1、第 1 页 共 6 页电力管理系统(PMS)技术说明电 力 管 理 系 统 (PMS)为 工 厂 的 发 电 和 供 电 提 供 控 制 和 监 测 功 能 。 有 分 析 表 明 ,在 对 供 电 连 续 性 高 的 工 厂 企 业 中 , 每 一 次 断 电 所 造 成 的 损 失 可 高 达 100 万 美 元 。PMS 致 力 于 优 化 电 能 的 生 产 的 消 费 , 防 止 系 统 扰 动 造 成 的 工 厂 停 电 , 确 保 安 全 运行 。PMS 主 要 包 括 以 下 功 能 模 块 : 减 载 功 率 控 制 电 动 机 再 加 速 起 动 发 电 机 控 制 同 期
2、 控 制 断 路 器 控 制 电 动 机 控 制 变 压 器 控 制以 上 功 能 都 是 相 对 独 立 的 模 块 , 用 户 可 以 根 据 项 目 的 具 体 情 况 , 有 针 对 性 地选 择 相 应 模 块 , 既 满 足 功 能 要 求 , 又 保 证 了 经 济 性 。下 面 详 细 介 绍 各 个 功 能 模 块 。1. 减载1.1 概述工 厂 供 电 网 络 中 , 在 某 些 情 况 下 会 出 现 负 荷 超 过 电 源 ( 发 电 机 或 者 公 用 电 网联 络 线 ) 能 够 供 应 的 电 力 。 这 种 情 况 所 引 起 的 后 果 取 决 于 工 厂 供
3、 电 网 络 是 与 公 用电 网 相 连 接 还 是 处 于 孤 岛 运 行 模 式 :与 电 网 相 连出 现 功 率 不 平 衡 时 , 供 电 网 络 的 频 率 需 由 公 用 电 网 来 维 持 , 这 将 增 加 从 公 用电 网 输 入 的 功 率 。 如 果 输 入 功 率 过 大 , 超 过 了 联 络 线 的 负 载 限 制 , 将 引 起 跳 闸 ,进 入 孤 岛 运 行 模 式 。孤 岛 运 行 模 式第 2 页 共 6 页功 率 不 平 衡 将 引 起 频 率 下 降 , 发 电 机 必 须 增 加 出 力 以 维 持 频 率 。 如 果 发 电 机出 力 升 到
4、极 限 值 还 是 无 法 消 除 功 率 不 平 衡 , 机 组 保 护 将 起 动 跳 闸 , 最 终 造 成 工 厂停 电 。减 载 系 统 的 作 用 就 是 在 发 生 功 率 不 平 衡 时 , 通 过 切 断 非 重 要 负 载 或 者 供 电 网络 的 一 部 分 , 来 确 保 工 厂 中 所 有 必 要 和 关 键 负 载 的 供 电 。减 载 的 应 用 , 通 常 做 法 是 在 不 重 要 的 负 载 馈 线 保 护 中 采 用 低 频 减 载 功 能 。 低频 减 载 的 原 理 是 当 系 统 频 率 降 低 到 整 定 值 以 下 , 或 者 df/dt 超 过
5、 整 定 值 时 , 根 据事 先 设 定 的 优 先 级 , 分 批 切 除 负 载 。 由 于 工 厂 运 行 时 负 载 是 实 时 变 化 的 , 而 且 在不 同 的 故 障 工 况 下 , 被 切 除 电 源 的 发 电 量 也 不 同 , 系 统 功 率 缺 额 是 无 法 预 知 的 。因 此 低 频 减 载 存 在 不 知 道 究 竟 该 切 多 少 负 载 , 不 知 道 已 经 切 了 多 少 负 载 的 缺 点 。而 且 这 种 方 法 是 当 不 良 后 果 已 经 出 现 ( 频 率 下 降 ) 再 采 取 补 救 措 施 的 被 动 应 对 ,反 应 时 间 慢
6、( 通 常 整 定 时 间 为 0.5S-2S) , 造 成 系 统 很 大 的 频 率 波 动 , 严 重 时 可能 造 成 停 电 。而 PMS 的 减 载 系 统 , 是 通 过 实 时 监 测 引 起 功 率 不 平 衡 的 工 况 , 按 照 事 先 确 定的 优 先 级 顺 序 切 除 部 分 负 荷 来 补 偿 功 率 缺 额 。PMS 拥 有 以 下 不 同 原 理 的 减 载 功 能 : 快 速 减 载 低 频 减 载 最 大 峰 值 功 率 需 量 减 载 ( 过 负 荷 减 载 ) 手 动 减 载1.2 快速减载快 速 减 载 的 原 理 是 : 系 统 实 时 监 测
