電力管理系統(tǒng)PMS技術(shù)說(shuō)明

1、電力管理系統(tǒng)（PMS技術(shù)說(shuō)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)性咼的工廠企業(yè)中，每一次斷電所造成的損失可咼達(dá)100萬(wàn)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(guò)電源（發(fā)電機(jī)或者公用電網(wǎng) 聯(lián)

2、絡(luò)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(lái)維持，這將增加從公用 電網(wǎng)輸入的功率。如果輸入功率過(guò)大，超過(guò)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(wú)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(guò)切斷非重要負(fù)載或者供電網(wǎng) 絡(luò)的一部分，來(lái)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

3、減載功能。低 頻減載的原理是當(dāng)系統(tǒng)頻率降低到整定值以下，或者 df/dt 超過(guò)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(wú)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(guò)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(lái)補(bǔ)償功率缺額。PMS擁有以下

4、不同原理的減載功能：? 快速減載? 低頻減載? 最大峰值功率需量減載（過(guò)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(guò)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)

5、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)生到減載命令發(fā)出，時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò) 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(guò) 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(guò)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(guò) 了供電合同約定的最

6、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(guò)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

7、的前提下，PMS通過(guò)發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）控制輸出的無(wú)功功率，維持系統(tǒng)接入點(diǎn) （PCC）的功率因數(shù)滿足供電合同的要 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(wú)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(lái) 調(diào)節(jié)輸出有功功率和無(wú)功功率，維持系統(tǒng)頻率和電壓。有功功率和無(wú)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(wú)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

8、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(guò)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(lái)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

9、每一臺(tái)機(jī)組，并可應(yīng)用于不同的網(wǎng)絡(luò)配置，無(wú) 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

10、，操作人員通過(guò)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(guò)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(guò)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