引言
???? 美國東部時間2003年8月14日15：06 美國俄亥俄州北部5條超高壓輸電線路陸續(xù)發(fā)生故障，目前認為，由潮流大范圍轉(zhuǎn)移導致的快速電壓崩潰，線路跳閘及系統(tǒng)解列后的頻率崩潰原因，輸電系統(tǒng)發(fā)生連鎖反應(yīng)，到16：11事故擴大到美國東北部8個州，以及接壤的加拿大南部地區(qū)。發(fā)生了自1965年以來的北美洲最嚴重的停電事件，也是世界電力史上前所未有的。致使該地區(qū)近5000萬人失去了賴以生存的電力供應(yīng)。 經(jīng)42時 49分后電力供應(yīng)才基本恢復。經(jīng)濟學家測算該事故造成的經(jīng)濟損失在每天300億美元。
美加電網(wǎng)大面積停電事故引起世界各國政府和電力工作者的關(guān)注，主要涉及的是國家能源鏈中的電力傳輸、電網(wǎng)可靠性、電力安全以及電力體制等問題。
面對電網(wǎng)故障后的發(fā)電安全問題，同樣引起我們在寶鋼從事電力工作人員的極大關(guān)注與反思。在電網(wǎng)發(fā)生故障時，電廠控制系統(tǒng)做出了什么樣的應(yīng)對？為什么經(jīng)過很長時間機組才能恢復運行，電網(wǎng)才完全正常？

???? 1　電力運行可靠性的挑戰(zhàn)??????????????
???? 1.1　電力系統(tǒng)的脆弱性
???? 從美加電網(wǎng)停電后僅 50 天，英國、澳洲、瑞士、意大利等工業(yè)國家先后發(fā)生大面積停電事故。這不會是偶然巧合。
就上海電網(wǎng)而言，最近一次重大故障發(fā)生在2002年2月19日，上海南橋變電站站控系統(tǒng)P13 的總線耦合器故障，造成斷路器頻繁分合閘，導致南橋、楊高兩站 15組500kV相關(guān)線路跳閘，上海南網(wǎng)與華東網(wǎng)解列，造成大面積停電。（2）?????
就寶鋼而言，1988年3月30日與1999年8月13日先后發(fā)生了電網(wǎng)蘊站、新站故障，造成寶鋼電網(wǎng)與上海電網(wǎng)解列，孤立運行，造成程度不同的損失。我們注意到引發(fā)電網(wǎng)故障的原因各不相同，但表明其脆弱性就在身邊。
???? 1.2　寶鋼電網(wǎng)與上海電網(wǎng)系統(tǒng)的連接
寶鋼三期工程建成后，從2001年開始，寶鋼電網(wǎng)與上海電網(wǎng)的連接結(jié)構(gòu)如圖1：
從目前看，該系統(tǒng)與上海電網(wǎng)有4回線聯(lián)結(jié)，較為可靠。但作為電廠還考慮到線路、變電站、電廠本身的檢修，寶鋼變電站及電廠本身可能突發(fā)的故障，網(wǎng)絡(luò)的可靠性就會下降。
???? 1.3寶鋼電廠在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中位置
寶鋼電廠是寶鋼股份公司這個鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，按能源先行原則率先投入生產(chǎn)的單元廠。1、2號350MW火力機組分別于1982年、1983年投入運行。 1997年與1999年10月又相繼投入1臺145MW 聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機組，和1臺350MW的火力機組。寶鋼電廠發(fā)電總?cè)萘繛?195MW，受電網(wǎng)控制年發(fā)電量約在72億kWh。寶鋼股份用電主要依靠寶鋼電廠供給，目前用電負荷在800MW-1000MW之間。四期工程投產(chǎn)后將使負荷有階躍性上升。

