一种工业园自备电厂孤岛运行控制装置及电厂控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种工业园自备电厂孤岛运行控制装置及电厂控制系统。


背景技术：

2.目前，国内部分工业园区根据用电需求，设计有自备电厂，其中以火电厂居多。自备电厂最理想的工况为与外部电网连接，在满足园区内工业用电需求的前提下，多余的发电量可上网向外供电，既能缓解当地的供电压力，也能产生可观的经济效益。此外，由于与外部电网连接，园区供电系统运行的可靠性、稳定性均较高。但是由于受到包括当地电网结构、上网政策等因素的影响，园区自备电厂实际上常常不具备上网条件。在这种情况下，自备电厂通常工作于孤网运行状态，仅满足园区内工业用电需求。在孤网运行状态下，系统的电压和频率控制难度较大，稍微的功率波动就可能会使得系统失去稳定。
3.现有工业园自备电厂，不具备上网条件，仅用于为工业园内的其余工厂供电，其运行状态为：(1)启机时，首先用电设备做好启动准备，逐级将自备电厂升压站、园区总降变电站、工厂内变电站对应的开关闭合，再将发电机零起升压，使得用电设备带电；(2)停机时，首先用电设备做好停机准备，将发电机电压和电流缓慢降低，在电压降为零之后，逐级将工厂内变电站、园区总降变电站、自备电厂升压站对应的开关断开。这样的工作方式存在以下缺点：(1)启动和停机过程缓慢，操作流程繁琐；(2)发电侧与负荷侧之间缺乏联系，系统电压、频率控制难度大，容易失稳；(3)当负载侧发生故障，发生甩负荷时，对发电机冲击较大，无法快速响应；(4)当电厂发生故障时，无法快速将外部电网切入为负载供电。
4.综上所述，如何提高电厂系统孤岛运行的稳定性、简化操作流程是目前有待解决的问题。


