覃吉波

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

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監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻協(xié)調(diào)配合實現(xiàn)方法

覃吉波

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

根據(jù)國家能源局發(fā)布的DL/T1245—2013《水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)導則》一次調(diào)頻與監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系的要求，針對監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻無法正常協(xié)調(diào)配合的問題，本文論述了在與一次調(diào)頻協(xié)調(diào)配合中，監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)采用有功測值與有功設定值差值在死區(qū)內(nèi)保持10s，監(jiān)控系統(tǒng)自動退出PID調(diào)節(jié)功能的方法解決該問題。

一次調(diào)頻 監(jiān)控系統(tǒng) 功率閉環(huán)調(diào)節(jié) 亭子口水電站

1 工程概況

嘉陵江亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，是嘉陵江干流的控制性骨干水利樞紐工程，開發(fā)任務以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電為主，兼顧航運，并具有攔沙減淤等綜合利用效益。水庫正常蓄水位458m，總庫容40.67億m3，可灌溉農(nóng)田19.48萬hm2，電站裝機容量4×275MW，保證出力187MW～163MW，設計年平均發(fā)電量31.94億kW.h～29.67億kW.h。2013年08月首臺機組并網(wǎng)發(fā)電，2014年05月全部4臺機組并網(wǎng)發(fā)電。

2 監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻的關(guān)系

根據(jù)國家能源局發(fā)布的DL/T1245—2013《水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)導則》(以下簡稱為《技術(shù)導則》)要求，一次調(diào)頻的優(yōu)先級高于監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，當機組在監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)方式下，機組一次調(diào)頻功能應不受監(jiān)控系統(tǒng)影響。一次調(diào)頻與功率閉環(huán)調(diào)節(jié)相互協(xié)調(diào)，其量化關(guān)系為機組帶負荷穩(wěn)定運行，監(jiān)控系統(tǒng)有功功率閉環(huán)調(diào)節(jié)投入、一次調(diào)頻投入，監(jiān)控系統(tǒng)接收來自調(diào)速器的一次調(diào)頻功能投入狀態(tài)、一次調(diào)頻動作信號正常。調(diào)速系統(tǒng)進行頻率階躍擾動，在施加的頻率擾動信號未回到一次調(diào)頻死區(qū)范圍內(nèi)，同時監(jiān)控系統(tǒng)未下發(fā)新的有功功率給定值情況下，機組有功功率穩(wěn)態(tài)值P1應等于：

P1=Pc+PPFC

式中：P1——調(diào)節(jié)穩(wěn)定后機組有功功率； Pc——監(jiān)控系統(tǒng)有功功率給定值； PPFC——一次調(diào)頻有功功率調(diào)節(jié)量。

待一次調(diào)頻調(diào)節(jié)穩(wěn)定后，保持施加的頻率擾動信號不變，監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)給定值不低于5%額定有功功率的擾動量△P，記錄機組負荷調(diào)節(jié)過程，機組有功功率穩(wěn)態(tài)值P2應等于：

P2=Pc+PPFC+△P

有功功率調(diào)節(jié)穩(wěn)定后，將頻率信號恢復至50.0Hz額定值，記錄機組負荷調(diào)節(jié)過程，此時機組有功功率穩(wěn)態(tài)值P2應等于：

P2=Pc+△P

3 監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)

亭子口電站單機最大有功功率為275MW，監(jiān)控系統(tǒng)單機功率閉環(huán)調(diào)節(jié)死區(qū)設定為單機最大有功功率的1%(即2.75MW)。當功率閉環(huán)調(diào)節(jié)功能投入，單機有功測值與單機有功設定值的差值大于有功閉環(huán)調(diào)節(jié)死區(qū)，計算機監(jiān)控系統(tǒng)PID自動對機組有功進行調(diào)節(jié)；當機組有功測值與機組有功設定值的差值在有功閉環(huán)調(diào)節(jié)死區(qū)內(nèi)時，監(jiān)控系統(tǒng)PID停止對機組有功進行調(diào)節(jié)；當功率閉環(huán)調(diào)節(jié)功能退出后，機組有功設定值跟蹤機組有功測值。

圖1

圖1中1號機組有功測值為紅線(橫向)，1號機組有功設定值為藍線(橫向)。圖1中A點1號機組有功測值為218.5MW，1號機組有功設定值為220MW，1號機組有功測值與有功設定值差值為1.5MW，小于單機功率閉環(huán)調(diào)節(jié)死區(qū)，1號機組監(jiān)控系統(tǒng)PID不進行有功調(diào)節(jié)。1號機組在進行一次調(diào)頻與監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)配合試驗時，給1號機組調(diào)速器施加+0.1Hz階躍上擾頻率信號，1號機組調(diào)速器一次調(diào)頻動作，調(diào)速系統(tǒng)將1號機組有功測值降至210MW(如圖1中B點所示)。圖1中B點1號機組有功設定值為220MW，1號機組有功測值與有功設定值差值為10MW，大于單機功率閉環(huán)調(diào)節(jié)死區(qū)，1號機組監(jiān)控系統(tǒng)PID進行有功調(diào)節(jié)，將1號機組有功調(diào)節(jié)至220.6MW時，1號機組監(jiān)控系統(tǒng)PID停止有功調(diào)節(jié)(具體見圖1中C點所示)。當退出1號機組功率閉環(huán)調(diào)節(jié)功能后，1號機組有功設定值跟蹤有功測值(見圖1中D點位置參數(shù))。圖1中A點至D點1號機組有功測值及有功設定值見表1。

