孔維康

(國網(wǎng)西藏電力有限公司電力科學研究院，西藏 拉薩 850000)

0 引 言

水能發(fā)電具有清潔無污染、廉價、循環(huán)再生等優(yōu)勢。西藏地區(qū)作為三江之源,水能資源豐富，大力開發(fā)水力發(fā)電資源具有重要的價值和深遠意義。西藏地區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)美，高寒缺氧，長期以來冬季電力供應不足，而大力開發(fā)水能資源、光伏發(fā)電等清潔能源對保護西藏生態(tài)環(huán)境和西藏地區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

西藏電網(wǎng)主要能源為水能和光能，至2017年底，水電總裝機容量突破1 550 MW，西藏電網(wǎng)冬季最高負荷沖破1 000 MW。隨著西藏經(jīng)濟的高速發(fā)展，西藏地區(qū)用電負荷越來越多，以及川藏聯(lián)網(wǎng)工程建成，藏電外送，西藏電力調(diào)度面臨嚴峻的考驗。西藏電網(wǎng)電力調(diào)度的智能化，尤其是水電廠調(diào)度的智能化在西藏電網(wǎng)中舉足輕重，因此電網(wǎng)調(diào)度控制水電廠有功出力就要求電廠配備自動發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)實現(xiàn)西藏電網(wǎng)調(diào)度智能化。

1 概 述

西藏電網(wǎng)具有容量小、系統(tǒng)頻率擾動大等特點，并結合國家標準《電網(wǎng)運行規(guī)則》的規(guī)定，制定出了符合西藏電網(wǎng)穩(wěn)定運行的《西藏電網(wǎng)電源并網(wǎng)服務辦法(試行)》規(guī)定，以及藏電調(diào)控〔2016〕542號《國網(wǎng)西藏電力有限公司關于印發(fā)西藏電網(wǎng) AGC與一次調(diào)頻協(xié)調(diào)會議紀要的通知》文件來規(guī)范西藏電網(wǎng)的水電廠AGC性能測試。西藏電網(wǎng)要求機組AGC系統(tǒng)能夠正常調(diào)節(jié)有功，水電廠機組AGC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性及其邏輯正確。

為實現(xiàn)對水電廠機組的遠方AGC控制，對水電廠AGC功能做出以下要求：

AGC系統(tǒng)控制邏輯應有如下：接按調(diào)度指令后能投入廠控AGC功能；調(diào)度側下發(fā)機組負荷設定值到電廠側AGC系統(tǒng)，能進行負荷調(diào)節(jié)。

成組機組分配原則：第一種是有功采用平均分配，第二種是根據(jù)機組優(yōu)先級別來分配機組有功(減少負荷時，優(yōu)先減少優(yōu)先級別低的機組；增加負荷時，優(yōu)先增加優(yōu)先級別高的機組)。

2 技術指標

有功功率設定誤差范圍，全廠有功爬坡速率設定值，水電廠AGC系統(tǒng)的頻率限制環(huán)節(jié)設置區(qū)間。當頻率在限制區(qū)間內(nèi)時，AGC系統(tǒng)會按照區(qū)調(diào)(西藏電網(wǎng)調(diào)度中心簡稱“區(qū)調(diào)”)有功給定值正常調(diào)節(jié)有功；當頻率在限制區(qū)間外時，假設AGC系統(tǒng)的負荷調(diào)節(jié)方向與機組一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)方向同向，則可以疊加調(diào)節(jié)機組有功；如果不同向，則AGC禁止調(diào)節(jié)機組有功，此邏輯以下為“同向疊加，反向閉鎖”。AGC系統(tǒng)測試應滿足上述試驗技術指標(見表1)。

表1 試驗測點

3 試驗條件和安全措施

3.1 試驗條件

AGC系統(tǒng)的廠家調(diào)試已經(jīng)結束，且結果正常。機組具備安全穩(wěn)定運行調(diào)節(jié)負荷的能力，發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)運行正常。調(diào)速控制系統(tǒng)的各種功能經(jīng)過試驗測試合格并且已投入運行，調(diào)節(jié)品質達到要求。正常工況下，AGC系統(tǒng)試驗在60%～100%額定負荷下進行。

3.2 安全措施

(1)參加試驗的機組及測試時間必須征得調(diào)度和電廠有關部門的許可，并辦理有關手續(xù)。

(2)測試期間，電廠側現(xiàn)場參加試驗的電廠技術人員和運行值班人員對測試的安全負責。參加試驗的電廠技術人員和運行人員可以根據(jù)現(xiàn)場情況隨時終止試驗的進行。

(3)測試期間，調(diào)度與電廠之間應保證通訊正常，具備頻繁電話聯(lián)系手段。

4 試 驗

4.1 靜態(tài)開環(huán)特性測試

將AGC系統(tǒng)設置為開環(huán)方式，調(diào)度電廠側AGC系統(tǒng)(監(jiān)控系統(tǒng))收到調(diào)度下發(fā)的負荷指令后，不會對機組實際有功進行調(diào)節(jié)。在AGC系統(tǒng)的各種運行方式下，由調(diào)度部門向水電廠發(fā)送有功調(diào)節(jié)指令，查看電廠側AGC系統(tǒng)收到的指令值與下發(fā)至機組的目標值是否一致。

4.2 動態(tài)閉環(huán)試驗

將AGC系統(tǒng)設置為閉環(huán)方式，電廠側AGC系統(tǒng)(監(jiān)控系統(tǒng))收到負荷指令后，發(fā)給機組。遠方下達設點控制命令后，電廠側控制系統(tǒng)應能立即對相應機組執(zhí)行命令，并不斷向調(diào)度系統(tǒng)上送機組實時有功出力。在命令執(zhí)行前，應進行安全性分析判斷，并采取相應措施；如不符合條件應自動停止執(zhí)行，并將該機組退出遠方可控機組范圍。

