李善鵬
(龍灘水電開(kāi)發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)
龍灘水電站AGC負(fù)荷調(diào)節(jié)異常探討
李善鵬
(龍灘水電開(kāi)發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)
龍灘水電站作為南方電網(wǎng)重要的調(diào)峰調(diào)頻電廠,其自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的安全性能對(duì)電網(wǎng)及發(fā)電廠的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。對(duì)龍灘電廠一次自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的負(fù)荷異常調(diào)節(jié)情況進(jìn)行了測(cè)試與深入剖析,提出AGC程序的負(fù)荷分配策略,不適用在“造成AGC調(diào)節(jié)異常滿足的條件”工況下運(yùn)行,因此策略需在原有邏輯不變的基礎(chǔ)上針對(duì)該特殊情況作出進(jìn)一步優(yōu)化。
一次調(diào)頻;二次調(diào)頻;自動(dòng)發(fā)電控制;龍灘水電廠
龍灘水電站一期工程安裝7臺(tái)單機(jī)容量700 MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組,由南網(wǎng)總調(diào)直接調(diào)度,在電網(wǎng)系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用的功能。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選用的是南瑞集團(tuán)自動(dòng)控制公司開(kāi)發(fā)的NC2000系統(tǒng),具備自動(dòng)發(fā)電控制(以下簡(jiǎn)稱“AGC”)功能。龍灘水電站調(diào)速器控制系統(tǒng)在實(shí)際中采用開(kāi)度調(diào)節(jié)模式運(yùn)行,通過(guò)機(jī)組計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功率給定進(jìn)行功率閉環(huán)調(diào)節(jié),機(jī)組在執(zhí)行一次調(diào)頻給定與二次調(diào)頻(AGC或手動(dòng)調(diào)節(jié))給定時(shí)的調(diào)節(jié)是二者疊加后進(jìn)行控制輸出的結(jié)果。
2014年10月14日14:01龍灘電廠1~7號(hào)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電態(tài),500 kV I母母線電壓544 kV,系統(tǒng)頻率在49.95 Hz附近上下波動(dòng),致使相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻頻繁動(dòng)作;全廠AGC投入,由于總調(diào)負(fù)荷提升速度較快,6號(hào)機(jī)組開(kāi)機(jī)調(diào)整負(fù)荷到位后投入單機(jī)AGC,此時(shí)1、4、5、6、7號(hào)機(jī)組單機(jī)AGC投入態(tài),2、3號(hào)機(jī)組單機(jī)AGC在退出態(tài);全廠負(fù)荷調(diào)節(jié)到位且一次調(diào)頻復(fù)歸的情況下,人工設(shè)定3號(hào)機(jī)組有功負(fù)荷由540 MW升至600 MW進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移,此期間相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻頻繁動(dòng)作。由于調(diào)度設(shè)定總有功與實(shí)發(fā)值偏差過(guò)大,造成全廠出力由4 250 MW下降至3 950 MW,龍灘電廠側(cè)全廠AGC退出。
(1)二次調(diào)頻調(diào)整到位。最后一次網(wǎng)調(diào)有功設(shè)定值4 200 MW,且全廠負(fù)荷調(diào)節(jié)到位(進(jìn)入全廠調(diào)整死區(qū)35 MW以內(nèi))后,以一次調(diào)頻動(dòng)作為主。若當(dāng)時(shí)有新二次調(diào)頻指令下發(fā),全廠負(fù)荷會(huì)按新網(wǎng)調(diào)有功設(shè)定值重新進(jìn)行分配,一次調(diào)頻動(dòng)作情況下人為手動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)荷引起的偏差將會(huì)被修正,將避免此次AGC調(diào)節(jié)異常的事情發(fā)生。