技术实现要素：

5.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中电厂系统孤岛运行不稳定，系统电压、频率控制难度大，容易失稳的问题。
6.为解决上述问题，本实用新型提供了一种工业园自备电厂孤岛运行控制装置，包括：
7.负载侧分控制柜，设置于分电厂区，用于采集所述分电厂区各电路的电压、电流、频率，得到负载区信号；
8.总降变电站控制柜，设置于总降变电站，用于采集所述总降变电站各电路的电压、电流、频率，得到总降变电站信号；
9.主控制柜，设置于自备电厂内，用于接收所述负载区信号和所述总降变电站信号，并生成控制信号控制所述负载侧分控制柜和所述总降变电站控制柜。
10.在本实用新型的一个实施例中，所述主控制柜包括：
11.光纤接收器，用于接收所述负载区信号与所述总降变电站信号；
12.中央处理器，与所述光纤接收器电连接，用于获取输入端接收的信号，并生成第一控制信号和第二控制信号；
13.光纤发射器，与所述中央处理器电连接，用于将所述第一控制信号发送至所述负载侧分控制柜，将所述第二控制信号发送至所述总降变电站控制柜。
14.在本实用新型的一个实施例中，所述负载侧分控制柜包括：
15.第一信号采集器，用于采集所述分电厂区各电路的电压、电流、频率；
16.负载侧控制器，与所述信号采集器连接，基于所述第一信号采集器采集的信号生成所述负载区信号并发送至所述主控制柜后，接收所述第一控制信号，控制所述分电厂区电路信号。
17.在本实用新型的一个实施例中，所述总降变电站控制柜包括：
18.第二信号采集器，用于采集所述总降变电站各电路的电压、电流、频率；
19.总降控制器，与所述第二信号采集器电连接，基于所述第二信号采集器采集的信号生成所述总降变电站信号并发送至所述主控制柜后，接收所述第二控制信号，控制所述总降变电站电路信号。
20.在本实用新型的一个实施例中，所述负载侧分控制柜、所述总降变电站控制柜与所述主控制柜通过光纤连接。
21.在本实用新型的一个实施例中，当所述自备电厂发生故障时，继电保护系统停机，所述主控制柜向所述负载侧分控制柜与所述总降变电站控制柜发送电源切换指令。
22.在本实用新型的一个实施例中，所述总降变电站内设置站内断路器，与所述总降变电站控制柜通过电缆连接，用于进行快速切换操作。
23.在本实用新型的一个实施例中，所述主控制柜直接向deh系统及励磁调节系统下发调节控制指令。
24.在本实用新型的一个实施例中，所述中央处理器采用dsp28335型号。
25.在本实用新型还提供一种电厂控制系统，设置有上述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置。
26.本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有一下优点：
27.本实用新型所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置，利用所述负载侧分控制柜，所述总降变电站控制柜，及所述主控制柜进行分区处理，克服传统工作方式下启停机过程缓慢，操作流程繁琐，系统电压、频率控制难度大等问题，延时较短、响应快速，且主控制柜直接向deh系统和励磁调节系统下发调节控制指令，加快系统响应的速度，具有高度的集成化和一体化，省去传统运行方式下复杂繁琐的操作流程，能够快速响应各类工况，保证工业园区自备电厂在孤岛运行方式下的稳定性和可靠性。
附图说明
28.为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
29.图1是本实用新型一种实施例所提供的一种工业园自备电厂孤岛运行控制装置结构示意图；
30.其中，主控制柜1，负载侧分控制柜2，总降变电站控制柜3，光纤4，电缆5。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
32.参照图1所示，本实用新型所提供的一种工业园自备电厂孤岛运行控制装置包括：
33.负载侧分控制柜，设置于分电厂区，用于采集所述分电厂区各电路的电压、电流、频率，得到负载区信号，所述负载侧分控制柜包括：
34.第一信号采集器，用于采集所述分电厂区各电路的电压、电流、频率；
35.负载侧控制器，与所述信号采集器连接，基于所述第一信号采集器采集的信号生成所述负载区信号并发送至所述主控制柜后，接收所述第一控制信号，控制所述分电厂区电路信号。
36.总降变电站控制柜，设置于总降变电站，用于采集所述总降变电站各电路的电压、电流、频率，得到总降变电站信号，当自备电厂发生故障，需要切换外部电网供电时，接收来自主控制柜的信号指令，进行快速切换操作；所述总降变电站控制柜包括：
37.第二信号采集器，用于采集所述总降变电站各电路的电压、电流、频率；
38.总降控制器，与所述第二信号采集器电连接，基于所述第二信号采集器采集的信号生成所述总降变电站信号并发送至所述主控制柜后，接收所述第二控制信号，控制所述总降变电站电路信号；
39.所述总降变电站内设置站内断路器，与所述总降变电站控制柜通过电缆连接，用于进行快速切换操作。
40.主控制柜，设置于自备电厂内，用于接收所述负载区信号和所述总降变电站信号，并生成控制信号控制所述负载侧分控制柜和所述总降变电站控制柜，主控制柜通过采集传感器以及各分控制柜传输的数据，经信号调理、中央控制器进行处理，再给各分控制柜以及自备电厂内各系统下发控制指令，中央处理器内置各类算法，能够应对包括但不限于启停机、电压频率控制、突发故障等各类复杂工况；所述主控制柜包括：
41.光纤接收器，用于接收所述负载区信号与所述总降变电站信号；
42.中央处理器，与所述光纤接收器电连接，用于获取输入端接收的信号，并生成第一控制信号和第二控制信号；
43.光纤发射器，与所述中央处理器电连接，用于将所述第一控制信号发送至所述负载侧分控制柜，将所述第二控制信号发送至所述总降变电站控制柜。
44.所述负载侧分控制柜、所述总降变电站控制柜与所述主控制柜利用光纤连接，光纤通信系统主要用于连接主控制柜与各分控制柜。由于自备电厂与各个用电厂区之间距离较远，采用光纤通信，能够保证传输速度，进而确保控制系统的响应速度。在主控制柜及各分控制柜内，均装设有光纤发射器和光纤接收器。
45.当所述自备电厂发生故障时，继电保护系统停机，所述主控制柜向所述负载侧分控制柜与所述总降变电站控制柜发送电源切换指令。
46.本实施例还提供一种电厂控制系统，如上述所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置。
47.所述工业园自备电厂孤岛运行控制装置包括但不限于如下运行方式：
48.启停机控制。首先负载侧某一设备或系统具备启动或者停机条件，下达启动或者
