某水電站AGC控制策略優(yōu)化分析

張芯萁，廖偉，唐祥宇

某水電站AGC控制策略優(yōu)化分析

張芯萁，廖偉，唐祥宇

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 615000）

為提高水電站AGC調(diào)節(jié)性能，結(jié)合電廠的實(shí)際需求，在深入分析AGC調(diào)節(jié)過程控制策略的基礎(chǔ)上，分別就AGC與機(jī)組LCU配合、AGC可控上限邏輯判斷、一次調(diào)頻與AGC的配合、機(jī)組振動(dòng)區(qū)分配策略與安控切機(jī)最小功能配合等方面進(jìn)行策略優(yōu)化分析。

水電站；AGC；控制策略；策略優(yōu)化

自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的核心功能之一，其通過控制調(diào)度區(qū)域內(nèi)發(fā)電機(jī)組的有功功率，使發(fā)電功率自動(dòng)跟蹤負(fù)荷變化，維持系統(tǒng)頻率為額定值，維持電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率，以實(shí)現(xiàn)電力供需的實(shí)時(shí)平衡，保障電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。

1 AGC控制策略問題分析

1.1 AGC與機(jī)組LCU配合失調(diào)

2019-05-06T15：16，某電廠一次調(diào)頻動(dòng)作正常，之后電網(wǎng)AGC下發(fā)全廠有功設(shè)定值，由2 124.4 MW設(shè)置為2 205.6 MW，電廠側(cè)AGC設(shè)定值生效并進(jìn)行了AGC分配，且分配正常，但#1機(jī)組有功設(shè)定值未生效，仍維持原設(shè)定值。

后續(xù)分析其原因?yàn)?1機(jī)組本應(yīng)根據(jù)負(fù)荷分配向上穿越振動(dòng)區(qū)，站內(nèi)AGC下發(fā)#1機(jī)組有功設(shè)定值新值為309.6 MW（當(dāng)前值為199.8 MW，一次調(diào)頻動(dòng)作后，實(shí)發(fā)值為2 196 MW，根據(jù)該電廠AGC單機(jī)有功設(shè)值梯度限值參數(shù)為90 MW，在機(jī)組有功實(shí)發(fā)值的基礎(chǔ)上增加90 MW）。由于設(shè)定值變化幅值109.8 MW超過機(jī)組有功閉環(huán)調(diào)節(jié)允許的變化幅值（100 MW），#1機(jī)組有功設(shè)定值未執(zhí)行下發(fā)指令。

1.2 AGC可控上限邏輯判斷問題

2020-07-15T23：01，某電廠因上游梯級電廠泄洪，尾水位上升導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行水頭降低。在AGC無新下發(fā)設(shè)定值情況下，因電廠調(diào)速器為開度調(diào)節(jié)模式，監(jiān)控有功調(diào)節(jié)到位后延時(shí)閉鎖調(diào)節(jié)，導(dǎo)致機(jī)組有功隨機(jī)組水頭下降而減少，從而導(dǎo)致電廠全廠出力偏離計(jì)劃值。運(yùn)行人員為恢復(fù)全廠出力，因此申請退出有功偏差較大機(jī)組的單機(jī)AGC進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。根據(jù)AGC現(xiàn)存控制策略，全廠AGC可控容量上限為投入AGC機(jī)組最大出力與未投入AGC機(jī)組當(dāng)前出力之和，單機(jī)AGC退出后，因其出力小于600 MW，全廠AGC可控容量上限變小，此時(shí)電網(wǎng)側(cè)下發(fā)設(shè)定值超過全廠AGC可控容量上限，導(dǎo)致全廠AGC異常退出。

1.3 一次調(diào)頻與AGC配合問題

某電廠AGC調(diào)節(jié)過程為：監(jiān)控系統(tǒng)接收電網(wǎng)下發(fā)的AGC負(fù)荷調(diào)節(jié)指令，經(jīng)主機(jī)AGC程序運(yùn)算后分配至各投入AGC功能的機(jī)組。機(jī)組有功調(diào)節(jié)由LCU有功PID+調(diào)速器開度模式完成，即LCU程序運(yùn)算后開出有功增、減脈沖至調(diào)速器，調(diào)速器在開度模式下相應(yīng)增、減導(dǎo)葉開度給定，通過調(diào)整導(dǎo)葉開度的方式調(diào)整機(jī)組有功負(fù)荷。