?圖1：目前寶鋼電網(wǎng)基本連接圖

????? 若上海電網(wǎng)、寶鋼電網(wǎng)發(fā)生故障， 對寶鋼電廠機組帶來不可克服的擾動，引起機組不穩(wěn)定；若寶鋼電廠的機組故障，電網(wǎng)對寶鋼的供電在數(shù)量上受限制，兩者都將給連續(xù)生產(chǎn)的鋼鐵企業(yè)帶來不堪設(shè)想的后果。
????? 再則，由于電力行業(yè)正在進行新一輪電力體制改革，快步進入市場化。由于要分攤投資、輸配、發(fā)供電各方的成本、利潤，電網(wǎng)向?qū)氫摴╇姷碾妰r遠高于寶鋼向網(wǎng)上供電的電價。所以電廠是否能確保安全發(fā)電不僅涉及到寶鋼股份的安全生產(chǎn)、能源平衡、環(huán)境保護，而且對其經(jīng)營目標都有 舉足輕重的影響。
????? 不僅如此，寶鋼這個大型鋼鐵企業(yè)在不斷發(fā)展擴建過程中，應(yīng)具有基本戰(zhàn)略，這就是電源與電網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)有相對超前，電源、電網(wǎng)、用戶同時建設(shè)，其能源鏈就必定是薄弱的。

???? 2　電網(wǎng)故障后的電廠應(yīng)對
可靠的發(fā)電廠、完善的電網(wǎng)、精益的管理必定提高電力系統(tǒng)的可靠性，但對于數(shù)年一遇，甚至是數(shù)十年一遇的由電網(wǎng)固有的脆弱性帶來的系統(tǒng)故障，仍無法避免。一旦發(fā)生，電廠處在了被動地位。在任何時間，由電網(wǎng)的故障性質(zhì)、范圍決定發(fā)電機組承受擾動的程度，由電網(wǎng)恢復的時間決定電廠設(shè)備承受特殊工況下運行的時間。
但我們認為，電廠面臨電網(wǎng)故障亦應(yīng)有積極、有效的應(yīng)對。只要電廠在電網(wǎng)故障發(fā)生時，能保護發(fā)電機組，安全度過第一沖擊，機組繼續(xù)發(fā)電，即使僅帶廠用電。如此，起碼是避免電網(wǎng)故障的擴大，再則是縮短電網(wǎng)故障恢復時間。
作為電廠可去思考和實踐的是，針對本系統(tǒng)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，分析電網(wǎng)可能故障的類型，設(shè)計、調(diào)試、完善應(yīng)對故障的自動保護、控制策略。 原則首先是確保發(fā)電機組在故障發(fā)生、恢復的過程中的安全，機組在危及自身安全的工況下運行，一旦設(shè)備損壞，電網(wǎng)也就成了無米之炊。所以它要求發(fā)電機組的熱工、繼電保護系統(tǒng)及整定值要正確、完善。 機組在良好保護下，才有條件討論以下的應(yīng)對：
1）當電網(wǎng)突然故障解列時，發(fā)電機組不能跳閘，否則將可能導致電廠停電事故。而停電后的保護發(fā)電設(shè)備將成為風險巨大的工作，它全靠備用的柴油發(fā)電機組、蓄電池組、電源切換等系統(tǒng)的萬無一失。且電廠全停后，就要承受等待外來電、汽源等能源的時間，它將延長電網(wǎng)恢復時間，可能引發(fā)更大故障。
2）機組瞬間自動將負荷降到與外界負荷相適應(yīng)的范圍，它可能是帶發(fā)電機組在最低負荷運行；針對寶鋼電網(wǎng)而言，只要寶鋼電網(wǎng)尚未瓦解，它可能是帶寶鋼的基本負荷運行。
3）若寶鋼電網(wǎng)故障解列，則發(fā)電機組應(yīng)能帶廠用電運行，一旦電網(wǎng)恢復，機組能以min數(shù)量級迅速加負荷，滿足用戶的需求。
依此原則，機組控制系統(tǒng)應(yīng)對的技術(shù)方案是：