(2)手動(dòng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷,同時(shí)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作。機(jī)組在手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移負(fù)荷過(guò)程中,同時(shí)相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻頻繁動(dòng)作、復(fù)歸;手動(dòng)調(diào)整的負(fù)荷疊加在一次調(diào)頻動(dòng)作機(jī)組(已下發(fā)至機(jī)組PLC程序執(zhí)行),當(dāng)投AGC且存在手動(dòng)負(fù)荷疊加的機(jī)組一次調(diào)頻復(fù)歸時(shí)(PLC程序仍然在按一次調(diào)頻動(dòng)作之前的有功設(shè)定值調(diào)整其負(fù)荷),其上位機(jī)AGC程序分配值跟蹤實(shí)發(fā)值,造成AGC程序運(yùn)算時(shí)認(rèn)為該分配值(實(shí)際未將人為干預(yù)值計(jì)算進(jìn)去)是機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作的負(fù)荷值,在AGC分配策略中產(chǎn)生了需要彌補(bǔ)的有功設(shè)定值偏差(AGC分配執(zhí)行值)。
(3)手動(dòng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷過(guò)程中,全廠設(shè)定與實(shí)發(fā)值在全廠調(diào)整死區(qū)35 MW以外。機(jī)組在手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移負(fù)荷過(guò)程中,由于全廠設(shè)定值與實(shí)發(fā)值一直保持在全廠調(diào)整死區(qū)35 MW以外,一直滿足負(fù)荷重新分配條件。當(dāng)產(chǎn)生需要彌補(bǔ)的一次調(diào)頻負(fù)荷偏差,在此條件下被AGC程序多次下發(fā)投AGC且一次調(diào)頻復(fù)歸機(jī)組。若當(dāng)時(shí)全廠設(shè)定值與實(shí)發(fā)值在全廠調(diào)整死區(qū)內(nèi),AGC程序并不會(huì)計(jì)算出需要彌補(bǔ)的負(fù)荷偏差,因此產(chǎn)生的負(fù)荷偏差也不會(huì)進(jìn)行多次分配,將避免此次AGC調(diào)節(jié)異常的事情發(fā)生。
(4)4號(hào)機(jī)組一次調(diào)頻持續(xù)動(dòng)作。機(jī)組在手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移負(fù)荷過(guò)程中,4號(hào)機(jī)組一次調(diào)頻持續(xù)動(dòng)作,全廠所有機(jī)組一次調(diào)頻無(wú)法全部復(fù)歸。若當(dāng)時(shí)全廠所有機(jī)組一次調(diào)頻全部復(fù)歸,產(chǎn)生需要彌補(bǔ)的一次調(diào)頻負(fù)荷偏差會(huì)被AGC程序清零,全廠負(fù)荷會(huì)按最后一次網(wǎng)調(diào)有功設(shè)定值進(jìn)行重新分配,將避免此次AGC調(diào)節(jié)異常的事情發(fā)生。
(1)直接原因。全廠負(fù)荷調(diào)節(jié)到位且一次調(diào)頻復(fù)歸的情況下,14:01:34人工設(shè)定3號(hào)機(jī)組有功負(fù)荷由540 MW升至600 MW進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移,此后3號(hào)機(jī)組負(fù)荷開(kāi)始上升,1、5、6、7號(hào)機(jī)組有功設(shè)定值及實(shí)發(fā)隨之下降。此期間,相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作。動(dòng)作期內(nèi),1、5、6、7號(hào)機(jī)組減少的出力總和被作為一次調(diào)頻動(dòng)作的結(jié)果疊加在調(diào)度有功設(shè)定值上。當(dāng)相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作復(fù)歸后,這部分減少的出力參與全廠有功AGC分配執(zhí)行值分配后作用于已經(jīng)投入單機(jī)AGC的相應(yīng)機(jī)組,使其出力繼續(xù)下降,當(dāng)此期間,又發(fā)生相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作,則此次減少的出力總和將繼續(xù)作為一次調(diào)頻動(dòng)作的結(jié)果疊加在調(diào)度有功設(shè)定值上。如此循環(huán)往復(fù),全廠機(jī)組出力不斷下降,直至電廠AGC設(shè)值偏差(210 MW)保護(hù)動(dòng)作,全廠AGC自動(dòng)退出。
(2)間接原因。事件發(fā)生期間,4號(hào)機(jī)組調(diào)速器一次調(diào)頻持續(xù)動(dòng)作,疊加在調(diào)度有功設(shè)定值上的“一次調(diào)頻動(dòng)作結(jié)果”無(wú)法清零,AGC分配策略中產(chǎn)生需要彌補(bǔ)的有功設(shè)定值偏差無(wú)法修正。
(1)對(duì)于正在執(zhí)行一次調(diào)頻的機(jī)組,其全廠有功AGC分配值跟蹤機(jī)組實(shí)發(fā)值,出力變化應(yīng)該是二者疊加的效果。