7、供 电 网 络 的 状 态 , 包 括 断 路 器 的 分 合 、 发电 机 的 出 力 、 联 络 线 的 输 入 功 率 、 负 载 消 耗 的 功 率 等 。 当 母 联 或 发 电 机 断 路 器 分闸 时 , 减 载 系 统 会 判 断 形 成 几 个 电 气 孤 岛 。 对 每 一 个 电 气 孤 岛 , 计 算 能 量 平 衡 。如 果 负 荷 超 过 可 发 出 的 功 率 , 则 将 多 余 的 负 荷 切 除 。减 载 系 统 最 多 可 以 设 置 20 个 优 先 级 , 由 操 作 人 员 事 先 定 义 。 在 每 个 优 先 级内 还 可 以 定 义 10 个 组
8、 。 组 是 最 小 的 减 载 单 元 。 一 旦 减 载 启 动 , 系 统 会 针 对 每 一个 电 气 孤 岛 计 算 生 成 优 先 级 减 载 表 , 同 时 根 据 能 量 平 衡 计 算 得 出 需 要 卸 载 的 负 荷 ,与 优 先 级 减 载 表 进 行 对 比 , 决 定 哪 些 负 荷 需 要 切 除 , 最 后 发 出 减 载 命 令 。 从 故 障发 生 到 减 载 命 令 发 出 , 时 间 最 长 不 超 过 150 毫 秒 。第 3 页 共 6 页正 是 由 于 PMS 实 时 监 测 系 统 的 发 电 量 和 负 荷 水 平 , 可 以 在 电 力 不
9、足 时 迅 速 准确 地 计 算 出 功 率 缺 额 , 保 证 了 在 最 短 的 时 间 内 切 除 不 重 要 的 负 荷 。 这 是 一 种 通 过预 判 主 动 采 取 应 对 措 施 的 方 法 , 有 效 避 免 了 故 障 引 起 的 频 率 波 动 和 停 电 事 故 。1.3 低频减载在 PMS 中 , 低 频 减 载 是 作 为 快 速 减 载 的 备 用 功 能 。 当 快 速 减 载 失 败 时 , 该 功能 会 自 动 调 用 。 启 动 减 载 的 判 据 是 频 率 的 绝 对 值 或 者 df/dt。1.4 最大峰值功率需量减载(过负荷减载)在 发 电 机 组
10、 处 于 最 大 出 力 的 情 况 下 , 如 果 从 公 用 电 网 联 络 线 输 入 的 功 率 超 过了 供 电 合 同 约 定 的 最 大 值 , PMS 会 自 动 根 据 优 先 级 切 除 负 载 。 操 作 人 员 可 以 不 激活 此 功 能 , 也 可 以 决 定 自 动 减 载 执 行 到 哪 个 优 先 级 。 某 些 优 先 级 的 负 荷 可 以 不 参与 最 大 峰 值 功 率 需 量 减 载 。 在 时 间 允 许 的 前 提 下 , 在 执 行 减 载 命 令 之 前 会 发 出 报警 信 号 提 醒 采 取 相 应 措 施 。1.5 手动减载操 作 人
11、员 可 以 设 置 全 厂 范 围 的 减 载 优 先 级 。 为 了 帮 助 操 作 人 员 评 估 手 动 减 载时 需 要 切 除 多 少 负 荷 , 系 统 会 提 供 优 先 级 减 载 表 , 显 示 每 个 优 先 级 的 实 际 负 荷 水平 。2. 功率控制功 率 需 量 和 功 率 因 数 控 制PMS 会 实 时 监 测 公 用 电 网 联 络 线 的 输 入 /输 出 功 率 , 并 计 算 15 分 钟 功 率 需 量 。如 果 此 计 算 值 超 过 供 电 合 同 约 定 的 最 大 值 或 者 操 作 人 员 设 定 的 值 , 系 统 会 增 加 发电 机 的
12、 出 力 。 在 满 足 有 功 功 率 需 量 的 前 提 下 , PMS 通 过 发 电 机 电 压 调 节 器 (AVR)控 制 输 出 的 无 功 功 率 , 维 持 系 统 接 入 点 (PCC)的 功 率 因 数 满 足 供 电 合 同 的 要 求 。母 线 频 率 和 电 压 控 制当 系 统 与 公 用 电 网 断 开 形 成 电 气 孤 岛 时 , 系 统 无 法 在 公 用 电 网 的 支 持 下 稳 定频 率 和 电 压 。 此 时 在 每 一 个 电 气 孤 岛 中 , 都 只 有 一 台 发 电 机 组 , 根 据 负 荷 变 化 来调 节 输 出 有 功 功 率 和
