水電機組一次調(diào)頻考核案例的解析

周振輝

(云南大唐國際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司，云南 開遠(yuǎn) 661600)

科研成果介紹

水電機組一次調(diào)頻考核案例的解析

周振輝

(云南大唐國際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司，云南 開遠(yuǎn) 661600)

針對某水電站機組一次調(diào)頻考核的情況，從一次調(diào)頻動作過程、該機組采用的小負(fù)荷分配、調(diào)速器有功調(diào)節(jié)AGC優(yōu)先控制策略等方面進(jìn)行分析，結(jié)合南方電網(wǎng)自動發(fā)電控制技術(shù)規(guī)范相關(guān)規(guī)定，提出了AGC與一次調(diào)頻控制策略的優(yōu)化方案。

自動發(fā)電控制；水電機組；一次調(diào)頻；AGC優(yōu)先

0 前言

云南電網(wǎng)目前總裝機容量中，水電機組所占比重較大，而且在不斷加大。因此，協(xié)調(diào)好網(wǎng)內(nèi)水電機組一次調(diào)頻和二次調(diào)頻 (AGC)功能，是保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的要求。

而由于水電監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)由不同廠家提供，廠家一般只考慮各自系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，而未從整體實現(xiàn)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的正常協(xié)調(diào)關(guān)系，這對機組發(fā)揮正常的調(diào)頻作用有很大的阻礙，使機組一次調(diào)頻、AGC頻頻出現(xiàn)不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。文獻(xiàn) [1-4]均針對云南電網(wǎng)發(fā)電機組的一次調(diào)頻功能提出了改進(jìn)完善方案，但是，仍有機組頻頻出現(xiàn)一次調(diào)頻與二次調(diào)頻 (AGC)配合不佳的問題。本文針對云南某水電機組一次調(diào)頻考核的情況，從一次調(diào)頻動作過程、該機組采用的小負(fù)荷分配、調(diào)速器有功調(diào)節(jié)AGC優(yōu)先控制策略等方面進(jìn)行分析，結(jié)合規(guī)范規(guī)定，提出了AGC與一次調(diào)頻控制策略的優(yōu)化方案。

1 情況概述

某水電站#4機組在發(fā)生一次調(diào)頻動作，但#4機組實際有功負(fù)荷變化趨勢在調(diào)度考核評價區(qū)間內(nèi)與一次調(diào)頻要求相反。在該區(qū)間內(nèi)#4機組理論動作積分電量應(yīng)為-0.032 2 MWh，實際積分電量為0.029 2 MWh。

在一次調(diào)頻動作區(qū)間段內(nèi)，頻率變化總趨勢是一個開口向下的拋物線，#4機組實際有功負(fù)荷變化總趨勢和頻率變化趨勢相符合。但在圖1中方框所示區(qū)域，在該時間段內(nèi)，頻率變化趨勢仍在升高，但此時#4機組有功負(fù)荷卻有一次反方向的錯誤調(diào)節(jié)，正是由于此次調(diào)節(jié)，造成了在調(diào)度考核評價時間區(qū)間內(nèi)，實際積分電量不滿足要求。

圖1 #4機組有功負(fù)荷變化異常部分放大圖

3 過程分析

現(xiàn)針對圖1中方框所示#4機組有功負(fù)荷異常趨勢進(jìn)行分析。

由圖1可見母線頻率的上升并不是一個穩(wěn)定升高的過程，在升高過程中伴隨著頻繁的波動。在圖1中框所指示的地方，可見母線頻率有一段時間的下降，與此對應(yīng)的調(diào)頻補償功率也減小。全廠調(diào)頻補償功率由-15.293 MW減少至-12.180 MW。

