郝 峰，周 敏

（山西西龍池抽水蓄能電站有限責(zé)任公司，山西省忻州市 035503）

抽水蓄能電站機(jī)組涉網(wǎng)安評試驗

郝 峰，周 敏

（山西西龍池抽水蓄能電站有限責(zé)任公司，山西省忻州市 035503）

抽水蓄能電站在電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行中，主要承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用任務(wù)，機(jī)組的安全可靠對區(qū)域電網(wǎng)有效的電力調(diào)節(jié)控制具有重要作用。按照新機(jī)并網(wǎng)有關(guān)要求，機(jī)組投運前需進(jìn)行相應(yīng)的安全性評價試驗，以考驗機(jī)組的各項性能指標(biāo)滿足電網(wǎng)要求，安全性評價試驗一方面是驗證機(jī)組特性是否滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的條件，同時也是第三方協(xié)助業(yè)主對機(jī)組各項技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)的評價。因此安評試驗對電站機(jī)組轉(zhuǎn)入投產(chǎn)具有重要意義。

抽水蓄能；機(jī)組；安評

0 引言

為貫徹國家電力監(jiān)管委員會及國家電網(wǎng)公司文件精神，提高電能質(zhì)量的控制水平，保證電網(wǎng)及發(fā)電機(jī)組的安全運行，新機(jī)并網(wǎng)前必須進(jìn)行相關(guān)安全性評價試驗，如驗證發(fā)電機(jī)組能夠進(jìn)相運行；發(fā)電機(jī)應(yīng)具有一定的耐振蕩能力，滿足與電網(wǎng)的配合要求，并應(yīng)具備完善的防止振蕩和失步給機(jī)組造成損壞的技術(shù)措施；發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能滿足電網(wǎng)穩(wěn)定運行的要求；發(fā)電機(jī)組必須具備一次調(diào)頻功能，并在電網(wǎng)頻率波動時，能夠自動參與一次調(diào)頻；電網(wǎng)要求機(jī)組配置的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS裝置）應(yīng)能夠正確投入和有效等。

抽水蓄能新機(jī)并網(wǎng)前需進(jìn)行相關(guān)安全性評價試驗，試驗主要內(nèi)容包括： AGC聯(lián)調(diào)試驗、一次調(diào)頻功能試驗、進(jìn)相試驗、PSS試驗、勵磁系統(tǒng)參數(shù)測試、調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)測試、AVC功能試驗。

某抽水蓄能電站機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)：4×300MW，額定水頭600m級，轉(zhuǎn)速500r/min，并網(wǎng)電壓500kV，結(jié)合該電站進(jìn)行的安評試驗，根據(jù)現(xiàn)場試驗情況結(jié)合試驗后數(shù)據(jù)，現(xiàn)將各項試驗情況整理如下：

1 調(diào)速器參數(shù)測試

1.1 試驗?zāi)康?/h3>

調(diào)速系統(tǒng)模型參數(shù)作為電力系統(tǒng)四大模型參數(shù)之一，對于承擔(dān)系統(tǒng)的調(diào)頻、調(diào)峰任務(wù)，維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定和提高電能質(zhì)量都起著重要的作用。開展對發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)實測工作，并通過對調(diào)速器數(shù)學(xué)模型的研究和仿真計算，建立更為準(zhǔn)確的調(diào)速系統(tǒng)的計算模型，以便進(jìn)一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定計算的精度為電力系統(tǒng)安排運行方式提供更為可靠的依據(jù)。本次試驗主要為了考查調(diào)速器性能以及建立穩(wěn)定電力系統(tǒng)計算用水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型并獲取相應(yīng)參數(shù)。

1.2 試驗內(nèi)容及方法

（1）調(diào)速器的響應(yīng)特性試驗（靜態(tài)）。

1）在機(jī)柜端子上輸入50Hz穩(wěn)定信號，模擬機(jī)組并網(wǎng)運行。調(diào)速器投入功率閉環(huán)，進(jìn)行頻率給定階躍試驗，辨識PID各環(huán)節(jié)參數(shù)。

