【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝厂智能化控制，具体为一种用于铝厂的孤网运行控制系统及控制方法。
技术介绍
1、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。孤网运行最突出的特点，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，以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定；当前，运行人员关注的问题不再是负荷调整，而是调整孤网频率，使之维持在额定频率附近。
2、由于孤网容量小，其中旋转惯量储存的动能和锅炉所具备的热能均较小，要求机组的调速系统具有更高的灵敏度，更小的迟缓率和更快的动态响应，铝厂孤网控制系统的控制对象包含自备电站和铝厂的用电及蒸汽等重要设备，其参与发电机启动、负荷启动到自备电站和铝厂稳定运行的全过程，因此孤网控制系统的优劣对孤网运行的稳定性起到了至关重要的作用。
3、目前铝厂孤网控制系统存在的如下问题：
4、（1）电解铝厂一级负荷占负荷容量的95%，并且供电单一，并且自备电站与负荷联系紧密。系统备用容量较小，当出现较大冲击时，系统的抗波动能力较弱；
5、（2）氧化铝厂负荷为用电及蒸汽两种用户，整个孤网运行需要考虑电气及蒸汽的平衡；
6、（2）发电机组数量少，当有一台机组或多台机组故障时，系统容易出现震荡导致故障扩大；
7、（3）由于铝负荷比较集中，当出现负荷故障时负荷缺额较大，若执行传统切机策略则会扩大事故范围；
8、（4）系统运行时电源频率、电压、功角不稳定；
9、（5）电解槽启动
技术实现思路
1、鉴于上述缺点与不足，本专利技术提供一种用于铝厂的孤网运行控制系统，通过快速控制及调节电源及负荷，控制发电机组的发电功率与铝厂设备的用电功率及发电机组的与铝厂设备的蒸汽量保持平衡，提高系统的抗波动能力，当孤网出现较大冲击时能够使系统快速恢复平衡。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括电源控制模块、负荷控制模块和平衡控制模块，所述电源控制模块对发电机组进行实时调频、实时调压、功角调整和在发电机组只带厂用电运行；所述负荷控制模块对铝厂设备的用电负荷、蒸汽负荷和电平衡负荷进行自动控制；所述平衡控制模块对电源控制模块和负荷控制模块的用电功率和蒸汽量进行采集，并控制发电机组的发电功率与铝厂设备的用电功率及发电机组的与铝厂设备的蒸汽量保持平衡。
3、所述电源控制模块包括单机控制单元、调功角单元、电源中心控制单元和电源监测单元，电源监测单元将发电机组的发电功率和蒸汽量数据发送给平衡控制模块，电源中心控制单元通过调功角单元对发电机组发送调功角指令，调节发电机组的无功功率，使发电机组的功角调平；所述发电机组为一个多多个，所述发电机组数量为一个时，单机控制单元通过电源监控单元接收发电机组的电气量数据并控制单台发电机组的输出无功功率、输出有功功率、输出电压和频率调整至设定范围内；所述发电机组数量为多个时，每个发电机组对应一个单机控制单元，电源中心控制单元通过电源监测单元接收每个发电机组的电气量数据，并通过单机控制单元对每个发电机组发送控制指令，分配每个发电机组的输出无功功率、输出有功功率、输出电压和频率调整至设定范围内。
4、所述单机控制单元包括调频单元和调压单元，所述调频单元对发电机组发送调频指令，对发电机组输出的有功功率和频率自动调整，使孤网频率在设定频率的范围内；所述调压单元对发电机组发送调压指令，对发电机组输出的无功功率自动调整，使孤网电压在设定电压范围内。
5、所述电源控制模块还包括fcb模块，所述fcb模块对厂用电负荷和发电机组的有功功率、无功功率和频率进行检测，当出现发电机组只能带厂用电的工况时，fcb模块通过单机控制单元控制发电机组只带厂用电运行。
6、所述负荷控制模块包括负荷中心控制单元和负荷监控单元，所述负荷中心控制单元通过负荷监控单元对铝厂的用电功率和蒸汽量进行采集并控制铝厂的用电负荷和蒸汽负荷在设定范围内，使铝厂用电负荷和蒸汽负荷平衡，负荷监测单元将铝厂的用电功率和蒸汽量数据发送给平衡控制模块。
7、所述平衡控制模块对接收到的发电机组的发电功率及蒸汽数据和发电机组的旋转备用容量、铝厂的用电功率及蒸汽量数据进行比对，控制发电机组的发电功率和蒸汽量与铝厂设备的用电功率和蒸汽量平衡。