在調(diào)頻補償功率減少之前，全廠四臺機組中，#4機組實際有功最低，補償功率由-15.293 MW減少至-12.180 MW，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)AGC增有功策略，單機3 MW的有功基本增加到當(dāng)前負(fù)荷最低的#4機組上。此次調(diào)節(jié)將#4機組實際有功由396.698 MW增加至410.470 MW左右。調(diào)節(jié)完畢后，由于母線頻率持續(xù)升高，調(diào)頻補償功率增大，#4機組有功再次降低，此后的調(diào)頻補償均正常，后續(xù)這段調(diào)頻調(diào)節(jié)由圖1中的#4機組有功曲線可清晰看到。

4 控制策略分析

從該水電站#4機組一次調(diào)頻動作過程分析可知，監(jiān)控系統(tǒng)的AGC分配程序?qū)⑿》鹊囊淮握{(diào)頻量作為小負(fù)荷進(jìn)行了單機組的負(fù)荷指令分配，造成了一次調(diào)頻不滿足考核規(guī)定要求。

另外，AGC優(yōu)先的有功調(diào)節(jié)策略也是造成以上調(diào)頻補償異常的原因之一。AGC優(yōu)先有功調(diào)節(jié)策略，就是當(dāng)調(diào)速器接收到AGC調(diào)功指令時，優(yōu)先執(zhí)行AGC指令，屏蔽本身的調(diào)頻功能。監(jiān)控系統(tǒng)AGC參與到一次調(diào)頻補償中，隨著頻率變化，當(dāng)實際頻率與50 Hz標(biāo)準(zhǔn)頻率的差值大于0.05 Hz，監(jiān)控系統(tǒng)即開始計算并對各機組分配調(diào)頻補償；而調(diào)速器處也有一次調(diào)頻補償策略，頻差大于0.05 Hz時也進(jìn)行補償。但調(diào)速器有功調(diào)節(jié)策略為AGC優(yōu)先，即當(dāng)接收到AGC調(diào)功指令時，優(yōu)先執(zhí)行AGC指令，屏蔽本身的調(diào)頻功能，導(dǎo)致有的機組調(diào)頻功能動作有的機組調(diào)頻功能不動作，一次調(diào)頻量不是均分狀態(tài)。

針對目前采用的控制策略的局限性，結(jié)合《中國南方電網(wǎng)自動發(fā)電控制 (AGC)技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，提出兩種控制策略優(yōu)化方案：

方案一：完善現(xiàn)有方案?；谡{(diào)速器采用脈沖功率調(diào)節(jié)方式，在監(jiān)控系統(tǒng)未發(fā)脈寬調(diào)節(jié)時，調(diào)速系統(tǒng)的機組功率調(diào)節(jié)最終值由功率設(shè)定值疊加調(diào)速系統(tǒng)計算的一次調(diào)頻功率設(shè)定值形成；在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)脈寬調(diào)節(jié)時，調(diào)速系統(tǒng)的機組功率調(diào)節(jié)最終值仍然由功率設(shè)定值疊加調(diào)速系統(tǒng)計算的一次調(diào)頻功率設(shè)定值形成。故監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)頻補償功能由AGC指令實現(xiàn)，全廠機組的調(diào)頻補償量由以下公式計算得出：

式中：f為全廠機組一次調(diào)頻量；F為系統(tǒng)頻率；FΔ為實時頻率；0.05為調(diào)頻死區(qū)；δ為永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù) (即調(diào)頻系數(shù))；PGe為機組額定功率；N為并網(wǎng)機組臺數(shù)。

AGC程序應(yīng)該在一次調(diào)頻處理上，不考慮小負(fù)荷分配，即不管計算的多大一次調(diào)頻量，都應(yīng)均分至投入成組控制的機組負(fù)荷分配上，除非機組負(fù)荷指令到了上下限與振蕩區(qū)等特殊值，以此可避免因小負(fù)荷分配導(dǎo)致一次調(diào)頻量分配至各機組指令的不準(zhǔn)確而受到的調(diào)度考核。