(2)AGC負(fù)荷分配啟動(dòng)條件主要由以下幾條觸發(fā):①[(網(wǎng)調(diào)或電廠有功設(shè)定+所有機(jī)組一次調(diào)頻引起的負(fù)荷偏差)-(所有未投AGC機(jī)組或投入AGC且一次調(diào)頻動(dòng)作的機(jī)組的實(shí)發(fā)值之和)]與(所有投入AGC且一次調(diào)頻未動(dòng)作機(jī)組的分配值之和)兩者之間的差值大于全廠設(shè)值死區(qū)的1/2。AGC各個(gè)周期里滿足該條件時(shí)就會(huì)啟動(dòng)負(fù)荷分配。②在投入小負(fù)荷分配功能的情況下,如果全廠設(shè)定值與實(shí)發(fā)值小于小負(fù)荷差限(35 MW)時(shí),啟動(dòng)小負(fù)荷分配策略。小負(fù)荷差額以各機(jī)組實(shí)發(fā)值為基準(zhǔn)先依據(jù)機(jī)組的調(diào)節(jié)余量進(jìn)行排序,可調(diào)容量大的先分配,若各機(jī)組實(shí)發(fā)值相同時(shí)機(jī)組號(hào)大的先分配;若各機(jī)組實(shí)發(fā)值均接近可調(diào)范圍限值附近時(shí),1臺(tái)分配不了的余量分配到其他機(jī)組。③在負(fù)荷調(diào)整后期,如果全廠有功無(wú)法進(jìn)入調(diào)整死區(qū)(35 MW),但各臺(tái)機(jī)組已經(jīng)進(jìn)入單機(jī)PID有功調(diào)整死區(qū)(龍灘機(jī)組設(shè)定8 MW),這時(shí)會(huì)啟動(dòng)負(fù)荷后校驗(yàn)功能。策略啟動(dòng)后連續(xù)維持40 s后,啟用小負(fù)荷分配策略進(jìn)行差額分配,直到全廠出力調(diào)整到位。
(3)全廠有功設(shè)定執(zhí)行值(AGC執(zhí)行值)=網(wǎng)調(diào)或電廠有功設(shè)定+所有機(jī)組一次調(diào)頻引起的負(fù)荷偏差。在所有機(jī)組一次調(diào)頻均復(fù)歸的情況下,所有機(jī)組一次調(diào)頻引起的負(fù)荷偏差“清零”,AGC執(zhí)行值=網(wǎng)調(diào)或電廠有功設(shè)定。
(4)一次調(diào)頻動(dòng)作期間負(fù)荷偏差計(jì)算啟動(dòng)的運(yùn)算條件為:全廠AGC投入+二次調(diào)頻復(fù)歸+一次調(diào)頻動(dòng)作+機(jī)組發(fā)電態(tài)。運(yùn)算策略為:滿足條件后AGC的各掃描周期開(kāi)始累積各機(jī)組有功實(shí)發(fā)差值。
(5)全廠機(jī)組一次調(diào)頻復(fù)歸后策略為:當(dāng)全廠機(jī)組一次調(diào)頻復(fù)歸后,所有機(jī)組一次調(diào)頻引起的負(fù)荷偏差將被清零,全廠有功執(zhí)行值修正為調(diào)度或電廠有功設(shè)定值,若此時(shí)滿足全廠分配條件再進(jìn)行一次負(fù)荷重新分配。
利用龍灘電廠的培訓(xùn)工作站及調(diào)試筆記本電腦,搭建了離線模擬調(diào)試環(huán)境,嘗試復(fù)現(xiàn)事件當(dāng)時(shí)的情況。試驗(yàn)過(guò)程中1、2、4號(hào)機(jī)組的AGC投入,3號(hào)機(jī)組的AGC未投入;整個(gè)過(guò)程中4號(hào)機(jī)組的一次調(diào)頻均為動(dòng)作狀態(tài);試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)設(shè)定3號(hào)機(jī)組的實(shí)發(fā)值來(lái)模擬當(dāng)時(shí)的情況;在試驗(yàn)過(guò)程中1、2、3號(hào)機(jī)組均有一次調(diào)頻頻繁動(dòng)作。試驗(yàn)過(guò)程滿足當(dāng)時(shí)第二項(xiàng)所列舉的造成AGC調(diào)節(jié)異常的條件。
6.1 嚴(yán)格執(zhí)行龍灘電廠AGC運(yùn)行管理規(guī)程
全廠AGC投入全廠負(fù)荷調(diào)節(jié)到位的情況下,要求運(yùn)行人員嚴(yán)格執(zhí)行龍灘電廠AGC運(yùn)行管理規(guī)程,禁止在一次調(diào)頻動(dòng)作情況下手動(dòng)調(diào)節(jié)已退出單機(jī)AGC機(jī)組的負(fù)荷;若存在負(fù)荷要求提升速度較快,需開(kāi)、停機(jī)調(diào)整負(fù)荷且機(jī)組一次調(diào)頻頻繁動(dòng)作的特殊工況,需向總調(diào)申請(qǐng)退出龍灘電廠AGC后再進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。
6.2 調(diào)整4號(hào)機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)
