行积极而有效的应对，从自身系统的电网结构出发，对可能造成故障的原因和类型进行分析，从而将故障的自动保护和控制策略进行进一步的设计、调试和完善。
首先要遵循的原则就是保证发电机组可以承受故障的第一波冲击依旧安全。机组在危险的工况下运行，当设备发生损坏的时候只有电网也不能发挥作用。所以要保证机组的热工和继电保护系统安全，然后在这个前提下再讨论以下情况：（1）当电网突然由于故障而解列的时候，如果发电机组跳闸，那么整个电厂都会出现停电的情况，在事故处理原则方面来说宁停勿损，所以在停电后要严格保护好发电设备，保护好电网，保证备用的柴油发电机、蓄电池以及电源切换等不会出现任何问题。否则电厂全厂停电以后就只能等待外来的能源，这样一来电网的恢复时间会延长很多。（2）机组瞬间自行将负荷降低，直到和外界保持相同的水平。（3）如果机组解列则可以将厂用电的运行带动起来，在电网恢复之后迅速的将负荷增加。根据上文中提到的原则，可以采取以下继续控制系统应对方案。
3 一次调频
3.1 一、二次调频的原理
想要将电网的发供电和用电之间的关系相平衡就可以采用一次调频的方式，电网的一次调频能力足够的情况下，哪怕负荷变化情况巨大仍然可以保证频率稳定。但是为了让发电机组可以稳定的运行下去，电网的一次调频能力并不是无限的，所以还需要经过电网调度员对相关的机组进行命令，通过负荷的增减来保持供需平衡，也就是所说的二次调频。
3.2 一次调频对于电网故障的作用
电网的一次调频的过程是随机的，在电网出现故障局域网单独运行的时候，电厂机组首先进行的功能就是一次调频。局域网在发生故障的时候其中还有约200MW负荷余量，那么仅仅通过一次调频就可以克服，不需要触发OPC动作。
4 超速保护控制（OPC）
4.1 OPC的保护原理
汽轮机组的容量较大的话，相比起小的汽轮机组在转动惯量和转子飞升时间常数都较低。例如宝钢的350MW汽轮机转子，保持蒸汽量的额定值可以将转速从0一直上升到3000r/min，这个过程只需要6.8s左右。满负荷运行机组在突甩负荷的时候汽轮机会出现超速的情况，作为汽轮机最基本的保护危急保安器动作，汽轮机跳闸，其设定动作值保持在额定转速的110%。
在汽轮机组设置了OPC保护之后，当有外界的因素进行干扰，也就是电网或者汽轮发电机自身发生故障快速甩负荷的时候，要将汽轮机高中压调门迅速关闭，避免机组出现超速跳闸的情况，保证汽轮机可以安全的运行。图1为具体的OPC动作原理图。
通过图1我们可以看出一下情况会使一次中间再热机组的运行参数进入阴影部分，OPC保护动作。（1）在机组进行甩负荷的时候，汽轮机中压缸进汽压力的动力变化，会对发电机电流变化产生滞后影响，当两者之间的差异达到60%的时候；（2）在进组甩负荷，转速为额定转速的107%的时候；（3）以上两种情况的边界状态中间的阴影区域。
OPC动作，在汽轮机的调门马上就要摆脱负荷控制的瞬间而关闭，避免汽轮机出现跳闸的情况。返回是指机组在动作后其转速和功率迅速的返回至非阴影区域，负荷控制就是调门。
4.2 OPC保护成功的核心所在
OPC动作可以有效的一直电网的高频率，但是又很可能会带来低频率。对于低频率发电机组会有严格的限制，例如宝电汽轮机组，如果处于475.～47.0Hz的范围内仅允许保持1分钟的运行时间。同样情况的还有电网用户，机械设备例如大型泵和风机为了对转子叶片进行保护，例如7.5MW大型鼓风机的保护设定值，在48.5Hz的情况下运行0.1s就会跳闸。所以对于OPC保护来说，其成功的核心所在就在于负荷发生巨变的时候就要将汽轮机调门迅速的关闭，在进行危机保安器动作之前对飞升的转速进行控制；又要将调门开启以满足电网负荷的要求，哪怕只有一毫秒的延迟也会出现低频率的情况，那么OPC动作实质就失败了。所以对于那些和保护相关的器械要求很高，例如电信号传感器、E/H转换器等执行器等都要求周密性很高。
5 FCB保护
5.1 FCB触发条件
FCB保护的意义是快速的将负荷降低，从而起到消除故障恢复负荷的作用，是专门针对电网故障而设计的，是一种有针对性的保护和控制逻辑。有两种原因会使该保护触发，一是52G也就是发电机主变开关跳闸；二是汽轮机高压调门和中压调门全关闭。FCB的具体构成逻辑图如图2所示。
5.2 FCB保护动作
在FCB进行动作的时候会同时向汽轮机和锅炉侧发出指令，降低机组的运行负荷到5%～0%，过路的运行则带旁路容量。FCB动作将将汽轮机侧的负荷指令解除，转而对转速进行控制。对于发电厂孤立运行的频率进行了保证。
结束语
通过对电网故障进行分析并制止订了周密的应对设计方案，然后将发电机组不断完善，可以更好的保证电网的安全运行。不管是一次调频、OPC还是FCB等都有着自己不同的适应情况，例如在电网故障严重发电厂处于孤立运行的情况中的时候，FCB是恢复电网的最佳选择，所以应该根据具体的电网故障情况来采取控制办法，将电网的故障及时进行控制。
参考文献
[1] 朱小东，宋强，魏巍，周虹任. 电网故障对发电机组的影响及发电机组侧应对措施[J]. 电力建设，2011，01：113-116.
[2] 赵立，王振华，朱小东. 电网故障对发电机组影响及发电机组侧应对措施[J]. 中国电业（技术版），2011，11：38-41.
[3] 张宝，杨涛，项谨，樊印龙，顾正皓，徐峰，刘晓晟. 电网瞬时故障时汽轮机汽门快控误动作原因分析[J]. 中国电力，2014，05：25-28+34.
[4] 樊文斐. 浅谈电厂发电机组电气设备故障与维护[J]. 科技创新与应用，2013，08：129.
[5] 谭金.国产超临界机组实现快速切负荷的若干技术问题探讨[J]. 广东电力，2010，10：50-53.