技术交流
石油和化工设备2018年第21卷
海上平台PMS系统应用与分析
陈康成，刘赞赞
（中海石油（中国）有限公司文昌9-2/9-3/10-3气田， 广东 湛江 524000）
[摘 要] 不同型号的发电机组调速特性本身存在一定差异，即使同一型号发电机组长期运行后的调速特性也会产生一定差异，对负荷冲击的吸收和出力分配有一定影响。PMS系统（电力管理系统）可以实现对两种不同型号机组的全面管控。文昌9-2/9-3/10-3气田使用PMS系统，成功实现两种不同控制类型发电机的协调控制，协调不同机组的有功、无功、频率、电压之间的关系，保证电网安全可靠地运行。
[关键词] 海上平台；发电机；PMS系统；有功；无功
1 设备概述
文昌9-2/9-3平台由3台发电机组成，其中2台为4400 kW美国索拉（SOLAR）公司生产的透平发电机组，1台为3300kW美国瓦克夏公司生产的往复式燃气发电机组。两种不同的发电机控制系统完全不同，两种不同型号的发电机组的调速、调压特性本身具有一定差异，并网运行时无法保证电网的稳定运行[1]。PMS系统（电力管理系统）可以实现对两种不同型号机组的全面管控，考虑到不同机组的特性不同，协调不同机组的有功、无功、频率、电压之间的关系，保证电网安全可靠地运行。2 PMS系统介绍
PMS系统（电力管理系统）可有效解决平台间不同型号及厂家机组间的调节差异、功率分配、带载特性不一致等问题；同时解决因单台或两台发电机停机、发电机出气高温、发电机过载导致整个油气田失电。PMS系统主要由一套上位系统、一套PMS主控制站、5个远程I/O控制站构成。
3 PMS系统应用与分析
根据以往在涠州、绥中、锦州、渤中、番禺等组网项目中，PMS系统的成功案例，特别是BZ13-1项目机组控制模式和次项目极为相似，发电机组控制常用模式分为ISCOH和DROOP模式。在ISCOH模式下可调，单机出力调节后，会稳定在调节后的出力，同时无功根据有功联动；在DROOP模式下也可调，单机出力调节后，会稳定在调节后的出力，无功不根据有功联动；
DROOP模式切换为ISCOH模式，出力会自动平衡；
ISCOH模式切换为DROOP模式，出力稳定不变。
ISOCH模式以频率偏差进行调节，调节速度非常快，同母线电站内的ISOCH机组负荷分配，一般机组厂家已经做好如CGCM、REAL POWER SENSOR等。一般数据通过内部总线传递。如果将ISOCH机组与不同的ISOCH机组连接，因采样频率存在偏差以及内部总线无法与外网负荷分配器连接，会造成无法控制的相互抢负荷，严重地造成负荷不均、超载、逆功停机，所以电站并网必须在DROOP模式下，或者至少不能有多于一台无内部数据总线传输的发电机在ISOCH模式下。
机组并网的核心是保障安全、稳定地运行，也就是保证电网负荷、机组出力平衡，在出力与负荷出现不平衡时通过二次调节，保证机组再次达到平衡。
ISCOH模式：即无差模式，所有机组都稳定100%转速50Hz频率为目标，保证电网稳定；DROOP模式：即有差模式，DROOP本身的意思是下垂，也就是它的转速和负载曲线是一条下垂的直线（ISOCH模式时一条平行X轴的直线）[2]
，调速系统会根据负载情况，修正调速环调整后的频率，而这个频率并不是我们要稳定的频率，而需要二次调速（比如手动），以达到稳定的频
作者简介：陈康成（1984—），男，浙江丽水人，本科学历，
工程师。中海石油（中国）有限公司文昌9-2/9-3/10-3气田动力主操。
第3期 陈康成等 海上平台PMS系统应用与分析
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率。这样做的目的是机组带载率突然变得很高和很低时，防止发电机过载或被托反向，导致跳机。
图1 未调整Droop设定值图2 调整Droop设定值
3.1 与透平发电机控制接口
每台SOLAR透平发电机控制柜面板需安装一个PMS投入/退出旋钮开关（1=投入；0=退出），该旋转开关的两组触点分别接入PMS柜DI端子和发电机控制柜的备用DI端子上。透平机组PLC通过程序组态实现：