2）調(diào)速器切手動，設(shè)置 bp=0、KD、KP、KI為定值，重復(fù)擾動試驗。

3）調(diào)速器切手動，設(shè)置bp=4%、5%；KD、KP、KⅠ為定值，重復(fù)擾動試驗。

（2）接力器開啟關(guān)閉特性試驗（靜態(tài)）。

1）將開度限制機(jī)構(gòu)置于全開位置，進(jìn)行接力器全開、全關(guān)過程。

2）進(jìn)行接力器指令0－90%－0大階躍。

3）操作緊急停機(jī)電磁閥動作或復(fù)歸，截取記錄接力器在10%～90%行程之間線性過程移動。

4）將開度限制機(jī)構(gòu)置于全開位置，將接力器開到30%，進(jìn)行導(dǎo)葉給定階躍試驗，階躍量分別為正負(fù)1%、2%、5%、10%以及30%。各階躍試驗重復(fù)1次。

5）將開度限制機(jī)構(gòu)置于全開位置，將接力器開到50%，進(jìn)行導(dǎo)葉給定階躍試驗，階躍量分別為正負(fù)1%、2%、5%、10%、20%以及50%。各階躍試驗重復(fù)1次。

6）將開度限制機(jī)構(gòu)置于全開位置，將接力器開到80%，進(jìn)行導(dǎo)葉給定階躍試驗，階躍量分別為正負(fù)1%、2%、5%、10%、20%。各階躍試驗重復(fù)1次。

（3）水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性。

1）先將調(diào)速器的KP、KI、KD分別置于整定值，分別設(shè)置bp=3%、4%、6%；人工死區(qū)設(shè)置為0Hz。

2）在機(jī)柜端子上加上信號源50.00Hz，手動將導(dǎo)葉開度調(diào)至50%，模擬并網(wǎng)信號，切為自動方式運行。

3）將變頻信號源的輸出頻率上升，接力器向關(guān)閉方向移動，當(dāng)接力器行程小于10%時，頻率停止上升，待接力器穩(wěn)定后，以此點作為起始點。降低變頻信號源頻率，每次降低0.1Hz，每次待接力器平穩(wěn)后再進(jìn)行下一次變動，直到接力器行程超過90%，獲得調(diào)速器降頻靜特性。

4）將變頻信號源的輸出頻率下降，接力器向開啟方向移動，當(dāng)接力器行程大于90%時，頻率停止降低，待接力器穩(wěn)定后，以此點作為起始點。升高變頻信號源頻率，每次升高0.1Hz，每次待接力器平穩(wěn)后再進(jìn)行下一次變動，直到接力器行程低于10%時，停止升高頻率，獲得調(diào)速器升頻靜特性。

（4）接力器反應(yīng)時間常數(shù)的測定。

1）調(diào)速器切手動，將接力器行程調(diào)整到50%附近，頻率給定設(shè)定為50Hz。

2）調(diào)速器切自動頻率模式運行，逐次改變頻率給定值50→49.95Hz、50→50.10Hz、50→49.90Hz、50→ 50.15Hz、50→ 49.85Hz、50→ 50.20Hz、50→ 49.80Hz、50→ 50.25Hz、50→ 49.75Hz、50→50.30Hz、50→49.70Hz，重復(fù)上述測試。

3）試驗過程中若發(fā)現(xiàn)接力器行程接近90%或10%，可將調(diào)速器切手動。

4）調(diào)速器手動運行，恢復(fù)調(diào)節(jié)參數(shù)。

（5）機(jī)組甩負(fù)荷試驗（發(fā)電工況下）。

1）機(jī)組先甩25%的額定負(fù)荷，測試記錄試驗過程、試驗現(xiàn)象，確定沒有問題后再進(jìn)行下一次試驗。

2）甩100%額定負(fù)荷，測試記錄試驗過程。

1.3 試驗結(jié)論

機(jī)組甩負(fù)荷試驗歷史數(shù)據(jù)為：在甩50%負(fù)荷時機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至575r/min（1.15倍額定轉(zhuǎn)速），甩滿負(fù)荷時機(jī)組最高轉(zhuǎn)速為630 r/min（1.26倍額定轉(zhuǎn)速），鋼管壓力最大8.7MPa。

2 一次調(diào)頻試驗

2.1 試驗?zāi)康?/h3>

電網(wǎng)頻率是非常重要的電網(wǎng)特征參數(shù)，監(jiān)視和控制電網(wǎng)頻率在規(guī)定范圍內(nèi)變化，是電網(wǎng)調(diào)度的主要任務(wù)之一。一次調(diào)頻對提高整個系統(tǒng)頻率的質(zhì)量至關(guān)重要，可以明顯地提高系統(tǒng)抗功率突變的能力。對系統(tǒng)中相對較大的功率突變，因為一次調(diào)頻的快速響應(yīng)，可以為系統(tǒng)的二次調(diào)頻提供有利的緩沖作用。