一次調(diào)頻是調(diào)速器系統(tǒng)的基本功能。機(jī)組頻率越過設(shè)定的一次調(diào)頻死區(qū)后，調(diào)速器系統(tǒng)自發(fā)進(jìn)行頻率響應(yīng)調(diào)整機(jī)組有功負(fù)荷，穩(wěn)定機(jī)組頻率直至重新回到一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)內(nèi)。

起初電廠AGC與一次調(diào)頻配合策略為：兩者調(diào)節(jié)量不疊加，AGC指令優(yōu)先。有AGC指令時(shí)退出機(jī)組一次調(diào)頻功能，AGC調(diào)節(jié)結(jié)束后投入機(jī)組一次調(diào)頻功能，機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作期間閉鎖機(jī)組LCU程序運(yùn)算，致使調(diào)頻性能有所欠缺。

1.4 振動(dòng)區(qū)策略與安控切記策略配合不完善

目前AGC安全校驗(yàn)策略中，會在每個(gè)周期對各機(jī)組的分配值進(jìn)行校驗(yàn)。如果分配值小于機(jī)組最小出力則自動(dòng)將該機(jī)組分配值修改配值修改為該機(jī)組最小出力，如果機(jī)組分配值大于機(jī)組最大出力，則自動(dòng)將該機(jī)組分配值修改為該機(jī)組最大出力。

2019-10-24T06：53，當(dāng)該電廠出力超過2 500 MW時(shí)，安控切機(jī)最小限制標(biāo)記啟用。根據(jù)當(dāng)前AGC程序策略，所有切機(jī)機(jī)組的有功分配值需大于等于400 MW，AGC程序邏輯中將所有切機(jī)機(jī)組單機(jī)可調(diào)容量下限調(diào)整至400 MW。機(jī)組AGC有功分配值受此限制，因此立即將#1、#3機(jī)組有功分配值調(diào)整至400 MW，全廠總有功隨著#1、#3機(jī)組有功增加而越限，造成全廠總負(fù)荷與調(diào)度設(shè)定值相差大于200 MW，全廠AGC異常退出。安控切機(jī)最小限制功能啟用前后AGC分配值變化如表1所示。

當(dāng)前AGC程序計(jì)算機(jī)組可調(diào)容量下限的方法沒有綜合考慮機(jī)組振動(dòng)區(qū)與安控切記策略之間的配合關(guān)系。當(dāng)電廠出力超過2 500 MW時(shí)，投切記壓板的機(jī)組單機(jī)最小功率為 400 MW，計(jì)算可調(diào)容量下限為400×5＋20＝2 020 MW。但機(jī)組當(dāng)前水頭的振動(dòng)區(qū)對應(yīng)的機(jī)組出力為304～504 MW，此時(shí)機(jī)組可調(diào)容量最小值應(yīng)取振動(dòng)區(qū)上限值504 MW。由于單機(jī)可調(diào)容量下限的計(jì)算并未考慮振動(dòng)區(qū)的影響，導(dǎo)致上送調(diào)度的全廠出力下限與實(shí)際全廠出力下限不符，導(dǎo)致調(diào)度下發(fā)的設(shè)定值無法分配。安控切機(jī)最小限制功能啟用前后可調(diào)容量上限如表2所示。

表1 安控切機(jī)最小限制功能啟用前后AGC分配值變化

總負(fù)荷/MW#1機(jī)組/MW#2機(jī)組/MW#3機(jī)組/MW#4機(jī)組/MW#5機(jī)組/MW#6機(jī)組/MW 安控切機(jī)最小限制啟用前分配值2 490279569.5285.8239565.5550.2 安控切機(jī)最小限制啟用后分配值2 728400569.5400239566.5550.2

表2 安控切機(jī)最小限制功能啟用前后可調(diào)容量上限

可調(diào)容量上限/MW可調(diào)容量下限/MW 安控切機(jī)最小限制啟用前值3 600120 安控切機(jī)最小限制啟用后計(jì)算值3 6002 020 安控切機(jī)最小限制啟用后正確值3 6002 540

2 AGC控制策略改進(jìn)優(yōu)化

2.1 AGC與機(jī)組LCU配合策略優(yōu)化

主要從以下兩個(gè)方面對AGC設(shè)定值及機(jī)組LCU設(shè)備值變化幅值邏輯進(jìn)行優(yōu)化：①將站內(nèi)AGC的單機(jī)有功設(shè)值梯度限值由90 MW修改為60 MW，同時(shí)將小負(fù)荷分配范圍參數(shù)由90 MW修改為60 MW；②優(yōu)化機(jī)組LCU有功設(shè)定的變化幅值邏輯，將相鄰兩次有功設(shè)定變化幅值不超過100 MW及有功設(shè)定與實(shí)發(fā)值之差大于30 MW的邏輯修改為有功設(shè)定值與有功實(shí)發(fā)值之差小于150 MW，解決了AGC與機(jī)組LCU配合失調(diào)的邏輯缺陷。