停机命令，对应的分控制柜将相应的信息传输至主控制柜，主控制柜向deh、励磁调节系统下发前馈控制信号，自备电厂的锅炉、汽机及电气等系统根据投入或切除的具体负荷值做好相应准备。经过较短的延时后，启动或停机指令正式生效，自备电厂快速响应，对系统进行快速调节，提高响应速度。延时时间应根据各负载的具体情况，在调试阶段进行校核。
49.系统电压、频率控制。主控制柜中央控制器内置电压、频率控制算法，根据具体情况，可选择合适的控制算法，包括但不限于下垂控制、恒压恒频控制、恒转速控制、人工智能算法控制或者多策略协调控制等。工业园区各位置传感器将电压、电流、频率等信息实时传输至主控制柜，中央控制器经过对目标电压值差值、目标频率值差值的综合处理分析，向deh下发频率、有功功率调节控制信号，调节汽机、锅炉的工作状态，向发电机励磁调节系统下发电压、无功功率调节控制信号，调节励磁电压值。最终达到维持系统电压、频率恒定的目标。
50.突发故障工况控制。当自备电厂发生故障时，继电保护系统动作停机，主控制柜向总降变电站控制柜发送电源切换指令，通过倒闸操作切入外部电网继续向各负载工厂供电。当负载侧某一设备或系统发生故障，突然甩负荷时，对应的负载侧分控制柜向主控制柜传输相应信息，主控制柜向deh、励磁调节系统下发调节控制指令，加快系统响应的速度。
51.本实用新型在分电厂区，总降变电站及自备电厂内分别设置控制柜，用于克服传统工作方式下启停机过程缓慢，操作流程繁琐，系统电压、频率控制难度大等问题，针对不具备上网条件的工业园自备电厂，降低功率波动对系统和设备的冲击，提高系统运行的可靠性和稳定性，主控制柜位于自备电厂内，通过采集传感器以及各分控制柜传输的数据，经信号调理、中央控制器进行处理，再给各分控制柜以及自备电厂内各系统下发控制指令，能够快速响应各类工况，保证工业园区自备电厂在孤岛运行方式下的稳定性和可靠性，且本控制装置具有可拓展性，根据现场实际情况，可对硬件和软件进行相应的升级和完善。
52.特需说明，所述中央处理器不仅局限于dsp28335型号，可以为满足要求的现有产品，在本实用新型的此实施例中不做限定。
53.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种工业园自备电厂孤岛运行控制装置，其特征在于，包括：负载侧分控制柜，设置于分电厂区，用于采集所述分电厂区各电路的电压、电流、频率，得到负载区信号；总降变电站控制柜，设置于总降变电站，用于采集所述总降变电站各电路的电压、电流、频率，得到总降变电站信号；主控制柜，设置于自备电厂内，用于接收所述负载区信号和所述总降变电站信号，并生成控制信号控制所述负载侧分控制柜和所述总降变电站控制柜。2.如权利要求1所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置，其特征在于，所述主控制柜包括：光纤接收器，用于接收所述负载区信号与所述总降变电站信号；中央处理器，与所述光纤接收器电连接，用于获取输入端接收的信号，并生成第一控制信号和第二控制信号；光纤发射器，与所述中央处理器电连接，用于将所述第一控制信号发送至所述负载侧分控制柜，将所述第二控制信号发送至所述总降变电站控制柜。3.如权利要求2所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置，其特征在于，所述负载侧分控制柜包括：第一信号采集器，用于采集所述分电厂区各电路的电压、电流、频率；负载侧控制器，与所述信号采集器连接，基于所述第一信号采集器采集的信号生成所述负载区信号并发送至所述主控制柜后，接收所述第一控制信号，控制所述分电厂区电路信号。4.如权利要求3所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置，其特征在于，所述总降变电站控制柜包括：第二信号采集器，用于采集所述总降变电站各电路的电压、电流、频率；总降控制器，与所述第二信号采集器电连接，基于所述第二信号采集器采集的信号生成所述总降变电站信号并发送至所述主控制柜后，接收所述第二控制信号，控制所述总降变电站电路信号。5.如权利要求1所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置，其特征在于，所述负载侧分控制柜、所述总降变电站控制柜与所述主控制柜通过光纤连接。6.如权利要求1所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置，其特征在于，当所述自备电厂发生故障时，继电保护系统停机，所述主控制柜向所述负载侧分控制柜与所述总降变电站控制柜发送电源切换指令。7.如权利要求1所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置，其特征在于，所述总降变电站内设置站内断路器，与所述总降变电站控制柜通过电缆连接，用于进行快速切换操作。8.如权利要求1所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置，其特征在于，所述主控制柜直接向deh系统及励磁调节系统下发调节控制指令。9.如权利要求2所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置，其特征在于，所述中央处理器采用dsp28335型号。10.一种电厂控制系统，其特征在于，设置有如权利要求1-9任一项所述的工业园自备电厂孤岛运行控制装置。

技术总结
本实用新型涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种工业园自备电厂孤岛运行控制装置及电厂控制系统，包括：负载侧分控制柜，设置于分电厂区，用于采集所述分电厂区各电路的电压、电流、频率，得到负载区信号；总降变电站控制柜，设置于总降变电站，用于采集所述总降变电站各电路的电压、电流、频率，得到总降变电站信号；主控制柜，设置于自备电厂内，用于接收所述负载区信号和所述总降变电站信号，并生成控制信号控制所述负载侧分控制柜和所述总降变电站控制柜，加快系统响应的速度，具有高度的集成化和一体化，省去传统运行方式下复杂繁琐的操作流程，能够快速响应各类工况，保证工业园区自备电厂在孤岛运行方式下的稳定性和可靠性。自备电厂在孤岛运行方式下的稳定性和可靠性。自备电厂在孤岛运行方式下的稳定性和可靠性。


技术研发人员：康祯 令彤彤 李长海 张瑞祥 吴寿贵 马晨 王小辉 张立松 王停停 王文强 刘俊峰 余俨 王宇航 孟翔超 刘超
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/9/19