電力管理系統(tǒng)PMS技術(shù)說明

1、電力管理系統(tǒng)(pms)技術(shù)說明電力管理系統(tǒng)(pms)為工廠的發(fā)電和供電提供控制和監(jiān)測(cè)功能。有分析表明，在對(duì)供電連續(xù)性高的工廠企業(yè)中，每一次斷電所造成的損失可高達(dá)100萬美元。pms致力于優(yōu)化電能的生產(chǎn)的消費(fèi)，防止系統(tǒng)擾動(dòng)造成的工廠停電，確保安全運(yùn)行。pms主要包括以下功能模塊： 減載 功率控制 電動(dòng)機(jī)再加速起動(dòng) 發(fā)電機(jī)控制 同期控制 斷路器控制 電動(dòng)機(jī)控制 變壓器控制以上功能都是相對(duì)獨(dú)立的模塊，用戶可以根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，有針對(duì)性地選擇相應(yīng)模塊，既滿足功能要求，又保證了經(jīng)濟(jì)性。下面詳細(xì)介紹各個(gè)功能模塊。1. 減載1.1 概述工廠供電網(wǎng)絡(luò)中，在某些情況下會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷超過電源（發(fā)電機(jī)或者公用電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)

2、線）能夠供應(yīng)的電力。這種情況所引起的后果取決于工廠供電網(wǎng)絡(luò)是與公用電網(wǎng)相連接還是處于孤島運(yùn)行模式：與電網(wǎng)相連出現(xiàn)功率不平衡時(shí)，供電網(wǎng)絡(luò)的頻率需由公用電網(wǎng)來維持，這將增加從公用電網(wǎng)輸入的功率。如果輸入功率過大，超過了聯(lián)絡(luò)線的負(fù)載限制，將引起跳閘，進(jìn)入孤島運(yùn)行模式。孤島運(yùn)行模式功率不平衡將引起頻率下降，發(fā)電機(jī)必須增加出力以維持頻率。如果發(fā)電機(jī)出力升到極限值還是無法消除功率不平衡，機(jī)組保護(hù)將起動(dòng)跳閘，最終造成工廠停電。減載系統(tǒng)的作用就是在發(fā)生功率不平衡時(shí)，通過切斷非重要負(fù)載或者供電網(wǎng)絡(luò)的一部分，來確保工廠中所有必要和關(guān)鍵負(fù)載的供電。減載的應(yīng)用，通常做法是在不重要的負(fù)載饋線保護(hù)中采用低頻減載功能。低頻

3、減載的原理是當(dāng)系統(tǒng)頻率降低到整定值以下，或者df/dt超過整定值時(shí)，根據(jù)事先設(shè)定的優(yōu)先級(jí)，分批切除負(fù)載。由于工廠運(yùn)行時(shí)負(fù)載是實(shí)時(shí)變化的，而且在不同的故障工況下，被切除電源的發(fā)電量也不同，系統(tǒng)功率缺額是無法預(yù)知的。因此低頻減載存在不知道究竟該切多少負(fù)載，不知道已經(jīng)切了多少負(fù)載的缺點(diǎn)。而且這種方法是當(dāng)不良后果已經(jīng)出現(xiàn)（頻率下降）再采取補(bǔ)救措施的被動(dòng)應(yīng)對(duì)，反應(yīng)時(shí)間慢（通常整定時(shí)間為0.5s-2s），造成系統(tǒng)很大的頻率波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可能造成停電。而pms的減載系統(tǒng)，是通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)引起功率不平衡的工況，按照事先確定的優(yōu)先級(jí)順序切除部分負(fù)荷來補(bǔ)償功率缺額。pms擁有以下不同原理的減載功能： 快速減載 低頻減

