淺談苗家壩水電站調(diào)速器功率閉環(huán)改造

達(dá)宏亮　李春瑾

摘 要：自動發(fā)電控制（AGC），是并網(wǎng)發(fā)電廠提供的有償輔助服務(wù)之一，發(fā)電機(jī)組在規(guī)定的出力調(diào)整范圍內(nèi)，跟蹤電力調(diào)度交易機(jī)構(gòu)下發(fā)的指令，按照一定調(diào)節(jié)速率實時調(diào)整發(fā)電出力，以滿足電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率控制要求的服務(wù)?；蛘哒f，自動發(fā)電控制（AGC）對電網(wǎng)部分機(jī)組出力進(jìn)行二次調(diào)整，以滿足控制目標(biāo)要求。文章主要就苗家壩水電站功率閉環(huán)模式對于自動發(fā)電控制（AGC）過程中影響其速率的因素進(jìn)行簡單地分析，重點(diǎn)討論自動發(fā)電控制（AGC）速率的提高方法。

關(guān)鍵詞：水電站；有功調(diào)節(jié)；自動發(fā)電控制（AGC）；速率；方法

苗家壩水電站總裝機(jī)容量270MW，3臺機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)于2014年6月投入運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)選用了南京南瑞公司的SJ-500系列產(chǎn)品，機(jī)組LCU選用美國GE公司生產(chǎn)的RX3i型可編程控制器，控制器以及通信采用冗余設(shè)計，自投運(yùn)以來運(yùn)行穩(wěn)定。

1 改造前工況

由于3臺機(jī)組調(diào)速器在并網(wǎng)后處于“導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)模式”運(yùn)行，AGC程序給出參加AGC機(jī)組有功設(shè)定值，通過機(jī)組LCU自身進(jìn)行PID誤差計算，輸出脈沖，由繼電器開出至調(diào)速器，再由調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行“導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)”，導(dǎo)葉開度模式為開環(huán)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)誤差無法閉環(huán)控制。功率和頻率之間是間接聯(lián)系，并不是直接調(diào)整，導(dǎo)致調(diào)節(jié)速度偏慢，死區(qū)偏大，功率調(diào)節(jié)響應(yīng)速度和調(diào)整精度不能夠滿足電網(wǎng)要求。在機(jī)組AGC投入運(yùn)行后，AGC功率響應(yīng)速率為10%左右，不能滿足電網(wǎng)“兩個細(xì)則”規(guī)定要求（不小于50%）。

為了更好地發(fā)揮水電機(jī)組的調(diào)頻能力，使機(jī)組運(yùn)行中AGC速率滿足電網(wǎng)“兩個細(xì)則”要求，在保留現(xiàn)有監(jiān)控功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模式的基礎(chǔ)上，對機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模式進(jìn)行升級改造。

2 改造技術(shù)要求

3臺機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)改造主要是在保留現(xiàn)有機(jī)組監(jiān)控功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模式的基礎(chǔ)上，增加配合調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)模式，即通過機(jī)組監(jiān)控現(xiàn)地單元將上位機(jī)或觸摸屏下發(fā)的有功設(shè)定值轉(zhuǎn)換成模出量送給調(diào)速器，由調(diào)速器自身根據(jù)該有功設(shè)定值進(jìn)行功率閉環(huán)調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方式，相對原有的機(jī)組LCU中PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，在輸出環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)和反饋環(huán)節(jié)上更簡潔，更直接。監(jiān)控只需將有功設(shè)定值送給調(diào)速器，具體的PID閉環(huán)調(diào)節(jié)由調(diào)速器自身系統(tǒng)完成，監(jiān)控不參與具體的閉環(huán)調(diào)節(jié)，這樣能夠利用調(diào)速器自身在功率模式下良好的調(diào)節(jié)性能，有效提高機(jī)組對有功設(shè)定值的響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度。

3 改造范圍

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)升級改造范圍

3.1.1 硬件增加

（1）監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)LCU需增加1塊模出量模塊（美國GE RX3i PLC）。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)LCU需增加至少4路模出量端子排。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)LCU需完成模出模塊到端子排的配線。

3.1.2 軟件修改

（1）監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)PLC程序修改，增加模出調(diào)節(jié)等功能。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)數(shù)據(jù)庫、畫面以及順控等做相應(yīng)修改。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)觸摸屏程序作相應(yīng)的修改。

3.2 調(diào)速系統(tǒng)升級改造范圍

3.2.1 硬件增加

（1）模擬量輸入通道有1個備用通道，作為“模擬量功率給定”輸入通道使用。

（2）需對PCC基板進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足對開入開出、模入模出模件的增加，增設(shè)相應(yīng)的模擬量隔離模塊，以保證“模擬量功率給定”信號能夠?qū)Φ鹊厮椭琳{(diào)速器柜內(nèi)的兩套PLC內(nèi)。

（3）調(diào)速器柜與機(jī)組LCU柜之間連接電纜，至少需10芯的備用芯以實現(xiàn)上述信號傳輸。

（4）調(diào)速器功率變送器需2塊（1A，100V），保證數(shù)值的準(zhǔn)確性，分別作為A、B套的功率反饋采樣所用。

3.2.2 軟件修改

（1）機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)增加與“調(diào)速器功率模式”調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)的功能。

（2）調(diào)速器人機(jī)界面上開放“功率模式”調(diào)節(jié)參數(shù)，調(diào)速器PCC程序內(nèi)增加“功率模式下”一次調(diào)頻功能，滿足一次調(diào)頻動作時閉鎖功率調(diào)節(jié)。

4 改造后效果

監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)操作員或調(diào)度中心給定的全廠總功率、備用容量的要求以及設(shè)備的實際狀況，自動計算出當(dāng)前水頭下電站的最優(yōu)機(jī)組組合和機(jī)組間的最經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配方案。將全廠總功率分配到運(yùn)行機(jī)組中，AGC功率響應(yīng)速率為76%，調(diào)節(jié)精度穩(wěn)定在死區(qū)500kW范圍內(nèi)。AGC調(diào)節(jié)精度及調(diào)節(jié)速率都滿足電網(wǎng)“兩個細(xì)則”規(guī)定要求。

5 結(jié)束語

自動發(fā)電控制（AGC）著重解決電力系統(tǒng)在運(yùn)行中的負(fù)荷分配問題。電力系統(tǒng)的供電頻率是系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要參數(shù)之一。若總輸出功率與總功率消耗之間失去平衡時，頻率就發(fā)生波動，嚴(yán)重時會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰。電力系統(tǒng)的負(fù)荷是不斷變化的，這種變化有時會引起系統(tǒng)功率不平衡。要保證電能的質(zhì)量，就必須提高自動發(fā)電控制（AGC）調(diào)節(jié)速率和調(diào)節(jié)精度。當(dāng)頻率偏離額定值后，快速調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的出力以使電力系統(tǒng)的有功功率達(dá)到新的平衡，從而使頻率能維持在允許范圍之內(nèi)。只有確保自動發(fā)電控制（AGC）調(diào)節(jié)速率和調(diào)節(jié)精度，才能夠真正保證電網(wǎng)的安全及穩(wěn)定。

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