表1 1號機有功測值與有功設定值

4 監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻協(xié)調(diào)配合

從圖1中B點至C點看出，機組一次調(diào)頻動作后，機組有功測值與有功設定值的差值大于死區(qū)后，監(jiān)控系統(tǒng)又立即將有功調(diào)節(jié)至測值與設定值的差值死區(qū)范圍內(nèi)，即P1≠Pc+PPFC，而是P1=Pc。此時監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)不滿足《技術(shù)導則》要求，無法完成與一次調(diào)頻的協(xié)調(diào)配合。

為了解決監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻協(xié)調(diào)配合問題，監(jiān)控系統(tǒng)需在PID調(diào)節(jié)中增加一段與一次調(diào)頻配合的PLC程序。該段程序具體功能為監(jiān)控系統(tǒng)進行有功調(diào)節(jié)時，當有功測值與有功設定值之差在死區(qū)范圍內(nèi)保持10s以上時間，如果此時沒有新的有功設定值下發(fā)，監(jiān)控系統(tǒng)退出PID調(diào)節(jié)，但保持監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)功能在投入。當PID調(diào)節(jié)退出后，一次調(diào)頻動作使有功測值發(fā)生變化，有功測值與有功設定值之差大于調(diào)節(jié)死區(qū)，監(jiān)控系統(tǒng)將不再進行有功調(diào)節(jié)。有新的有功設定值下發(fā)，有功PID調(diào)節(jié)功能自動投入，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)收到的有功設定值調(diào)節(jié)有功。具體PLC程序見圖2。

圖2

圖2中各相關(guān)變量描述見表2。圖2的PLC程序說明，如果P_YCTP=1，該程序啟用，否則不啟用該程序。當TEMP_REAL〈P.DEADRAND且P.ENABLE=1且P.FUC=1且P.CURRENT_VALUE≦P.MAX，延時 表2

圖2中相關(guān)描述

圖3

10s。當P_YCTP2.Q=1，將值0賦給變量P.NEW，即PID調(diào)節(jié)功能退出。如果一次調(diào)頻功能退出或者與一次調(diào)頻配合功能退出或者有新的有功設定值下發(fā)，PID調(diào)節(jié)功能自動投入。在機組監(jiān)控系統(tǒng)PLC程序中增加與一次配合程序后，重新進行1號機組一次調(diào)頻與監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)配合試驗。試驗過程見圖3。圖3中A點至D點1號機組有功測值及有功設定值見表3。圖3中，機組有功在A點穩(wěn)定，測值為179.1MW。進行1號機組一次調(diào)頻與監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)配合試驗，給1號機組調(diào)速器施加-0.15Hz階躍下擾頻率信號，1號機組調(diào)速器一次調(diào)頻動作，調(diào)速系統(tǒng)將1號機組有功測值升至B點202.4MW，此時1號機組有功設定值為180MW，1號機組有功測值保持202.4MW不變，即P1=Pc+PPFC，滿足《技術(shù)導則》要求。在B點，1號機組有功設定值為180MW，1號機組有功測值為202.4MW，監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)給定值不低于5%額定有功功率的擾動量△P=13MW，1號機組有功設定值為215MW(即1號機組有功測值P1+有功功率的擾動量△P)，1號機組有功調(diào)節(jié)后測值為215.8MW(即圖3中C點測值)，此時滿足《技術(shù)導則》中P2=Pc+PPFC+△P要求。有功功率調(diào)節(jié)穩(wěn)定后將頻率信號恢復至50.0Hz額定值，1號機組一次調(diào)頻動作信號復歸，1號機組有功測值為203.6MW(見圖3中的D點測值)，此時滿足《技術(shù)導則》中P2=Pc+△P要求。

表3 1號機有功測值與有功設定值

5 結(jié)語

在解決監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻協(xié)調(diào)配合問題時，亭子口水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用監(jiān)控系統(tǒng)有功功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，將機組有功調(diào)整到死區(qū)范圍內(nèi)后，延時10s退出機組PID功能。試驗結(jié)果表明，該方法解決了監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻協(xié)調(diào)配合問題，滿足《技術(shù)導則》中一次調(diào)頻與監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系的要求。

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TK

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2095-1809(2015)06-0043-03

覃吉波(1983-)，男(壯族)，廣西都安縣人，工程師，學士。