13、 无 功 功 率 , 维 持 系 统 频 率 和 电 压 。有 功 功 率 和 无 功 功 率 分 配 控 制第 4 页 共 6 页在 孤 岛 运 行 模 式 下 , 负 责 调 节 系 统 的 频 率 和 电 压 的 发 电 机 的 运 行 点 可 能 慢 慢接 近 输 出 曲 线 的 界 限 , 而 其 他 发 电 机 则 在 输 出 曲 线 的 界 限 内 轻 载 运 行 。 这 时 PMS将 分 配 各 发 电 机 组 之 间 的 有 功 功 率 和 无 功 功 率 , 使 得 它 们 的 运 行 点 尽 可 能 远 离 输出 曲 线 的 界 限 。 这 种 方 式 提 高 了 系 统
14、 在 扰 动 下 的 稳 定 性 。3. 电动机再加速起动当系统出现故障,比如母线失压或者减载发生时,电动机负荷会与母线断开。再加速功能的目的就是确定当网络的失压状况恢复时哪些电动机可以自动重起动。再加速起动的触发条件是减载完成后,操作人员进行复位,或者母线电压恢复到设定值以上。PMS 系统中有一个最大允许起动时间参数,如果电动机失压的时间超过这个参数值,电动机将不会被起动。PMS 根据以下几个因素来判断哪些电动机被自动重起动:孤岛可用功率、负载优先级、电动机起动时间。由于电动机的起动负荷远大于持续运行负荷,PMS 将根据优先级顺序分批起动被断开的电动机。4. 发电机控制发电机控制功能可用于系
15、统中的每一台机组,并可应用于不同的网络配置,无论是孤岛模式或者与公用电网连接模式。发电机控制功能还可以与功率控制功能协同工作。对 于 每 一 台 发 电 机 , 都 可 以 分 别 为 调 速 器 和 AVR 选 择 一 个 控 制 模 式 。 发 电 机的 运 行 取 决 于 所 选 择 的 控 制 模 式 、 电 网 的 波 动 和 蒸 汽 系 统 的 变 化 。5. 同期控制PMS 具有自动同期、半自动同期和手动同期功能。自动同期模式下,操作人员选择需要进行同期的断路器和发电机。PMS 系统自动选择哪些电压输入至同步器。同步器向发电机调速器和励磁控制器发出“升高/降低”脉冲。达到同期时,
16、同步器就会发出合闸命令。半自动同期模式下,“升高/降低”命令由同步器发出,合闸命令由操作人员发出。第 5 页 共 6 页手动同期模式下,操作人员通过键盘发出“升高/降低 ”命令,一旦达到同步就立即发出合闸命令。所有合闸命令的下达都需要经过检同期继电器的校核,每一个需要被同期的断路器必须有一个检同期继电器。6. 断路器控制断 路 器 控 制 包 含 基 本 的 状 态 监 视 、 控 制 和 一 系 列 附 加 的 功 能 。 系 统 支 持 远 程/中 央 /就 地 控 制 。系 统 还 有 2 个 可 先 的 自 动 功 能 : 当 母 线 有 2 路 进 线 和 1 个 母 联 断 路 器
17、 时 , 支持 备 自 投 功 能 ; 当 2 路 进 线 并 列 运 行 时 间 超 过 事 先 设 定 的 时 间 , 自 动 将 一 路 进 线的 断 路 器 分 闸 。7. 电动机控制电 动 机 控 制 包 含 基 本 的 状 态 监 视 、 控 制 和 一 系 列 附 加 的 功 能 。 系 统 支 持 远 程/中 央 /就 地 控 制 。 自 动 起 动 模 式 正 转 /反 转 控 制 减 载 再 加 速 运 行 小 时 数 计 算8. 变压器控制变 压 器 控 制 包 含 基 本 的 状 态 监 视 、 控 制 和 一 系 列 附 加 的 功 能 。 系 统 支 持 远 程/中
18、 央 /就 地 控 制 。有 载 调 压 开 关 控 制 的 目 的 是 维 持 变 压 器 低 压 侧 的 电 压 稳 定 。 变 压 器 控 制 包 括2 个 功 能 模 块 , 一 个 用 于 有 载 调 压 开 关 单 独 控 制 , 另 一 个 用 于 变 压 器 的 并 列 运 行 。系 统 比 较 变 压 器 低 压 侧 电 压 和 电 压 设 定 值 , 如 果 差 异 过 大 , 系 统 就 会 向 有 载调 压 开 关 发 出 “升 高 /降 低 ”命 令 。第 6 页 共 6 页当 变 压 器 并 列 运 行 时 , 系 统 采 用 主 /从 原 则 。 即 一 台 变 压 器 的 有 载 调 压 开 关主 动 调 节 , 其 他 变 压 器 则 根 据 该 变 压 器 的 变 化 来 调 节 。