2.2 試驗內(nèi)容及步驟

試驗測點包括機(jī)組有功功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度。

試驗儀器：動態(tài)記錄分析儀。

2.2.1 機(jī)組一次調(diào)頻開環(huán)試驗（發(fā)電工況下）

（1）試驗條件：

1）機(jī)組并網(wǎng)運行在發(fā)電狀態(tài)。

2）調(diào)速器其他各項動態(tài)試驗驗收已完畢，滿足相關(guān)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3）機(jī)組具備變負(fù)荷條件，并網(wǎng)運行于某一穩(wěn)定負(fù)荷。調(diào)速器各調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)為正常運行值。

4）將人工頻率死區(qū)設(shè)置為0.1%。

（2）試驗方法：

1）機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)控制和AGC功能切除，將機(jī)組穩(wěn)定運行于 50%負(fù)荷。將調(diào)速器切自動運行，“一次調(diào)頻功能”投入（試驗端子37、38短接）。確認(rèn)機(jī)組穩(wěn)定運行，各項安全措施均已到位的情況下，逐次改變調(diào)速器頻率給定值，測試記錄每一次擾動（±0.25Hz）過程。測試記錄在頻率擾動前開始；每次調(diào)節(jié)穩(wěn)定后進(jìn)行下一次擾動試驗。

2）將調(diào)速器“一次調(diào)頻功能”試驗端子斷開，切換為頻率模式自動運行。重復(fù)記錄擾動過程。

2.2.2 機(jī)組一次調(diào)頻閉環(huán)試驗（發(fā)電工況下）

（1）試驗條件：

1）機(jī)組并網(wǎng)運行在發(fā)電狀態(tài)。

2）調(diào)速器其他各項動態(tài)試驗驗收已完畢，滿足相關(guān)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3）機(jī)組具備變負(fù)荷條件，并網(wǎng)運行于某一穩(wěn)定負(fù)荷。調(diào)速器各調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)為正常運行值。

4）將人工頻率死區(qū)設(shè)置為0。

（2）試驗方法：

監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)組功率閉環(huán)控制或AGC投入，將機(jī)組穩(wěn)定運行于50%負(fù)荷，調(diào)速器自動運行，“一次調(diào)頻功能”開關(guān)投入（試驗端子37、38短接）。確認(rèn)機(jī)組穩(wěn)定運行，各項安全措施均已到位的情況下，逐次改變調(diào)速器頻率給定值，測試記錄每一次擾動（±0.25Hz）過程。測試記錄在頻率擾動前開始，每次調(diào)節(jié)穩(wěn)定后進(jìn)行下一次擾動試驗。

2.3 試驗數(shù)據(jù)

（1）電調(diào)方式下試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 電調(diào)方式下試驗數(shù)據(jù)

（2）現(xiàn)地AGC方式下試驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 現(xiàn)地AGC方式下試驗數(shù)據(jù)

2.4 試驗結(jié)論

機(jī)組的電調(diào)一次調(diào)頻回路為電調(diào)方式和現(xiàn)地AGC方式，速度變動率為5%，調(diào)頻死區(qū)為±0.033Hz，一次調(diào)頻負(fù)荷調(diào)整范圍在0～300MW之間。

3 進(jìn)相試驗

3.1 試驗?zāi)康?/h3>

為提高電網(wǎng)電能質(zhì)量，利用發(fā)電機(jī)組進(jìn)相運行來吸收系統(tǒng)的過剩無功，使系統(tǒng)電壓能夠維持在規(guī)定范圍之內(nèi)是經(jīng)濟(jì)、有效并且確實可行的方法。這種調(diào)壓手段不需要添加附加設(shè)備，充分利用發(fā)電機(jī)組本身的調(diào)壓能力，通過發(fā)電機(jī)組進(jìn)相運行來調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓無論從設(shè)備裝備水平還是從電網(wǎng)運行的角度都是可行的。

抽水蓄能電廠最大的區(qū)別在于具有發(fā)電和抽水可逆式運行的特點，機(jī)組主要工況有發(fā)電、發(fā)電調(diào)相、抽水調(diào)相、拖動機(jī)、停機(jī)等主要工況，試驗的主要目的如下：