当PMS投入/退出旋钮开关打到投入位置时，PMS系统对机组的升速、降速、升压、降压功能使能；同时，透平机组控制柜面板的手动调节升速、降速、升压、降压功能同样有效。
当前SOLAR发电机频率调节（有功控制）的程序如下[3]：
图3
3.2 与燃气发电机的控制接口
PMS与燃气发电机的控制器之间的控制接口，有功和无功的控制采用硬线方式。
当PMS投入/退出旋钮开关打到投入位置时，PMS系统对机组的升速、降速、升压、降压功能使能；同时，透平机组控制柜面板的手动调节升速、降速、升压、降压功能同样有效。
当PMS投入/退出旋钮开关打到退出位置时，PMS系统对机组的升速、降速、升压、降压功能不使能；此时，透平机组控制柜面板的手动调节升速、降速、升压、降压功能有效。3.3 有功分配
单个发电机组最大出力实际值，该值保存在PLC中内存，在HMI上可被设定。
有功分配有两种模式：
等比率模式：当选择等比率模式时，PMS将按照各发电机组出力的等比率“∂”自动调节，保持各发电机出力与额定出力比率相等。
调度模式：选择调度模式后，将不参与等比率调节，通过HMI上设定出力，恒定在设定值的死区范围内。3.4 无功分配
电网中无功输送是遵循就地平衡的原则，除要考虑发电机组本身的无功出力和负荷消耗外，海缆、电容器等投切均影响无功的分配。
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3.6 PMS安稳策略实现方法
CASE制定和前提条件
石油和化工设备2018年第21卷
功率因数超过1以后，则为负值，在PMS内部程序里面会进行数据转换。
等功率因数模式下的控制策略：
标示出电网中发电机组是否在线，以出口断路器状态作为判断前提条件；
通过通讯读取WC9-2/9-3平台发电机组的实时出力P、Q、pf；
计算单个电站平台在线发电机数量N；计算单个电站平台发电机组功率因数的平均值，pfavg=（∂1+∂2+….）/N；
pf>pfavg +死区，则增高发电机组电压；pf 负载抑制实现方式： 电站发电机组的无功备用量—大负载启动瞬间无功需求量—修正值，结果大于零，则满足启动需求；否则抑制其启动。 在海上平台，最常见的故障为发电机跳机，跳机的原因多种多样，但触发的表现方式单一，即出口断路器瞬间跳开。 除了跳机外，影响主电网运行的故障还包括变压器过载、海缆过载等。 本项目CASE制定时是在电网各种运行方式情况下，将发电机故障、变压器过载、海缆过载等触发条件作为一个独立的CASE，而且各种CASE不存在实时性关联，两个独立CASE的发展过程中电网的数据都来得及更新。4 结论 PMS（电力管理系统）可有效实现不同调试、调压特性发电机并网运行和整个电网的控制，协调不同机组的有功、无功、频率、电压之间的关系，保证电网安全可靠地运行。 ◆参考文献 [1] 孙宏斌，张伯明.全局电力管理系统（GEMS）的新构想[J].电力自动化设备，2011，(5)：6-8. [2] 方思立，苏为民.大型发电机调差率整定及调试[J].中国电力，2006，39(8)：12-15. [3] SOLAR TAURUS 60发电机PLC程序[Z].2017.11. 收稿日期：2017-12-11；修回日期：2018-01-12 答读者问 近日有读者来电询问我刊的历史沿革问题，现答复如下： 我刊创刊时刊名《化工设备与防腐蚀》，国内统一刊号CN11-3916/TQ，国际刊号ISSN1009-6736，2004年经新闻出版总署、科技部批准更名为《石油和化工设备》，国内刊号为CN11-5253/TQ，国际刊号为ISSN1674-8980，在北京出版。国家对期刊连续出版物实行一刊一号管理，更名为《石油和化工设备》后，原刊名及刊号不再使用。您在填写有关技术职称申报材料时，可备注我刊原刊名及刊号。 《石油和化工设备》编辑部 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容