4、載 最大峰值功率需量減載（過負(fù)荷減載） 手動(dòng)減載1.2 快速減載快速減載的原理是：系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，包括斷路器的分合、發(fā)電機(jī)的出力、聯(lián)絡(luò)線的輸入功率、負(fù)載消耗的功率等。當(dāng)母聯(lián)或發(fā)電機(jī)斷路器分閘時(shí)，減載系統(tǒng)會(huì)判斷形成幾個(gè)電氣孤島。對(duì)每一個(gè)電氣孤島，計(jì)算能量平衡。如果負(fù)荷超過可發(fā)出的功率，則將多余的負(fù)荷切除。減載系統(tǒng)最多可以設(shè)置20個(gè)優(yōu)先級(jí)，由操作人員事先定義。在每個(gè)優(yōu)先級(jí)內(nèi)還可以定義10個(gè)組。組是最小的減載單元。一旦減載啟動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)針對(duì)每一個(gè)電氣孤島計(jì)算生成優(yōu)先級(jí)減載表，同時(shí)根據(jù)能量平衡計(jì)算得出需要卸載的負(fù)荷，與優(yōu)先級(jí)減載表進(jìn)行對(duì)比，決定哪些負(fù)荷需要切除，最后發(fā)出減載命令。從故障發(fā)生到

5、減載命令發(fā)出，時(shí)間最長(zhǎng)不超過150毫秒。正是由于pms實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)電量和負(fù)荷水平，可以在電力不足時(shí)迅速準(zhǔn)確地計(jì)算出功率缺額，保證了在最短的時(shí)間內(nèi)切除不重要的負(fù)荷。這是一種通過預(yù)判主動(dòng)采取應(yīng)對(duì)措施的方法，有效避免了故障引起的頻率波動(dòng)和停電事故。1.3 低頻減載在pms中，低頻減載是作為快速減載的備用功能。當(dāng)快速減載失敗時(shí)，該功能會(huì)自動(dòng)調(diào)用。啟動(dòng)減載的判據(jù)是頻率的絕對(duì)值或者df/dt。1.4 最大峰值功率需量減載（過負(fù)荷減載）在發(fā)電機(jī)組處于最大出力的情況下，如果從公用電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線輸入的功率超過了供電合同約定的最大值，pms會(huì)自動(dòng)根據(jù)優(yōu)先級(jí)切除負(fù)載。操作人員可以不激活此功能，也可以決定自動(dòng)減載執(zhí)行

6、到哪個(gè)優(yōu)先級(jí)。某些優(yōu)先級(jí)的負(fù)荷可以不參與最大峰值功率需量減載。在時(shí)間允許的前提下，在執(zhí)行減載命令之前會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)提醒采取相應(yīng)措施。1.5 手動(dòng)減載操作人員可以設(shè)置全廠范圍的減載優(yōu)先級(jí)。為了幫助操作人員評(píng)估手動(dòng)減載時(shí)需要切除多少負(fù)荷，系統(tǒng)會(huì)提供優(yōu)先級(jí)減載表，顯示每個(gè)優(yōu)先級(jí)的實(shí)際負(fù)荷水平。2. 功率控制功率需量和功率因數(shù)控制pms會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)公用電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的輸入/輸出功率，并計(jì)算15分鐘功率需量。如果此計(jì)算值超過供電合同約定的最大值或者操作人員設(shè)定的值，系統(tǒng)會(huì)增加發(fā)電機(jī)的出力。在滿足有功功率需量的前提下，pms通過發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器(avr)控制輸出的無功功率，維持系統(tǒng)接入點(diǎn)(pcc)的功率因數(shù)滿足

7、供電合同的要求。母線頻率和電壓控制當(dāng)系統(tǒng)與公用電網(wǎng)斷開形成電氣孤島時(shí)，系統(tǒng)無法在公用電網(wǎng)的支持下穩(wěn)定頻率和電壓。此時(shí)在每一個(gè)電氣孤島中，都只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)組，根據(jù)負(fù)荷變化來調(diào)節(jié)輸出有功功率和無功功率，維持系統(tǒng)頻率和電壓。有功功率和無功功率分配控制在孤島運(yùn)行模式下，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頻率和電壓的發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)可能慢慢接近輸出曲線的界限，而其他發(fā)電機(jī)則在輸出曲線的界限內(nèi)輕載運(yùn)行。這時(shí)pms將分配各發(fā)電機(jī)組之間的有功功率和無功功率，使得它們的運(yùn)行點(diǎn)盡可能遠(yuǎn)離輸出曲線的界限。這種方式提高了系統(tǒng)在擾動(dòng)下的穩(wěn)定性。3. 電動(dòng)機(jī)再加速起動(dòng)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，比如母線失壓或者減載發(fā)生時(shí)，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷會(huì)與母線斷開。再加速功

