某水電站機組運行中遠方增有功指令無效原因分析及改進

唐世戡，余 偉

（五凌電力發(fā)電集控中心，湖南 長沙 410000）

0 引 言

五凌發(fā)電集控中心某水電站安裝4臺同型號250 MW 的混流式水輪發(fā)電機組，機組運行額定水頭128 m。該電站監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科水電科技開發(fā)有限公司的H9000 v4.0 系統(tǒng)，調(diào)速器采用能事達公司MGC3000型調(diào)速器。

本文重點分析該水電站4 號機組開機并網(wǎng)后加負荷過程中，遠方增加有功指令（AGC 成組和單機）無效，有功功率在增加有功命令下達后269 s 維持在98 MW左右這一事件的原因與處理措施，以供參考。

1 事件現(xiàn)象

2019 年6 月某日12:15，電廠1、2 號機組運行，3、4 號機組停備，500 kV 母線頻率在49.94～49.96 Hz 內(nèi)運行，1、2 號機一次調(diào)頻動作頻繁。調(diào)度下令，開4 號機組并網(wǎng)。五凌集控遠程下達開4 號機組并網(wǎng)，有功負荷加至98 MW 后，在約269 s 時間內(nèi)，4 號機一次調(diào)頻動作頻繁，上位機增有功負荷指令無效，負荷一直在維持在98 MW 附近運行。

2 原因分析與改進

2.1 上位機主要報警記錄分析

12:18:34 下達4 號機組開機并網(wǎng)令

12:19:49 4 號機組空轉態(tài) 動作

12:20:06 4 號機組空載態(tài) 動作

12:20:51 4 號機組 GCB 開關804 合閘位置 動作

12:20:58 4 號機組有功8.817 MW，上位機下達有功調(diào)節(jié)令58.8 MW（有功給定）

12:21:19 4 號機組有功57.429 MW，上位機下達有功調(diào)節(jié)令86.8 MW（有功給定）12:21:41 4 號機有功59.086 MW，上位機下達有功調(diào)節(jié)令106 MW（有功給定）

12:22:43 4 號機有功96.67 MW，4 號機組一次調(diào)頻動作（調(diào)速A） 動作

12:23:19 4 號機有功99.391 MW，上位機下達有功調(diào)節(jié)令187.5 MW（有功給定）12:23:45 4 號機有功98.798 MW，上位機下達有功調(diào)節(jié)令210.37 MW（有功給定）12:24:18 4 號機有功97.488 MW，上位機下達有功調(diào)節(jié)令202.86 MW（有功給定）

12:24:18 4 號機有功調(diào)節(jié)超時 動作12:24:31 4 號機有功98.102 MW，上位機單步增有功（脈沖調(diào)節(jié)模式）

12:24:35:432 4 號機有功97.018 MW，4 號機組一次調(diào)頻動作（調(diào)速A） 復歸

12:24:35:992 4 號機 有功97.407 MW，4 號機組一次調(diào)頻動作（調(diào)速A） 動作12:25:00 4 號機有功97.775 MW，上位機下達有功調(diào)節(jié)令202.86MW（有功給定）

12:27:09 4 號機有功98.245 MW，上位機單步增有功（脈沖調(diào)節(jié)模式）

12:27:12 4 號機有功98.02 MW，4 號機組一次調(diào)頻動作（調(diào)速A） 復歸

12:27:12 4 號機組主配動作 動作12:27:46 4 號機有功152.217M W，4 號機投入有功成組，AGC 調(diào)節(jié)正常

監(jiān)控報警分析：從12:28:51 機組并網(wǎng)至12:28:56期間，4 號機組一次調(diào)頻動作頻繁，在12:22:43-12:24:35-12:27:12 時間范圍內(nèi)尤為明顯，持續(xù)動作時間達269 s，期間上位機下達有功給定命令和單步脈沖增加有功負荷，均無效果，在此期間有功負荷一直維持在98 MW 附近。

