周振輝

(云南大唐國(guó)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(jī)組一次調(diào)頻考核案例的解析

周振輝

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

針對(duì)某水電站機(jī)組一次調(diào)頻考核的情況，從一次調(diào)頻動(dòng)作過程、該機(jī)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(dòng)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(dòng)發(fā)電控制；水電機(jī)組；一次調(diào)頻；AGC優(yōu)先

0 前言

云南電網(wǎng)目前總裝機(jī)容量中，水電機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)，而未從整體實(shí)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(duì)機(jī)組發(fā)揮正常的調(diào)頻作用有很大的阻礙，使機(jī)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(duì)云南電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻功能提出了改進(jìn)完善方案，但是，仍有機(jī)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(duì)云南某水電機(jī)組一次調(diào)頻考核的情況，從一次調(diào)頻動(dòng)作過程、該機(jī)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(jī)組在發(fā)生一次調(diào)頻動(dòng)作，但#4機(jī)組實(shí)際有功負(fù)荷變化趨勢(shì)在調(diào)度考核評(píng)價(jià)區(qū)間內(nèi)與一次調(diào)頻要求相反。在該區(qū)間內(nèi)#4機(jī)組理論動(dòng)作積分電量應(yīng)為-0.032 2 MWh，實(shí)際積分電量為0.029 2 MWh。

在一次調(diào)頻動(dòng)作區(qū)間段內(nèi)，頻率變化總趨勢(shì)是一個(gè)開口向下的拋物線，#4機(jī)組實(shí)際有功負(fù)荷變化總趨勢(shì)和頻率變化趨勢(shì)相符合。但在圖1中方框所示區(qū)域，在該時(shí)間段內(nèi)，頻率變化趨勢(shì)仍在升高，但此時(shí)#4機(jī)組有功負(fù)荷卻有一次反方向的錯(cuò)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(píng)價(jià)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，實(shí)際積分電量不滿足要求。

圖1 #4機(jī)組有功負(fù)荷變化異常部分放大圖

3 過程分析

現(xiàn)針對(duì)圖1中方框所示#4機(jī)組有功負(fù)荷異常趨勢(shì)進(jìn)行分析。

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

在調(diào)頻補(bǔ)償功率減少之前，全廠四臺(tái)機(jī)組中，#4機(jī)組實(shí)際有功最低，補(bǔ)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(jī)3 MW的有功基本增加到當(dāng)前負(fù)荷最低的#4機(jī)組上。此次調(diào)節(jié)將#4機(jī)組實(shí)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(bǔ)償功率增大，#4機(jī)組有功再次降低，此后的調(diào)頻補(bǔ)償均正常，后續(xù)這段調(diào)頻調(diào)節(jié)由圖1中的#4機(jī)組有功曲線可清晰看到。

4 控制策略分析

從該水電站#4機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)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(jī)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(bǔ)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(shí)，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(bǔ)償中，隨著頻率變化，當(dāng)實(shí)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(jì)算并對(duì)各機(jī)組分配調(diào)頻補(bǔ)償；而調(diào)速器處也有一次調(diào)頻補(bǔ)償策略，頻差大于0.05 Hz時(shí)也進(jìn)行補(bǔ)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(shí)，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(jī)組調(diào)頻功能動(dòng)作有的機(jī)組調(diào)頻功能不動(dòng)作，一次調(diào)頻量不是均分狀態(tài)。

針對(duì)目前采用的控制策略的局限性，結(jié)合《中國(guó)南方電網(wǎng)自動(dòng)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。基于調(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(shí)，調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)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(jì)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(shí)，調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)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(jì)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(bǔ)償功能由AGC指令實(shí)現(xiàn)，全廠機(jī)組的調(diào)頻補(bǔ)償量由以下公式計(jì)算得出：

式中：f為全廠機(jī)組一次調(diào)頻量；F為系統(tǒng)頻率；FΔ為實(shí)時(shí)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(jī)組額定功率；N為并網(wǎng)機(jī)組臺(tái)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(jì)算的多大一次調(diào)頻量，都應(yīng)均分至投入成組控制的機(jī)組負(fù)荷分配上，除非機(jī)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(jī)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(jī)組在交遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)控制但未投入成組控制時(shí)，一次調(diào)頻動(dòng)作量全部疊加在投入成組控制的機(jī)組上，產(chǎn)生對(duì)單機(jī)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(dòng)作的方案。該方案應(yīng)用于云南大多數(shù)水電機(jī)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(jī)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(dòng)作時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的機(jī)組功率控制并不會(huì)把調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻動(dòng)作拉回來；在全廠AGC負(fù)荷指令有新指令變化時(shí)，各機(jī)組的實(shí)發(fā)總負(fù)荷滿足全廠AGC負(fù)荷指令，此時(shí)按南網(wǎng)考核規(guī)定不考核一次調(diào)頻。

5 結(jié)束語(yǔ)

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(jī)組功率控制已經(jīng)響應(yīng)完成機(jī)組功率控制何時(shí)置于開環(huán)狀態(tài)?何時(shí)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(yàn)證試驗(yàn)檢驗(yàn)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(jī)組參與一次調(diào)頻改進(jìn)方案 [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)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(yàn)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(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)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(wàn)里，何可智.水電廠一次調(diào)頻試驗(yàn)與分析[J].廣西電力，2007，(5)：60-65.

[6] 李陽(yáng)坡，龍?jiān)?，王?jiān).南方電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻性能評(píng)價(jià)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(jī)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(bào)，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(guó)際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司，主要從事水、火電自動(dòng)控制研究工作 (email)zzh9988＠163.com。