2.2 AGC可控上限邏輯判斷優(yōu)化

電網(wǎng)側(cè)未下發(fā)新設(shè)定且退單機(jī)AGC會導(dǎo)致AGC超出可調(diào)容量上限報(bào)警的情況下，可采取退出申請全廠AGC，將各機(jī)組有功人工設(shè)值，使新水頭參與新的開度計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷調(diào)整結(jié)果調(diào)整運(yùn)行方式。

另一方面，可通過完善調(diào)度設(shè)定值越全廠AGC可控容量上限報(bào)警邏輯，例如在報(bào)警值中增加20 MW裕量，給予運(yùn)行人員人為發(fā)現(xiàn)異常之后進(jìn)行干預(yù)的反應(yīng)時(shí)間。

2.3 一次調(diào)頻與AGC協(xié)調(diào)優(yōu)化策略

優(yōu)化策略為：機(jī)組一次調(diào)頻應(yīng)與AGC、監(jiān)控指令相互協(xié)調(diào)，一次調(diào)頻動(dòng)作期間不能閉鎖AGC、監(jiān)控系統(tǒng)指令，當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作期間接到新的AGC、監(jiān)控調(diào)節(jié)指令后，機(jī)組應(yīng)能執(zhí)行新的AGC、監(jiān)控系統(tǒng)指令。為了防止調(diào)節(jié)失控，電廠側(cè)應(yīng)新增在系統(tǒng)頻率偏差較大情況下抑制AGC方向調(diào)節(jié)指令功能，當(dāng)電網(wǎng)頻率低于額定頻率給定門檻時(shí)（0.1 Hz），電廠應(yīng)不執(zhí)行AGC減負(fù)荷指令，當(dāng)電網(wǎng)頻率高于給定門檻時(shí)，電廠應(yīng)不執(zhí)行AGC加負(fù)荷指令。

2.4 振動(dòng)區(qū)策略與安控切記策略配合邏輯完善

通過修改AGC源程序，對源程序進(jìn)行以下優(yōu)化：①由于在高水頭下安控切機(jī)最小限制在振動(dòng)區(qū)范圍內(nèi)，低水頭工況下安控切機(jī)最小限制在振動(dòng)區(qū)范圍外。因此修改切機(jī)機(jī)組的最小出力取值為振動(dòng)區(qū)上限與安控切機(jī)最小限值中的最大值。②在安控切機(jī)最小出力限值功能啟動(dòng)后，且未收到調(diào)度新下發(fā)的設(shè)定值之前，不執(zhí)行AGC設(shè)定值安全校驗(yàn)策略，不自動(dòng)觸發(fā)負(fù)荷重新分配，維持當(dāng)前運(yùn)行方式。接收到新下發(fā)的AGC設(shè)定值后，再根據(jù)新的機(jī)組可調(diào)容量進(jìn)行再分配，分配后重新再啟動(dòng)分配值安全校驗(yàn)。

3 結(jié)語

某電廠在AGC策略優(yōu)化后，經(jīng)在實(shí)際運(yùn)行中觀察，AGC調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性有所增強(qiáng)。當(dāng)然，AGC控制策略的優(yōu)化，不可能解決所有問題，這需要機(jī)械部件的持續(xù)改造才能徹底改善。AGC控制策略的優(yōu)化是結(jié)合電網(wǎng)和電廠的實(shí)際需求，隨著技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)驗(yàn)的積累而逐步完善的過程。希望此次AGC控制策略改進(jìn)過程的分析梳理，能夠?yàn)樗娡刑峁┙?jīng)驗(yàn)借鑒。

［1］常輝，楊紅江，盧亞萌.天生橋一級水力發(fā)電廠AGC控制策略改進(jìn)分析［J］.水電與新能源，2020，34（7）：33-36.

TV736

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.01.067

2095－6835（2021）01－0165－02

張芯萁（1993—），男，重慶人，本科，初級職稱，研究方向?yàn)樗姀S運(yùn)行維護(hù)。

〔編輯：王霞〕