2.2 調(diào)速器報警記錄分析

調(diào)速器系統(tǒng)報警記錄如圖1 所示。因顯示時間未對時，調(diào)速器時間滯后監(jiān)控系統(tǒng)時間約290 s。

圖1 調(diào)速器系統(tǒng)報警記錄

調(diào)速器報警記錄分析：查看調(diào)速器處于開度模式，調(diào)速器工控機顯示“遠方增加 復歸”和“一次調(diào)頻動作”同時報出，“遠方增加 動作”和“一次調(diào)頻動作 復歸”同時報出。且一次調(diào)頻動作時，調(diào)速器無遠方增加指令持續(xù)約269 s（12:27:33-12:29:25-12:32:02）；一次調(diào)頻動作持續(xù)269 s，在此期間調(diào)速器未執(zhí)行遠方增加導葉開度令；一次調(diào)頻動作復歸后，調(diào)速器立即執(zhí)行遠方操作指令。

2.3 一次調(diào)頻動作后的有功功率、機組頻率、導葉開度分析

12:23:19，4 號機組一次調(diào)頻動作，有功給定187 MW 后4 min 內(nèi)機組有功、頻率、導葉開度情況如下。

（1）一次調(diào)頻動作后近4 min 內(nèi)，機組有功一直維持在98 MW 附近，如圖2 所示。

圖2 一次調(diào)頻動作后4 min 機組有功曲線

（2）一次調(diào)頻動作后近4 min 內(nèi)，機組頻率在49.939～49.95 Hz 波動（一次調(diào)頻死區(qū)±0.05 Hz），如圖3 所示。

（3）一次調(diào)頻動作后近4 min 內(nèi)，機組導葉開度持續(xù)維持在35.7%左右，如圖4 所示。

2.4 結果分析

分析可知，從12:23:19 后269 s 時間內(nèi)，由于機組頻率在49.939～49.95 Hz 波動，調(diào)速器一次調(diào)頻動作時閉鎖了單步脈沖和AGC 遠方增加有功命令，而一次調(diào)頻對增加有功相對于二次調(diào)頻來說貢獻微弱。根據(jù)電廠一次調(diào)頻試驗報告，頻率穩(wěn)定在49.94 Hz 時導葉開度增加僅0.5%，體現(xiàn)在有功數(shù)值上面幾乎可以忽略。因此一次調(diào)頻動作時閉鎖AGC 和上位機有功給定，是導致此次監(jiān)控系統(tǒng)遠方調(diào)功指令無效的直接原因。

圖3 一次調(diào)頻動作后4 min 機組頻率曲線

圖4 一次調(diào)頻動作后4 min 機組導葉開度曲 線

2.5 改進措施

其實水電機組在一次調(diào)頻在動作過程中如果有新的AGC 調(diào)節(jié)命令時，應該立即執(zhí)行AGC 調(diào)節(jié)命令，在執(zhí)行AGC 調(diào)節(jié)時不應受到一次調(diào)頻的干擾，一次調(diào)頻在AGC 調(diào)節(jié)間斷時期應該正常響應。

針對事件現(xiàn)象，結合電廠現(xiàn)狀，通過優(yōu)化調(diào)速器一次調(diào)頻動作閉鎖監(jiān)控調(diào)功功能：一次調(diào)頻閉鎖遠方調(diào)功由原來雙向閉鎖改為同向疊加，反向閉鎖，完成二次調(diào)頻的過程。當一次調(diào)頻動作且頻率低于50 Hz 時，遠方增加有功令有效，且與一次調(diào)頻指令疊加，同時遠方減小有功令閉鎖。相反，當一次調(diào)頻動作且頻率高于50 Hz 時，遠方減小有功令有效，且與一次調(diào)頻指令疊加，同時遠方增加有功令閉鎖[1-3]。

3 結 論

本文提出了某水電站目前存在的AGC 指令和上位機有功給定與一次調(diào)頻配合問題，并提出了優(yōu)化方案，實現(xiàn)了對頻率的無差調(diào)節(jié)，改進后在實際運用中得到了良好的實踐效果。