淺析亭子口水電廠調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式優(yōu)化

韓歡

嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司 四川蒼溪 628400

1 概述

亭子口水電廠調(diào)速器由長江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司生產(chǎn)制造，型號為：MGC4004PS-D150/63，主配壓閥直徑：150mm，主配壓閥行程：±15mm，工作壓力：6.3MPa，屬于單調(diào)節(jié)型（伺服電機(jī)+比例閥）調(diào)速器。調(diào)速器原調(diào)節(jié)模式為“功率模式”、“開度模式”、“頻率模式”三種，主要運(yùn)行在“功率模式”控制模式下。渝鄂背靠背柔直工程投產(chǎn)后，因同步電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)以及電網(wǎng)規(guī)模產(chǎn)生比較大的變化，西南電網(wǎng)所面臨的風(fēng)險主要為超低頻頻率振蕩風(fēng)險。水電機(jī)組的水錘效應(yīng)及調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)的不適應(yīng)是導(dǎo)致發(fā)生振蕩的根本原因。根據(jù)評審會紀(jì)要相關(guān)建議，明確亭子口4 臺機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)需進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)化工作結(jié)束后，調(diào)速器以“開度模式”為主要調(diào)節(jié)模式運(yùn)行并且原“開度模式”將變換為“大網(wǎng)開度模式”、“小網(wǎng)開度模式”、“孤網(wǎng)模式”，根據(jù)西南電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化而在此三種模式中切換，從而更好的適應(yīng)了西南電網(wǎng)運(yùn)行要求[1]。

2 亭子口電廠滿足的技術(shù)條件和優(yōu)化

2.1 亭子口水電廠機(jī)組調(diào)速器已具備功能

按照《西南電網(wǎng)水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方案評審會紀(jì)要》中所提出的十三項技術(shù)要求，亭子口水電廠機(jī)組調(diào)速器需要具備的功能為：大網(wǎng)以及孤網(wǎng)調(diào)節(jié)模式需要保證有基本向相同的調(diào)節(jié)框圖。大網(wǎng)模式主要按照”頻率偏差+延時”來對自動切換到孤網(wǎng)模式及進(jìn)行判斷，同時還具有手動切換到孤網(wǎng)模式的作用。大網(wǎng)模式和孤網(wǎng)調(diào)節(jié)模式主要使用的是PID 調(diào)節(jié)規(guī)律。調(diào)速器有自動和手動兩種方式對孤網(wǎng)模式進(jìn)行切換。大網(wǎng)模式能夠使用自動和手動的方式切換到孤網(wǎng)模式進(jìn)行運(yùn)行。孤網(wǎng)模式不具備自動返回大網(wǎng)模式。孤網(wǎng)模式可以對上位機(jī)調(diào)節(jié)指令進(jìn)行接受。調(diào)速系統(tǒng)可以對上位機(jī)切換指令進(jìn)行接受。調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行中的模式（主要有開度模式以及頻率模式和功率模式）狀態(tài)信號已經(jīng)輸送到監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 亭子口水電廠調(diào)速器技術(shù)優(yōu)化

2.1.1 硬件優(yōu)化

（1）開關(guān)量輸入：將原“切至開度模式”定義為“遠(yuǎn)方切大網(wǎng)開度模式”；新加“遠(yuǎn)方切小網(wǎng)開度模式”定義。

（2）開關(guān)量輸出：將原“開度模式“定義為“大網(wǎng)開度模式”；新加“小網(wǎng)開度模式”、“孤網(wǎng)模式”定義。

2.1.2 程序邏輯優(yōu)化

（1）在“d_i”子程序中將原“遠(yuǎn)方切開度模式”點(diǎn)定義為“遠(yuǎn)方切大網(wǎng)開度模式”點(diǎn)，增加“遠(yuǎn)方切小網(wǎng)開度模式”點(diǎn)。

（2）在“hmi_in”子程序中將原“現(xiàn)地切開度模式”點(diǎn)定義為“現(xiàn)地切大網(wǎng)開度模式”點(diǎn)；增加“現(xiàn)地切小網(wǎng)開度模式”點(diǎn)。

（3）在“mode”子程序中修改“切開度模式”條件以及“大網(wǎng)開度模式”和“小網(wǎng)開度模式”、“孤網(wǎng)模式”切換邏輯。不管是切換到“大網(wǎng)開度模式”還是切換到“小網(wǎng)開度模式”，調(diào)速器都是開度模式；“大網(wǎng)開度模式”在運(yùn)行中，具有手動切換到“小網(wǎng)開度模式”、“孤網(wǎng)模式”和自動切至“孤網(wǎng)模式”的功能；“小網(wǎng)開度模式”在運(yùn)行中具有手動切換到“大網(wǎng)開度模式”、“孤網(wǎng)模式”和自動切至“孤網(wǎng)模式”的功能；“孤網(wǎng)模式”在運(yùn)行的那個中需要手動將其切換到“大網(wǎng)開度模式”或者手動切至“小網(wǎng)開度模式”的功能[2]。

（4）在“pid_prepare”子程序中添加了“小網(wǎng)開度模式PID”Bp、Kp、Ki、Kd 地址“大網(wǎng)開度模式頻率死區(qū)”地址，“小網(wǎng)開度模式頻率死區(qū)”地址。對于負(fù)載大網(wǎng)開度模式同時一次調(diào)頻沒有投入時對原開度模式PID 進(jìn)行調(diào)用，對于負(fù)載小網(wǎng)開度模式同時一次調(diào)頻沒有投入時對小網(wǎng)開度模式PID 進(jìn)行調(diào)用，孤網(wǎng)模式在運(yùn)行中對原有的孤網(wǎng)PID 進(jìn)行調(diào)用。