8、所述负荷控制模块还包括电平衡单元，所述电平衡单元包括电平衡装置和电平衡监控单元，负荷中心控制单元通过电平衡监控单元对电平衡装装置的有功功率进行控制，使铝厂设备的用电功率平衡。
9、还包括备用电源模块，所述备用电源模块与所述电源控制模块、负荷控制模块连接，备用电源根据电源控制模块、负荷控制模块发送的控制信号启动。
10、所述平衡控制模块根据现场工况不同，包括以下集中控制模式：
11、1）当用电侧和发电侧的有功功率与无功功率差值在0%~5%之间或者频率与设定值差值在0~0.2hz之间或者电压波动与设定值差值在0~2%之间，平衡控制模块分配各个机组的有功功率和无功功率，维持负荷平衡和备转容量最大;
12、 2）当用电侧和发电侧的有功功率与无功功率差值在5%~15%之间或者频率与设定值差值在0.2hz ~0.5h之间或者电压波动与设定值差值在2%~5%之间，平衡控制模块调节发电机组及铝厂用电负荷的有功功率和无功功率，使频率和电压稳定在设定值范围内;
13、 3）当用电侧和发电侧的有功功率与无功功率差值在15%~30%之间，或者频率与设定值差值在0.5hz~1hz之间或者电压波动与设定值差值在5%~10%之间，切断铝厂的用电负荷、快速关闭发电机组调节阀门，使频率波动波动小于1hz，电压波动小于10%;
14、4）当用电侧和发电侧的有功功率与无功功率差值在超过30%，快速关闭发电机组的opc阀门和切断铝厂的用电负荷；
15、5）若孤网系统电力网络出现母线故障，启动fcb单元，使电源侧维持各发电机组带厂用电运行；
16、6）若fcb失败，启动备用电源，使发电机组组安全停机，停机之后再进行发电机组的重启。
17、本专利技术具有以下有益效果及优点：
18、本专利技术通过快速控制及调节发电机组和铝厂设备的用电功率、发电功率及负荷平衡，提高系统的抗波动能力，当孤网出现较大冲击时能够使系统快速恢复平衡；当有一台或多台发电机机组故障时，通过对负荷进行调节或切除，并且对剩余发电机组进行统一协调控制，防止孤网系统震荡导致故障扩大；
19、当系统运行负荷侧故障出现较大缺额时，通过快速切除故障并根据系统平衡的情况对发电机组的用电功率进行调节，维持孤网系统的稳定运行；通过独立负荷与电源的统一协调控制，维持孤网频率、电压、功角的稳定；通过在铝厂启动初期调节有功及无功负荷，使其能够在无功负荷冲击较大的情况下适应发电机运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于铝厂的孤网运行控制系统，包括发电机组，其特征在于还包括电源控制模块、负荷控制模块和平衡控制模块，所述电源控制模块对发电机组进行实时调频、实时调压、功角调整和在发电机组只带厂用电运行；所述负荷控制模块对铝厂设备的用电负荷、蒸汽负荷和电平衡负荷进行自动控制；所述平衡控制模块对电源控制模块和负荷控制模块的用电功率和蒸汽量进行采集，并控制发电机组的发电功率与铝厂设备的用电功率及发电机组的与铝厂设备的蒸汽量保持平衡。
2.根据权利要求1所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统，其特征在于：所述电源控制模块包括单机控制单元、调功角单元、电源中心控制单元和电源监测单元，电源监测单元将发电机组的发电功率和蒸汽量数据发送给平衡控制模块，电源中心控制单元通过调功角单元对发电机组发送调功角指令，调节发电机组的无功功率，使发电机组的功角调平；所述发电机组为一个多多个，所述发电机组数量为一个时，单机控制单元通过电源监控单元接收发电机组的电气量数据并控制单台发电机组的输出无功功率、输出有功功率、输出电压和频率调整至设定范围内；所述发电机组数量为多个时，每个发电机组对应一个单机控制单元，电
3.根据权利要求2所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统，其特征在于：所述单机控制单元包括调频单元和调压单元，所述调频单元对发电机组发送调频指令，对发电机组输出的有功功率和频率自动调整，使孤网频率在设定频率的范围内；所述调压单元对发电机组发送调压指令，对发电机组输出的无功功率自动调整，使孤网电压在设定电压范围内。
