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本文介绍了一种大型炼化企业实际采用的快速减载方案，应用后可有效避免全厂断电事故的发生。
对具有连续生产工艺的大型炼化企业来说，供电电源的稳定可靠尤其关键和重要。由于其中的关键工艺设备一旦停电轻者可能造成成批的原材料或中间料的报废，重者会引起有害气体泄露或爆炸等劣性公共安全事故。据不完全统计，每年全世界都有因各种原因引起的全厂断电事故，由此引起的直接经济损失超过千亿。在国内情况基本相似。
预防全厂断电事故保证关键设备不断电成为企业必须面对的重要课题。一般来说大型企业都会配置自备发电机组来预防电网进线跳脱后的核心设备的供电，同时也会考虑配置低频减载系统以期在系统故障时通过检测频率的下降而切除预先设定的轮次负荷来使系统达到稳定；或者再配置备自投和快速母线切换装置的整体配合来避免全厂断电事故的发生。但结果是即使采取了这些措施还是不能有效避免全厂断电事故的发生。
本文介绍一种基于外线路故障断电事故情况下，充分利用厂内自备发电机有限的出力保证重要负荷不断电的快速减载方案FLS(FastloadsheddingSystem)，该系统由ABB研发，在国外多个项目中得以成功应用，年在国内万吨/年大型炼厂中首次成功应用。
FLS快速减载系统构成方案
ABBFLS快速减载系统（以下简称FLS系统）由以下两部分功能组成：中心部分和各区域变电站部分。中心部分是在中心节点(快速减载中央控制器)实现的，变电站部分运行于一个或多个变电站节点（快速减载区域控制器）。
对应的硬件系统结构如图所示，在配电中心或总变电站配置冗余的ACM控制器为中央控制器。在各区域变电站（包括厂内自备电站或动力站）配置S远程I/O单元。远程I/O单元通过冗余光缆与中央控制器通信。
中央控制器通过OPCSever从配电中心监控系统MicroSCADA中获取配电系统的潮流信息，有关的开关量状态则由各区域变电站的S远程I/O单元通过硬接线获取，减载命令由S远程I/O单元通过专用的硬接线回路来驱动相关断路器的跳闸线圈。
系统原理和特点
1原理和动作过程
FLS系统通过采集各变电所的断路器和隔离开关的位置，来确定电气岛拓扑结构；采集网络中的负荷潮流数据，包括母线所带的负荷量和每台发电机的发电量，经过软件较验后作为模拟量输入至中央快速减载功能，用于FLS快速减载计算。这些测量值通过I/O单元采集或者直接通过SCADA获取。
在电网正常稳定运行情况下，FLS系统不断检查电气岛拓扑结构中是否有变更发生。一旦变更发生，比如某台发电机退出运行，快速减载系统便开始检查所有独立的电气岛拓扑结构，计算每个电气岛的电能平衡。如果某个电气岛其中一个负荷超出可用电能，则切断此超载负荷。针对每个处在稳态下的电气岛，FLS系统不断地监视其中的发电机有效电能。整台发电机停机或失去部分发电容量都会导致快速减载的启动。
一旦由于电网结构的改变（而不是真正的切断命令发送），快速减载初始化完毕，系统便开始计算动态优先快速减载表。计算的输入数据来源于电气岛拓扑结构和若干条母线的负荷优先级表。对于每个具有可快速减载的母线，都会组成这样的负荷优先级表。每个母线的负荷优先级表按照优先级的顺序组成，这些计算是在后台完成的。
从这张负荷优先级表中，得到每个母线的某个优先级的负荷总加。一旦快速减载启动，整个电气岛负荷总加的优先级表也被计算出来。如果能量平衡计算的结论是需要执行快速减载，那么切断的负荷数量也依据能量平衡计算得到。然后，这个数量会与电气岛的负荷总加优先级表的内容进行比较。由此产生的快速减载命令会发送到和这些负荷实际连接的操作单元。
2系统特点
2.1硬件结构简单、可靠，配置灵活。
系统主要硬件是ABB可编程控制器ACM和远程模块SI/O。ACM模块包括CPU，通讯模块，电源模块及附件。SI/O包括从开关量，模拟量I/O到设计模块，SOE模块和安全模块。模块可带电插拔，在线调整配置。当通讯失去时，还能保证所有输入输出都设定在予定义的值内或保持当前值不动。模块可扩展、灵活配置。
快速减载使用网络中至少2秒前的负荷潮流数据，这样当数据来自于已发生故障的网络和不稳定的网络时，可以避免使用错误数据来快速减载。
2.2动作优先级随需要由调度员输入。
系统最多可以使用个优先级。对于每个负荷，调度员可以定义所有优先级。第个优先级则由不能切断的负荷和无法切断的负荷来使用。针对于每个可切断选项被激活的负荷而言，中央控制中心的调度员都可以更改优先级，并且可以启动或关闭减载功能。
2.3动作响应快。
从供电源断路器跳闸开始，读取任一个区域控制器的数字量输入，发出减载命令，到特定区域控制器输出的切负荷命令到对应开关的跳闸回路之间经过的时间为到毫秒。
2.4减载方案的自适应设计。
较前的减载方案都是事先制定好的，没有充分考虑到实际系统的特征和拓扑结构，也没有考虑到系统运行中具体故障的大小，往往会造成过切或欠切现象。FLS系统基于新的自适应的快速减载方案，根据供电系统的状况进行统筹考虑，能实现减载后的最优化效果。
实际应用
1系统网络结构
图2为某炼油厂快速减载系统实际应用网络结构图，FLS的核心单元中央控制器（ACM）安装在该厂供电中枢地点35kV配电中心，远程I/O单元（S）则分布在各区域变，中央控制器通过采用光纤链路模块的双光纤Profibus-DP环形网络与各远程I/O单元连接。该光缆独立敷设，不与SCADA或保护用光缆共用。
2系统启动判据
该炼油厂有两路进线电源引自外部电网，内部配置有3台自备发电机组，但由于发电容量较小，全部开机时也远不能满足全厂一半负荷得需求，因此确定采用靠备自投的整体配合并辅以FLS快速减载来实现避免全厂断电事故发生的方案。
FLS快速减载系统的作用是在两条线路均停电时起动，以保证重要负荷的运行。当全厂供电从正常的外线路双电源或单电源供电方式变为两条线路均突然跳闸而完全靠厂内自备发电机时，立即起动FLS进行快速减负荷。
图2某炼厂FLS网络结构把判断两条进线均跳开而发电机孤网运行作为FLS的触发启动判据。
3动作优先级
当厂外供电系统故障，导致发电机孤网运行且发电机出力不足以维持系统周波、电压时，必须从生产、安全的方面全面权衡，以保厂用电、公用工程及消防等重要负荷为目的，确定快速切负荷的顺序和必保的重要负荷。以下是某炼厂的快切负荷顺序，根据发电机出力情况将可切除的负荷分为4级（或4轮）实现，第1级最早动作切除，第4级最后动作切除。
表1FLS动作优先级顺序结束语
FLS快速减载系统的应用，有效避免了全厂停电事故的发生，减少了由此造成的巨大损失。该系统对规模较大的厂用电系统来说，应用后经济效益会更加明显。
（编自《电气技术》，作者为张明忠、郑国文。）