2014年10月30日~11月1日,廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院對(duì)龍灘電廠1、2、3、4、5、7號(hào)機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻驗(yàn)證試驗(yàn)(6號(hào)機(jī)組即將進(jìn)行檢修和調(diào)速器改造,暫不進(jìn)行一次調(diào)頻驗(yàn)證試驗(yàn))。首先是東方電機(jī)控制設(shè)備有限公司的專業(yè)技術(shù)人員對(duì)4號(hào)機(jī)組的測(cè)頻模塊進(jìn)行重新校準(zhǔn),然后廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院專業(yè)技術(shù)人員通過(guò)試驗(yàn)對(duì)6臺(tái)機(jī)組調(diào)速器的測(cè)頻精度進(jìn)行校核,測(cè)試出機(jī)組調(diào)速器的綜合固有死區(qū),使機(jī)組一次調(diào)頻的頻率死區(qū)不大于±0.05 Hz。調(diào)速系統(tǒng)測(cè)頻回路校準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果:6臺(tái)機(jī)組測(cè)頻回路誤差在49.900 0~50.100 0 Hz范圍內(nèi)的最大值為+0.000 9 Hz,符合“兩個(gè)細(xì)則”中測(cè)頻回路頻率誤差不大于0.005 Hz的要求。調(diào)速器綜合固有死區(qū)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果:龍灘電廠1、2、3、4、5、7號(hào)機(jī)組調(diào)速器人工死區(qū)均設(shè)置為±0.04 Hz,6臺(tái)機(jī)組一次調(diào)頻的頻率死區(qū)最大為±0.05 Hz,滿足“一次調(diào)頻的頻率死區(qū)不大于±0.05 Hz”的要求。
6.3 AGC控制策略優(yōu)化
經(jīng)與南瑞廠家溝通,針對(duì)人工調(diào)節(jié)方式下一次調(diào)頻引起負(fù)荷變化工況,于2016年2月22日對(duì)AGC調(diào)節(jié)功能進(jìn)行程序優(yōu)化,程序更新后,進(jìn)行了AGC負(fù)荷調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)測(cè)試,確保AGC分配功能正常,避免類(lèi)似情況再次出現(xiàn)。主要相關(guān)程序更新說(shuō)明如下:
(1)對(duì)一次調(diào)頻動(dòng)作信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作的處理。正常情況下機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)間較短,為幾秒到十幾秒的時(shí)間,為避免機(jī)組一次調(diào)頻信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作對(duì)AGC功能產(chǎn)生干擾,增加對(duì)一次調(diào)頻信號(hào)異常動(dòng)作的處理,當(dāng)某臺(tái)機(jī)組一次調(diào)頻信號(hào)持續(xù)動(dòng)作時(shí)間達(dá)到1 min以上時(shí),AGC程序進(jìn)行報(bào)警引起運(yùn)行人員的注意。當(dāng)有機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),簡(jiǎn)報(bào)窗口報(bào)警“X號(hào)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng),AGC報(bào)警”。
(2)優(yōu)化一次調(diào)頻與二次調(diào)頻的協(xié)調(diào)關(guān)系。當(dāng)全廠處于二次調(diào)頻過(guò)程時(shí),忽略一次調(diào)頻的影響,按全廠有功設(shè)定值進(jìn)行分配,直到二次調(diào)頻過(guò)程結(jié)束。當(dāng)全廠二次調(diào)頻過(guò)程結(jié)束后,AGC收到機(jī)組的一次調(diào)頻信號(hào),原程序會(huì)對(duì)一次調(diào)頻引起的負(fù)荷變化量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)累加,并將其加入全廠總有共設(shè)定值以保證AGC不對(duì)一次調(diào)頻的動(dòng)作效果進(jìn)行調(diào)節(jié)。程序修改后,AGC不再對(duì)一次調(diào)頻進(jìn)行任何干預(yù),當(dāng)有機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作信號(hào)后,AGC仍然對(duì)全廠及機(jī)組參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算,但不再對(duì)機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷分配,一切負(fù)荷調(diào)整由一次調(diào)頻進(jìn)行,一次調(diào)頻過(guò)程結(jié)束后,AGC再繼續(xù)對(duì)全廠負(fù)荷進(jìn)行管理。