（1）確定抽水蓄能電站機(jī)組在發(fā)電和抽水模式下進(jìn)相運行的主要限制因素、進(jìn)相運行能力。

（2）摸清被試機(jī)組在發(fā)電調(diào)相運行時的調(diào)相能力及對電網(wǎng)500kV電壓的調(diào)節(jié)效果和影響。

3.2 試驗原理

通常發(fā)電機(jī)的正常運行狀態(tài)是既向系統(tǒng)輸送有功功率又向系統(tǒng)輸送無功功率，我們稱發(fā)電機(jī)在滯相運行狀態(tài)，這時功率因數(shù)角?為正值。而發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運行指的是發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)發(fā)出有功功率，并從系統(tǒng)吸收無功功率的運行狀態(tài)。此時，功率因數(shù)角?為負(fù)值，發(fā)電機(jī)由滯相運行變?yōu)檫M(jìn)相運行的過程，表現(xiàn)在無功功率由發(fā)出到吸收，一正一反，變化很大，我們就是利用它的這一特點來吸收系統(tǒng)局部的無功過剩，解決電壓偏高問題。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行有各種限制因素，只有確定了這些限制條件，才能保證發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，達(dá)到既不影響機(jī)組有功出力，又能有效調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓水平的目的。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行時，發(fā)電機(jī)定子電壓下降，定子電流增大，靜穩(wěn)定極限下降，動穩(wěn)定性削弱，定子端部鐵芯溫升增加，廠用電電壓降低，勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍等都是制約發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行的限制條件。

3.3 試驗步驟

（1）啟動前從機(jī)組現(xiàn)地控制柜把機(jī)端電壓引入測試儀器，從調(diào)速器電器柜把機(jī)組轉(zhuǎn)速信號接入測試儀，用以分析發(fā)電機(jī)的功角度數(shù)。

（2）選擇發(fā)電工況啟動發(fā)電，根據(jù)發(fā)電機(jī)及水輪機(jī)的運行最優(yōu)特性限制，選擇4個有功負(fù)荷點，分別為120MW、180MW、240MW及300MW，在每個有功負(fù)荷點下維持一定的時間，通過手動調(diào)節(jié)4LCB控制盤上的90R調(diào)節(jié)無功從+20MW到 -20Mvar、-40Mvar、-60Mvar、-80Mvar、-100Mvar、-120Mvar，在每個無功負(fù)荷點觀測發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、500kV母線電壓、發(fā)電機(jī)定子電流、廠用電10kV及400V電壓、定子鐵芯溫度和定子繞組溫度。并查看監(jiān)控系統(tǒng)有無其他報警，如果機(jī)端電壓接近高壓廠用變壓器過壓保護(hù)時則停止吸收無功，并及時調(diào)整無功輸出，待機(jī)端的電壓穩(wěn)定后測試相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。

3.4 試驗結(jié)論

機(jī)組在發(fā)電工況下（廠用電正常方式），在有功功率120MW時的進(jìn)相深度為-116Mvar；在有功功率180MW時的進(jìn)相深度為-116Mvar；在有功功率240MW時的進(jìn)相深度為-100Mvar；在有功功率300MW時的進(jìn)相深度為-84Mvar。

機(jī)組在調(diào)相工況下，機(jī)組的無功調(diào)節(jié)范圍為+50Mvar～-120Mvar。其中遲相狀態(tài)下的無功調(diào)節(jié)受500kV電壓的條件限制；進(jìn)相狀態(tài)下的無功調(diào)節(jié)受廠用電壓的條件限制。

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，機(jī)組進(jìn)相運行深度主要受廠用電壓降低、發(fā)電機(jī)定子電流的限制。試驗結(jié)果表明發(fā)電機(jī)定子鐵芯端部溫度不會影響機(jī)組進(jìn)相運行。

4 AGC試驗

4.1 試驗?zāi)康?/h3>

AGC試驗的目的是為了檢驗電網(wǎng)調(diào)度中心實時控制系統(tǒng)與水輪機(jī)組的計算機(jī)控制系統(tǒng)之間信號傳輸?shù)恼_性；檢驗機(jī)組的負(fù)荷及其他相關(guān)參數(shù)的控制品質(zhì)是否滿足運行要求，確定機(jī)組的AGC負(fù)荷調(diào)度范圍及負(fù)荷變化率，并通過試驗進(jìn)行必要的調(diào)整和優(yōu)化，保證AGC的可靠投運，以充分發(fā)揮抽水蓄能電站在電網(wǎng)中的作用，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

4.2 試驗前提條件

（1）確認(rèn)關(guān)于RTU與調(diào)度間的信息點表中AGC通信點已核對準(zhǔn)確無誤，包括“機(jī)組發(fā)電允許”“機(jī)組發(fā)電投入/退出”及4號機(jī)組負(fù)荷指令。