（5）在“mode”子程序當(dāng)中進(jìn)行且頻率模式的增添，在自動孤網(wǎng)模式運(yùn)行中將其切換為手動或者電手動的模式運(yùn)行，同時再切回自動模式時，還是能夠保持孤網(wǎng)模式運(yùn)行。

（6）在“d_o”子程序中重新定義了“大網(wǎng)開度模式”，“小網(wǎng)開度模式”，“孤網(wǎng)模式”點(diǎn)。

（7）在“him_out”子程序中重新定義了“大網(wǎng)開度模式”，“小網(wǎng)開度模式”點(diǎn)。

2.1.3 觸摸屏程序優(yōu)化

（1）主頁界面：調(diào)速器運(yùn)行模式中將原“開度模式”定義為“大網(wǎng)開度模式” 地址，增加“小網(wǎng)開度模式”地址、“孤網(wǎng)模式”地址。

（2）給定設(shè)置界面：調(diào)速器模式切換中將原“切開度模式”地址定義為“切大網(wǎng)開度模式”地址，增加“切小網(wǎng)開度模式”地址、“大網(wǎng)開度模式頻率死區(qū)”地址、“小網(wǎng)開度模式頻率死區(qū)”地址。

3 調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)場優(yōu)化改造后調(diào)速器工作模式介紹

3.1 各開度模式適用范圍

大網(wǎng)開度模式，適用于西南-華中交流聯(lián)網(wǎng)。在西南—華中交流聯(lián)網(wǎng)時，機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)在正常并網(wǎng)時自動選用基于開度調(diào)節(jié)的大網(wǎng)模式。小網(wǎng)開度模式，適用于西南-華中直流聯(lián)網(wǎng)。在西南—華中直流聯(lián)網(wǎng)時，機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)在正常并網(wǎng)時自動選用基于開度調(diào)節(jié)的小網(wǎng)模式。孤網(wǎng)模式，適用于機(jī)組帶小地區(qū)運(yùn)行。

3.2 開度模式的相互切換

亭子口調(diào)速器系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化后，由于調(diào)速器調(diào)節(jié)模式發(fā)生了變化，機(jī)組調(diào)速器調(diào)節(jié)模式切換也相應(yīng)的發(fā)生了變化。具體如下：

機(jī)組開機(jī)在空載狀態(tài)時，調(diào)速器調(diào)節(jié)模式為“頻率模式”。

機(jī)組并網(wǎng)后，根據(jù)監(jiān)控設(shè)定調(diào)速器調(diào)節(jié)模式切換為“大網(wǎng)開度模式”、“小網(wǎng)開度模式”以及“功率模式”三種模式中的一種。

機(jī)組調(diào)速器調(diào)節(jié)模式為大網(wǎng)或者小網(wǎng)開度模式時，若頻差超過±0.5Hz，調(diào)速器控制模式將會延時一秒鐘，自動切換至孤網(wǎng)模式。而孤網(wǎng)模式不能自動切換至大網(wǎng)或小網(wǎng)開度模式運(yùn)行。運(yùn)行人員根據(jù)調(diào)令可以通過監(jiān)控系統(tǒng)或者調(diào)速器電調(diào)柜將調(diào)速器控制模式在功率模式、大網(wǎng)開度模式、小網(wǎng)開度模式及孤網(wǎng)模式之間手動切換。

機(jī)組調(diào)速器調(diào)節(jié)模式為功率模式時，若功率差超過規(guī)定值，則自動切換至大網(wǎng)開度模式或者小網(wǎng)開度模式。大網(wǎng)開度模式或者小網(wǎng)開度模式不能自動切換為功率模式，但可以人工切換為功率模式。根據(jù)西南電網(wǎng)規(guī)定，亭子口水電廠機(jī)組并網(wǎng)后調(diào)速器調(diào)節(jié)模式為大網(wǎng)開度模式（西南—華中交流聯(lián)網(wǎng)）或者小網(wǎng)開度模式（西南—華中直流聯(lián)網(wǎng)），功率模式未被使用[3]。

機(jī)組并網(wǎng)狀態(tài)下發(fā)生發(fā)電機(jī)出口斷路器分閘（事故跳閘或正常停機(jī)解列），此時機(jī)組調(diào)節(jié)模式自動變?yōu)椤邦l率模式”。

機(jī)組調(diào)速器調(diào)節(jié)模式切換后，調(diào)速器參數(shù)隨之發(fā)生相應(yīng)改變。調(diào)速器調(diào)節(jié)模式的相互切換如圖1 所示。

圖1 調(diào)速器調(diào)節(jié)模式切換圖

4 結(jié)語

經(jīng)過調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化，相關(guān)參數(shù)發(fā)生了變化，亭子口水電廠調(diào)速器調(diào)節(jié)模式變換為大網(wǎng)開度模式、小網(wǎng)開度模式、孤網(wǎng)模式、功率模式及頻率模式[4]。滿足了西南電網(wǎng)同步運(yùn)行的要求。亭子口水電廠機(jī)組并網(wǎng)后調(diào)速器調(diào)節(jié)模式主要運(yùn)行在大網(wǎng)開度模式（西南華中交流聯(lián)網(wǎng)）或小網(wǎng)開度模式（西南華中直流聯(lián)網(wǎng)），當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，頻差超過±0.5Hz 時，調(diào)速器延時一秒鐘自動切換至孤網(wǎng)模式運(yùn)行。機(jī)組解列后，機(jī)組調(diào)節(jié)模式自動切換為頻率模式。在調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式中，功率模式、大網(wǎng)開度模式、小網(wǎng)開度模式以及孤網(wǎng)模式可以通過人工方式相互切換，同時也會響應(yīng)AGC 下發(fā)的負(fù)荷調(diào)整指令[5-6]。