4.根据权利要求1所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统，其特征在于：所述电源控制模块还包括FCB模块，所述FCB模块对厂用电负荷和发电机组的有功功率、无功功率和频率进行检测，当出现发电机组只能带厂用电的工况时，FCB模块通过单机控制单元控制发电机组只带厂用电运行。
5.根据权利要求1所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统，其特征在于：所述负荷控制模块包括负荷中心控制单元和负荷监控单元，所述负荷中心控制单元通过负荷监控单元对铝厂的用电功率和蒸汽量进行采集并控制铝厂的用电负荷和蒸汽负荷在设定范围内，使铝厂用电负荷和蒸汽负荷平衡，负荷监测单元将铝厂的用电功率和蒸汽量数据发送给平衡控制模块。
6.根据权利要求1所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统，其特征在于：所述平衡控制模块对接收到的发电机组的发电功率及蒸汽数据和发电机组的旋转备用容量、铝厂的用电功率及蒸汽量数据进行比对，控制发电机组的发电功率和蒸汽量与铝厂设备的用电功率和蒸汽量平衡。
7.根据权利要求1所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统，其特征在于：所述负荷控制模块还包括电平衡单元，所述电平衡单元包括电平衡装置和电平衡监控单元，负荷中心控制单元通过电平衡监控单元对电平衡装装置的有功功率进行控制，使铝厂设备的用电功率平衡。
8.根据权利要求1所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统，其特征在于：还包括备用电源模块，所述备用电源模块与所述电源控制模块、负荷控制模块连接，备用电源根据电源控制模块、负荷控制模块发送的控制信号启动。
9.根据权利要求1~8任意一个权利要求所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统的控制方法，所述平衡控制模块根据现场工况不同，包括以下控制模式：
...【技术特征摘要】
1.一种用于铝厂的孤网运行控制系统，包括发电机组，其特征在于还包括电源控制模块、负荷控制模块和平衡控制模块，所述电源控制模块对发电机组进行实时调频、实时调压、功角调整和在发电机组只带厂用电运行；所述负荷控制模块对铝厂设备的用电负荷、蒸汽负荷和电平衡负荷进行自动控制；所述平衡控制模块对电源控制模块和负荷控制模块的用电功率和蒸汽量进行采集，并控制发电机组的发电功率与铝厂设备的用电功率及发电机组的与铝厂设备的蒸汽量保持平衡。
2.根据权利要求1所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统，其特征在于：所述电源控制模块包括单机控制单元、调功角单元、电源中心控制单元和电源监测单元，电源监测单元将发电机组的发电功率和蒸汽量数据发送给平衡控制模块，电源中心控制单元通过调功角单元对发电机组发送调功角指令，调节发电机组的无功功率，使发电机组的功角调平；所述发电机组为一个多多个，所述发电机组数量为一个时，单机控制单元通过电源监控单元接收发电机组的电气量数据并控制单台发电机组的输出无功功率、输出有功功率、输出电压和频率调整至设定范围内；所述发电机组数量为多个时，每个发电机组对应一个单机控制单元，电源中心控制单元通过电源监测单元接收每个发电机组的电气量数据，并通过单机控制单元对每个发电机组发送控制指令，分配每个发电机组的输出无功功率、输出有功功率、输出电压和频率调整至设定范围内。
3.根据权利要求2所述的一种用于铝厂的孤网运行控制系统，其特征在于：所述单机控制单元包括调频单元和调压单元，所述调频单元对发电机组发送调频指令，对发电机组输出的有功功率和频率自动调整，使孤网频率在设定频率的范围内；所述调压单元对发电机组发送调压指令，对发电机组输出的无功功率自动调整，使孤网电压在设定电压范围内...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈洋，刘春昊，吕沅晟，
申请(专利权)人：沈阳铝镁设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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