（2）確認(rèn)信息表中遙信量“機(jī)組發(fā)電允許”“機(jī)組發(fā)電投入/退出”為監(jiān)控系統(tǒng)DO點（通過RTU送調(diào)度），達(dá)到點信息意義正確。

4.3 試驗過程及步驟

AGC的試驗主要分4個階段，即機(jī)組現(xiàn)地AGC試驗、遠(yuǎn)動裝置（RTU）與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）靜態(tài)試驗、遠(yuǎn)動裝置主站系統(tǒng)（EMS，于調(diào)度中心）與SCADA靜態(tài)聯(lián)調(diào)試驗、機(jī)組AGC遠(yuǎn)方動態(tài)聯(lián)調(diào)試驗。

（1）機(jī)組現(xiàn)地AGC試驗，起機(jī)后通過4LCU現(xiàn)地投入AGC功能，并設(shè)定目標(biāo)值300MW，然后再設(shè)定目標(biāo)值150MW，記錄、計算每次試驗的有關(guān)數(shù)據(jù)，主要包括：負(fù)荷設(shè)定速率、負(fù)荷調(diào)整幅度、負(fù)荷響應(yīng)遲延時間、實際負(fù)荷響應(yīng)速率等。

（2）RTU與SCADA的靜態(tài)試驗是在機(jī)組停機(jī)穩(wěn)態(tài)下，通過RTU強制發(fā)出機(jī)組有功目標(biāo)值，查看監(jiān)控系統(tǒng)收到的目標(biāo)值是否一致。

（3）EMS與SCADA的靜態(tài)聯(lián)調(diào)驗是在機(jī)組停機(jī)穩(wěn)態(tài)下，通過調(diào)度中心向電廠RTU發(fā)出機(jī)組有功目標(biāo)值，通過RTU中轉(zhuǎn)后發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)，查看監(jiān)控系統(tǒng)所收到的目標(biāo)值是否一致。

（4）機(jī)組AGC遠(yuǎn)方動態(tài)聯(lián)調(diào)試驗是機(jī)組現(xiàn)地AGC功能投入后起機(jī)帶155MW有功，由調(diào)度中心發(fā)送目標(biāo)值240MW，負(fù)荷調(diào)整穩(wěn)定后發(fā)送目標(biāo)值100MW，在這期間觀察機(jī)組負(fù)荷的跟蹤性能，并記錄與現(xiàn)地AGC試驗相同的數(shù)據(jù)。

4.4 試驗數(shù)據(jù)

（1）機(jī)組實際調(diào)整速率：上升約為86MW/min，下降約為82MW/min。

（2）遠(yuǎn)動裝置（RTU）與EMS（省調(diào)）測試報告見表3。

表3 遠(yuǎn)動裝置（RTU）與EMS（省調(diào)）測試報告

（3）遠(yuǎn)動裝置（RTU）與SCADA測試報告見表4。

表4 遠(yuǎn)動裝置（RTU）與SCADA測試報告

（4）EMS系統(tǒng)（省調(diào)）與SCADA靜態(tài)聯(lián)調(diào)報告見表5。

表5 EMS系統(tǒng)（省調(diào)）與SCADA靜態(tài)聯(lián)調(diào)報告

（5）機(jī)組AGC遠(yuǎn)方動態(tài)聯(lián)調(diào)報告見表6。

表6 機(jī)組AGC遠(yuǎn)方動態(tài)聯(lián)調(diào)報告

遠(yuǎn)方AGC上升、下降調(diào)節(jié)曲線分別見圖1、圖2。

圖1 遠(yuǎn)方AGC上升調(diào)節(jié)曲線

圖2 遠(yuǎn)方AGC下降調(diào)節(jié)曲線

4.5 試驗結(jié)論

在遠(yuǎn)方AGC方式下，分別進(jìn)行了160MW升至240MW、240MW降至100MW負(fù)荷調(diào)節(jié)試驗，負(fù)荷響應(yīng)時間小于10s，動態(tài)偏差小于2%，靜態(tài)偏差小于1%。試驗表明機(jī)組AGC負(fù)荷遠(yuǎn)控功能正常，調(diào)節(jié)范圍在153～300MW之間，調(diào)節(jié)穩(wěn)定性良好。