測試目標值與實際有功值得出有功誤差值，測試向上/向下控制響應速率(爬坡率測試)是否滿足有功爬坡率設定。

4.3 AGC與一次調(diào)頻的配合試驗

試驗步驟參照《水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)并網(wǎng)運行技術導則》里6.6.1一次調(diào)頻與AGC協(xié)調(diào)性試驗。

試驗詳細內(nèi)容如下：

假設一次調(diào)頻死區(qū)設定為0.2 Hz，AGC系統(tǒng)的頻率限制環(huán)節(jié)設置值為[49.82，50.18]Hz。

(1)AGC投入(網(wǎng)控、閉環(huán))，調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻功能投入，機組模擬頻率和高壓母線頻率階躍50～50.3 Hz，穩(wěn)定后由AGC系統(tǒng)減少有功給定5 MW，同向疊加正常，穩(wěn)定后頻率返回50 Hz。機組一次調(diào)頻與AGC共同進行調(diào)節(jié)，試驗如下所示(見圖1)。

圖1AGC投入，一次調(diào)頻50～50.3Hz，
AGC減5MW，頻率返回50Hz

(2)AGC投入(網(wǎng)控、閉環(huán))，調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻功能投入，機組模擬頻率和高壓母線頻率階躍50～49.7 Hz，穩(wěn)定后由AGC系統(tǒng)增加有功給定5 MW，同向疊加正常，穩(wěn)定后頻率返回50 Hz。機組一次調(diào)頻與AGC共同進行調(diào)節(jié)，試驗如下所示(見圖2)。

(3)AGC投入(網(wǎng)控、閉環(huán))，調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻功能投入，機組模擬頻率和高壓母線頻率階躍50～50.3 Hz，穩(wěn)定后由AGC系統(tǒng)增加有功給定5 MW，反向閉鎖正常，頻率返回50 Hz。機組一次調(diào)頻與AGC共同進行調(diào)節(jié)，試驗如下所示(見圖3)。

圖2 AGC投入，一次調(diào)頻50～49.7 Hz，AGC加5 MW，頻率返回50 Hz

圖3 AGC投入，一次調(diào)頻50～50.3 Hz，AGC加5 MW，頻率返回50 Hz

圖4AGC投入，一次調(diào)頻50～49.7Hz，
AGC減10MW，頻率返回50Hz

(4)AGC投入(網(wǎng)控、閉環(huán))，調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻功能投入，機組模擬頻率和高壓母線頻率階躍50～49.7 Hz，穩(wěn)定后由AGC系統(tǒng)減少有功給定10 MW，反向閉鎖正常，頻率返回50 Hz。機組一次調(diào)頻與AGC共同進行調(diào)節(jié)，試驗如圖所示(見圖4)。

4.4 試驗過程總結

(1)初始狀態(tài)：AGC投入閉環(huán)控制(廠控/省調(diào))，頻率穩(wěn)定在50 Hz，AGC系統(tǒng)將全廠有功指令設置為Pc，全廠實發(fā)功率為Pc。

(2)進行頻率階躍使其超過一次調(diào)頻死區(qū)，一次調(diào)頻動作，動作量為△PPFC，全廠實發(fā)有功從Pc變?yōu)镻1=Pc+△PPFC。此過程中，AGC系統(tǒng)會按照“同向疊加，反向閉鎖”原則，禁止反方向調(diào)節(jié)，在AGC系統(tǒng)給定值仍為Pc的情況下，不會將有功調(diào)回Pc。

(3)AGC系統(tǒng)將全廠有功給定值調(diào)整為P2，分如下4種情況：

若P2>P1，且頻率<50.18 Hz，則AGC會將全廠有功從P1調(diào)整P2。

若P2>P1，且頻率>50.18 Hz，則AGC會禁止增有功調(diào)節(jié)。

若P249.82 Hz，則AGC會將全廠有功從P1調(diào)整P2。

若P2

(4)將頻率返回50 Hz，一次調(diào)頻動作增量△PPFC消失，同時AGC系統(tǒng)進入[49.82，50.18]Hz可調(diào)范圍，會按當前設定值P2進行調(diào)節(jié)，一次調(diào)頻和AGC最后是同時進行調(diào)節(jié)的，最終全廠實發(fā)有功為P2。

5 試驗結論要求

水電廠AGC系統(tǒng)測試期間各個信號動作正確，負荷調(diào)節(jié)能力強，響應速度快。

靜態(tài)開環(huán)測試AGC系統(tǒng)有功上升和下降試驗的AGC總指令和目標負荷的變化誤差滿足有功誤差設定值。

動態(tài)閉環(huán)方式試驗中AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)有功功率速率滿足爬坡速率設定值。

當頻率在限制值區(qū)間內(nèi)時，AGC按照省調(diào)有功給定值正常調(diào)節(jié)有功；當頻率在限制值區(qū)間外時，AGC按照“同向疊加，反向閉鎖”原則調(diào)節(jié)有功。

監(jiān)控系統(tǒng)投入且AGC不投入情況下，監(jiān)控系統(tǒng)將單臺機組有功指令設置為P1，則該機組實發(fā)功率穩(wěn)定為P1，穩(wěn)定之后給定值P1不再起作用。監(jiān)控系統(tǒng)與一次調(diào)頻配合關系滿足《水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)并網(wǎng)運行技術導則》(DL/T 1245—2013)的要求。

6 結 語

通過水電廠AGC試驗過程和方法的分析，為以后開展西藏電網(wǎng)AGC系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗作參考，并規(guī)范發(fā)電企業(yè)按照要求提交合格的試驗波形，更清晰的認識了AGC邏輯功能。