對具有連續生產工藝的大型煉化企業來說，供電電源的穩定可靠尤其關鍵和重要。由于其中的關鍵工藝設備一旦停電輕者可能造成成批的原材料或中間料的報廢，重者會引起有害氣體泄露或爆炸等劣性公共安全事故。據不完全統計，每年全世界都有因各種原因引起的全廠斷電事故，由此引起的直接經濟損失超過千億。在國內情況基本相似。

預防全廠斷電事故保證關鍵設備不斷電成為企業必須面對的重要課題。一般來說大型企業都會配置自備發電機組來預防電網進線跳脫后的核心設備的供電，同時也會考慮配置低頻減載系統以期在系統故障時通過檢測頻率的下降而切除預先設定的輪次負荷來使系統達到穩定；或者再配置備自投和快速母線切換裝置的整體配合來避免全廠斷電事故的發生。但結果是即使采取了這些措施還是不能有效避免全廠斷電事故的發生。

本文介紹一種基于外線路故障斷電事故情況下，充分利用廠內自備發電機有限的出力保證重要負荷不斷電的快速減載方案FLS(Fast loadshedding System)， 該系統由ABB研發，在國外多個項目中得以成功應用，2009年在國內1200萬噸/年大型煉廠中首次成功應用。

FLS快速減載系統構成方案

ABB FLS快速減載系統（以下簡稱FLS系統）由以下兩部分功能組成：中心部分和各區域變電站部分。中心部分是在中心節點(快速減載中央控制器)實現的，變電站部分運行于一個或多個變電站節點（快速減載區域控制器）。

對應的硬件系統結構如圖所示，在配電中心或總變電站配置冗余的AC800M控制器為中央控制器。在各區域變電站（包括廠內自備電站或動力站）配置S800遠程I/O單元。遠程I/O單元通過冗余光纜與中央控制器通信。

中央控制器通過OPC Sever從配電中心監控系統MicroSCADA中獲取配電系統的潮流信息，有關的開關量狀態則由各區域變電站的S800遠程I/O單元通過硬接線獲取，減載命令由S800遠程I/O單元通過專用的硬接線回路來驅動相關斷路器的跳閘線圈。

系統原理和特點

1原理和動作過程

FLS系統通過采集各變電所的斷路器和隔離開關的位置，來確定電氣島拓撲結構；采集網絡中的負荷潮流數據，包括母線所帶的負荷量和每臺發電機的發電量，經過軟件較驗后作為模擬量輸入至中央快速減載功能，用于FLS快速減載計算。這些測量值通過I/O單元采集或者直接通過SCADA獲取。

在電網正常穩定運行情況下，FLS系統不斷檢查電氣島拓撲結構中是否有變更發生。一旦變更發生，比如某臺發電機退出運行，快速減載系統便開始檢查所有獨立的電氣島拓撲結構，計算每個電氣島的電能平衡。如果某個電氣島其中一個負荷超出可用電能，則切斷此超載負荷。針對每個處在穩態下的電氣島，FLS系統不斷地監視其中的發電機有效電能。整臺發電機停機或失去部分發電容量都會導致快速減載的啟動。

一旦由于電網結構的改變（而不是真正的切斷命令發送），快速減載初始化完畢，系統便開始計算動態優先快速減載表。計算的輸入數據來源于電氣島拓撲結構和若干條母線的負荷優先級表。對于每個具有可快速減載的母線，都會組成這樣的負荷優先級表。每個母線的負荷優先級表按照優先級的順序組成，這些計算是在后臺完成的。

從這張負荷優先級表中，得到每個母線的某個優先級的負荷總加。一旦快速減載啟動，整個電氣島負荷總加的優先級表也被計算出來。如果能量平衡計算的結論是需要執行快速減載，那么切斷的負荷數量也依據能量平衡計算得到。然后，這個數量會與電氣島的負荷總加優先級表的內容進行比較。由此產生的快速減載命令會發送到和這些負荷實際連接的操作單元。

2系統特點

2.1 硬件結構簡單、可靠，配置靈活。

系統主要硬件是ABB可編程控制器AC800M和遠程模塊S800I/O。AC800M模塊包括CPU，通訊模塊，電源模塊及附件。S800 I/O包括從開關量，模擬量I/O到設計模塊，SOE模塊和安全模塊。模塊可帶電插拔，在線調整配置。當通訊失去時，還能保證所有輸入輸出都設定在予定義的值內或保持當前值不動。模塊可擴展、靈活配置。

快速減載使用網絡中至少2秒前的負荷潮流數據，這樣當數據來自于已發生故障的網絡和不穩定的網絡時，可以避免使用錯誤數據來快速減載。

2.2 動作優先級隨需要由調度員輸入。

系統最多可以使用100個優先級。對于每個負荷，調度員可以定義所有優先級。第100個優先級則由不能切斷的負荷和無法切斷的負荷來使用。針對于每個可切斷選項被激活的負荷而言，中央控制中心的調度員都可以更改優先級，并且可以啟動或關閉減載功能。

2.3 動作響應快。

從供電源斷路器跳閘開始，讀取任一個區域控制器的數字量輸入，發出減載命令，到特定區域控制器輸出的切負荷命令到對應開關的跳閘回路之間經過的時間為100到250毫秒。

2.4減載方案的自適應設計。

較前的減載方案都是事先制定好的，沒有充分考慮到實際系統的特征和拓撲結構，也沒有考慮到系統運行中具體故障的大小，往往會造成過切或欠切現象。FLS系統基于新的自適應的快速減載方案，根據供電系統的狀況進行統籌考慮，能實現減載后的最優化效果。

實際應用

1系統網絡結構

圖2為某煉油廠快速減載系統實際應用網絡結構圖，FLS的核心單元中央控制器（AC800M）安裝在該廠供電中樞地點35kV配電中心，遠程I/O單元（S800）則分布在各區域變，中央控制器通過采用光纖鏈路模塊的雙光纖 Profibus-DP 環形網絡與各遠程I/O單元連接。該光纜獨立敷設，不與SCADA或保護用光纜共用。

2系統啟動判據

該煉油廠有兩路進線電源引自外部電網，內部配置有3臺自備發電機組，但由于發電容量較小，全部開機時也遠不能滿足全廠一半負荷的需求，因此確定采用靠備自投的整體配合并輔以FLS快速減載來實現避免全廠斷電事故發生的方案。

FLS快速減載系統的作用是在兩條線路均停電時起動，以保證重要負荷的運行。當全廠供電從正常的外線路雙電源或單電源供電方式變為兩條線路均突然跳閘而完全靠廠內自備發電機時，立即起動FLS進行快速減負荷。

圖2 某煉廠FLS網絡結構

把判斷兩條進線均跳開而發電機孤網運行作為FLS的觸發啟動判據。

3 動作優先級

當廠外供電系統故障，導致發電機孤網運行且發電機出力不足以維持系統周波、電壓時，必須從生產、安全的方面全面權衡，以保廠用電、公用工程及消防等重要負荷為目的，確定快速切負荷的順序和必保的重要負荷。以下是某煉廠的快切負荷順序，根據發電機出力情況將可切除的負荷分為4級（或4輪）實現，第1級最早動作切除，第4級最后動作切除。

表1 FLS動作優先級順序

結束語

FLS快速減載系統的應用，有效避免了全廠停電事故的發生，減少了由此造成的巨大損失。該系統對規模較大的廠用電系統來說，應用后經濟效益會更加明顯。

（編自《電氣技術》，作者為張明忠、鄭國文。）