(3)一次調(diào)頻對(duì)內(nèi)部負(fù)荷轉(zhuǎn)移影響。當(dāng)未投入AGC功能的機(jī)組實(shí)發(fā)值發(fā)生變化時(shí),投入AGC機(jī)組將根據(jù)其余機(jī)組有功實(shí)發(fā)值的變化進(jìn)行補(bǔ)償,此時(shí)如果有機(jī)組一次調(diào)頻信號(hào)動(dòng)作,按以下兩種情況處理:①當(dāng)未投入AGC機(jī)組的負(fù)荷變化是由于人工手動(dòng)改變機(jī)組有功設(shè)定值引起的,此時(shí)認(rèn)為運(yùn)行人員人工對(duì)AGC進(jìn)行干預(yù),此時(shí)以二次調(diào)頻策略為主,忽略一次調(diào)頻動(dòng)作的影響,直到此次二次調(diào)頻過(guò)程結(jié)束。②當(dāng)未投入AGC的機(jī)組的負(fù)荷變化是由于水頭變化或其他原因引起的,此時(shí)不進(jìn)入二次調(diào)頻過(guò)程,以一次調(diào)頻動(dòng)作為主,AGC不對(duì)一次調(diào)頻的結(jié)果及機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行干預(yù),一次調(diào)頻結(jié)束后,AGC再繼續(xù)對(duì)全廠負(fù)荷進(jìn)行管理。
龍灘水電站本次AGC調(diào)節(jié)的異常情況是一種“阻尼效應(yīng)”,即手動(dòng)調(diào)節(jié)未投入AGC機(jī)組負(fù)荷,使得在全廠設(shè)定與實(shí)發(fā)值在全廠調(diào)節(jié)死區(qū)35 MW以外時(shí),AGC程序?yàn)榱藢⒇?fù)荷偏差再次調(diào)整進(jìn)入全廠調(diào)節(jié)死區(qū),進(jìn)行負(fù)荷重新分配的過(guò)程中,全廠相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻頻繁動(dòng)作、復(fù)歸;負(fù)荷分配給AGC投入且一次調(diào)頻未動(dòng)作機(jī)組后,機(jī)組PLC程序雖然開(kāi)始執(zhí)行,但該機(jī)組正好發(fā)生一次調(diào)頻動(dòng)作(AGC程序分配值跟蹤實(shí)發(fā)值),導(dǎo)致AGC程序認(rèn)為原已經(jīng)下發(fā)至機(jī)組PLC程序的負(fù)荷該機(jī)組未執(zhí)行,為了將負(fù)荷偏差再次調(diào)整進(jìn)入全廠調(diào)節(jié)死區(qū),又對(duì)其他機(jī)組進(jìn)行了一次分配;由于“阻尼效應(yīng)”的存在,這種循環(huán)往復(fù)的分配在持續(xù)的被機(jī)組PLC程序執(zhí)行。通過(guò)以上的測(cè)試、分析,AGC程序的負(fù)荷分配策略,不適用在“造成AGC調(diào)節(jié)異常滿足的條件”工況下運(yùn)行,因
此策略需在原有邏輯不變的基礎(chǔ)上針對(duì)該特殊情況作出進(jìn)一步優(yōu)化。
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(責(zé)任編輯 焦雪梅)
Discussion on Abnormal Load Regulation of AGC in Longtan Hydropower Station
LI Shanpeng
(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)
As an important peak and frequency modulation power plant in China Southern Power Grid, the safety performance of Automatic Generation Control (AGC) of Longtan Hydropower Station is vital importance to the safety and stability of Grid and power plant. The abnormal load regulation of AGC in Longtan Hydropower Plant is tested and analyzed, and it believed that the load distribution strategy of AGC is not suitable for operation under the conditions that caused abnormal AGC regulation. So the load regulation of AGC need to be optimized for solving above problem without changing the original logic of load regulation of AGC.
primary frequency modulation; secondary frequency modulation; automatic generation control; Longtan Hydropower Plant
2017- 02- 15
李善鵬(1989—),男,廣西賓陽(yáng)人,助理工程師,主要從事水電站自動(dòng)化檢修、維護(hù)工作.
TV736(267)
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0559- 9342(2017)04- 0058- 03