另外，在調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)該不考慮是否交監(jiān)控系統(tǒng)控制功率，調(diào)速系統(tǒng)的一次調(diào)頻功能均應(yīng)為遠(yuǎn)方設(shè)定疊加一次調(diào)頻量方式，而不因調(diào)速系統(tǒng)交遠(yuǎn)方控制后即屏蔽一次調(diào)頻功能等待監(jiān)控系統(tǒng)的一次調(diào)頻修正，以防止機組在交遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)控制但未投入成組控制時，一次調(diào)頻動作量全部疊加在投入成組控制的機組上，產(chǎn)生對單機的一次調(diào)頻修正量不正確的可能性。

方案二：AGC優(yōu)先于一次調(diào)頻動作的方案。該方案應(yīng)用于云南大多數(shù)水電機組上，其控制策略為：全廠AGC負(fù)荷指令在未變化后約40秒，監(jiān)控系統(tǒng)的機組功率控制已經(jīng)響應(yīng)完成置于開環(huán)狀態(tài)，在調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻動作時監(jiān)控系統(tǒng)的機組功率控制并不會把調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻動作拉回來；在全廠AGC負(fù)荷指令有新指令變化時，各機組的實發(fā)總負(fù)荷滿足全廠AGC負(fù)荷指令，此時按南網(wǎng)考核規(guī)定不考核一次調(diào)頻。

5 結(jié)束語

方案二因要考慮AGC與一次調(diào)頻的協(xié)調(diào)配合多方面細(xì)節(jié)問題，不容易做的完善，如：機組功率控制已經(jīng)響應(yīng)完成機組功率控制何時置于開環(huán)狀態(tài)?何時又置于閉環(huán)狀態(tài)?等等。且方案二不是電網(wǎng)優(yōu)先考慮的方案，故推薦完善方案一，并做驗證試驗檢驗其修改的正確性。

[1] 盧勇，賀祥飛，劉友寬，等.云南電網(wǎng)水電機組參與一次調(diào)頻改進(jìn)方案 [J].電力系統(tǒng)自動化，2006，30(21)：86-89.

[2] 盧勇，賀祥飛，劉友寬，等.云南電網(wǎng)一次調(diào)頻試驗工作現(xiàn)狀及策略分析 [A].2008年云南電力技術(shù)論壇優(yōu)秀論文集 [C].2008.

[3] 杜朝波，盧勇，董均宇，等.大朝山水電站機組一次調(diào)頻試驗及其調(diào)速器建模研究 [J].水力發(fā)電，2008，34 (2)：51-53.

[4] 盧勇，劉友寬，趙涓，等.完善云南電網(wǎng)一次調(diào)頻功能研究 [J].云南電力技術(shù)，2005，33(6)：12-17.

[5] 雷亭，盧萬里，何可智.水電廠一次調(diào)頻試驗與分析[J].廣西電力，2007，(5)：60-65.

[6] 李陽坡，龍云，王堅.南方電網(wǎng)發(fā)電機組一次調(diào)頻性能評價方法分析與改進(jìn) [J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2010，4(1)：28-31.

[7] 張江濱，李華，謝輝平.水電機組一次調(diào)頻控制系統(tǒng)分析與功能完善 [J].水力發(fā)電學(xué)報，2009，28(6)：206 -212.

Analysis of the Primary Frequency Regulation Assessment Case of Hydropower Unit

ZHOU Zhenhui
(Yunnan Datang International Power Generation Co.Ltd，Kaiyuan，Yunnan 661600)

This paper discussed primary frequency regulation assessment of certain hydropower unit#4 in Yunnan，and analysed action process of primary frequency regulation，load distribution and AGC of unit，combining with China Southern Power Grid AGC technical specifications related regulations，proposed AGC and primary frequency control strategy optimization.

AGC；hydropower unit；primary frequency regulation；AGC priority

Tv5

B

1006-7345(2014)05-0123-02

2014-03-31

周振輝 (1974)，男，本科，工程師，云南大唐國際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司，主要從事水、火電自動控制研究工作 (email)zzh9988＠163.com。