8、能的目的就是確定當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的失壓狀況恢復(fù)時(shí)哪些電動(dòng)機(jī)可以自動(dòng)重起動(dòng)。再加速起動(dòng)的觸發(fā)條件是減載完成后，操作人員進(jìn)行復(fù)位，或者母線電壓恢復(fù)到設(shè)定值以上。pms系統(tǒng)中有一個(gè)最大允許起動(dòng)時(shí)間參數(shù)，如果電動(dòng)機(jī)失壓的時(shí)間超過這個(gè)參數(shù)值，電動(dòng)機(jī)將不會(huì)被起動(dòng)。pms根據(jù)以下幾個(gè)因素來判斷哪些電動(dòng)機(jī)被自動(dòng)重起動(dòng)：孤島可用功率、負(fù)載優(yōu)先級(jí)、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間。由于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)負(fù)荷遠(yuǎn)大于持續(xù)運(yùn)行負(fù)荷，pms將根據(jù)優(yōu)先級(jí)順序分批起動(dòng)被斷開的電動(dòng)機(jī)。4. 發(fā)電機(jī)控制發(fā)電機(jī)控制功能可用于系統(tǒng)中的每一臺(tái)機(jī)組，并可應(yīng)用于不同的網(wǎng)絡(luò)配置，無論是孤島模式或者與公用電網(wǎng)連接模式。發(fā)電機(jī)控制功能還可以與功率控制功能協(xié)同工作。對(duì)于每一臺(tái)發(fā)電

9、機(jī)，都可以分別為調(diào)速器和avr選擇一個(gè)控制模式。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行取決于所選擇的控制模式、電網(wǎng)的波動(dòng)和蒸汽系統(tǒng)的變化。5. 同期控制pms具有自動(dòng)同期、半自動(dòng)同期和手動(dòng)同期功能。自動(dòng)同期模式下，操作人員選擇需要進(jìn)行同期的斷路器和發(fā)電機(jī)。pms系統(tǒng)自動(dòng)選擇哪些電壓輸入至同步器。同步器向發(fā)電機(jī)調(diào)速器和勵(lì)磁控制器發(fā)出“升高/降低”脈沖。達(dá)到同期時(shí)，同步器就會(huì)發(fā)出合閘命令。半自動(dòng)同期模式下，“升高/降低”命令由同步器發(fā)出，合閘命令由操作人員發(fā)出。手動(dòng)同期模式下，操作人員通過鍵盤發(fā)出“升高/降低”命令，一旦達(dá)到同步就立即發(fā)出合閘命令。所有合閘命令的下達(dá)都需要經(jīng)過檢同期繼電器的校核，每一個(gè)需要被同期的斷路器必須有一個(gè)檢同期繼電器。6. 斷路器控制斷路器控制包含基本的狀態(tài)監(jiān)視、控制和一系列附加的功能。系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程/中央/就地控制。系統(tǒng)還有2個(gè)可先的自動(dòng)功能：當(dāng)母線有2路進(jìn)線和1個(gè)母聯(lián)斷路器時(shí)，支持備自投功能；當(dāng)2路進(jìn)線并列運(yùn)行時(shí)間超過事先設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)將一路進(jìn)線的斷路器分閘。7. 電動(dòng)機(jī)控制電動(dòng)機(jī)控制包含基本的狀態(tài)監(jiān)視、控制和一系列附加的功能。系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程/中央/就地控制。 自動(dòng)起動(dòng)模式 正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)控制 減載 再加速 運(yùn)行小時(shí)數(shù)計(jì)算8. 變壓器控制變壓器控制包含基本的狀態(tài)監(jiān)視、控制和一系列附加的功能。系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程/中央/就地控制。有載調(diào)壓開關(guān)控制的目的是維持變壓器低壓側(cè)的電壓穩(wěn)定。變壓器