5 勵磁系統(tǒng)參數(shù)測試

5.1 試驗?zāi)康?/h3>

發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定性都有顯著的影響。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算中采用不同的勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)，其計算結(jié)果會產(chǎn)生較大的差異。因此需要能正確反映實際運行設(shè)備運行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)，使得計算結(jié)果真實可靠。通過對發(fā)電機(jī)、勵磁和調(diào)速系統(tǒng)模型和參數(shù)進(jìn)行測試，為系統(tǒng)穩(wěn)定分析及電網(wǎng)日常生產(chǎn)調(diào)度提供準(zhǔn)確的計算數(shù)據(jù)，是保證電網(wǎng)安全運行和提高勞動生產(chǎn)率的有效措施，具有重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 試驗項目及方法

（1）空負(fù)荷特性試驗：調(diào)整勵磁電流至105%額定電壓，用WFLC電量記錄分析儀測錄轉(zhuǎn)子電流及發(fā)電機(jī)電壓上升和下降的曲線。

（2）發(fā)電機(jī)空負(fù)荷時間常數(shù)測試：采用純比例他勵運行方式，進(jìn)行不大于50%階躍，測試發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時間常數(shù)。

（3）開環(huán)放大倍數(shù)測試：PID環(huán)節(jié)積分退出，比例放大倍數(shù)整定在30倍左右，AVR自動運行。逐步改變給定電壓，調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓從50%至100%額定，記錄發(fā)電機(jī)電壓、轉(zhuǎn)子電壓、給定電壓等值。

逐步改變比例放大倍數(shù)，直至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓出現(xiàn)振蕩。

（4）限幅值測定：進(jìn)行10%的階躍擾動，測試幅值限制。

（5）調(diào)差試驗：通過現(xiàn)地90R增減無功，正調(diào)差時，無功減少，電壓降低，負(fù)調(diào)差時，無功增大，電壓升高，驗證調(diào)差機(jī)型和系數(shù)的精度是否滿足要求。

（6）自勵特性試驗：把主變壓器出口的500kV斷路器斷開，手動合上機(jī)組開關(guān)GCB和換相隔離開關(guān)PRD，勵磁系統(tǒng)采用直流起勵方式（自勵），啟動機(jī)組，待機(jī)端電壓達(dá)到7000V后，勵磁系統(tǒng)自動合上勵磁交流開關(guān)變?yōu)樗麆罘绞?，采用純比例他勵運行方式，進(jìn)行不大于50%階躍，測試發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時間常數(shù)，記錄波形。

6 PSS試驗

6.1 試驗?zāi)康?/h3>

PSS是借助于電壓調(diào)節(jié)器控制勵磁機(jī)的輸出，來阻尼同步發(fā)電機(jī)的功率振蕩以改善機(jī)組功率系統(tǒng)性能，抑制系統(tǒng)低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種系統(tǒng)裝置。通過測量勵磁系統(tǒng)滯后頻率特性、PSS臨界放大倍數(shù)等試驗，確定機(jī)組PSS參數(shù)，并投入運行。通過試驗來測定4號機(jī)組PSS對自身閉環(huán)內(nèi)的低頻振蕩的抑制作用以及電網(wǎng)中區(qū)域性的低頻振蕩的抑制作用，即PSS對于在0.1～2.0Hz內(nèi)的影響。

6.2 試驗項目及步驟

（1）負(fù)載無補償特性測試：發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、帶滿負(fù)荷，功率因數(shù)盡可能高。PSS退出運行，將動態(tài)信號分析儀的白噪聲信號作為PSS的輸出信號，接入到勵磁調(diào)節(jié)器的PSS接入口處，測量發(fā)電機(jī)電壓對于PSS輸出信號迭加點的相頻特性即勵磁系統(tǒng)滯后特性。由于該電站采用東芝提供的勵磁系統(tǒng)，CPU模擬I/O板沒有提供白噪聲的試驗端子迭加點，經(jīng)設(shè)計、電科院、東芝技術(shù)督導(dǎo)討論后，臨時解開SFC信號端子，從SFC的端子上通過頻譜儀加入白噪聲信號（0～4V），如圖3所示，信號從標(biāo)記處加入，經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)將信號衰減100倍以免信號對板件的損壞。

（2）PSS參數(shù)整定計算：

1）發(fā)電機(jī)帶最大負(fù)荷。

2）PSS處于投入運行。

3）緩慢減少發(fā)電機(jī)功率，直到PSS退出，記下PSS退出時的功率即為PSS的退出定值。

圖4 勵磁系統(tǒng)AVR傳遞函數(shù)方框圖

4）緩慢增加發(fā)電機(jī)功率，直到PSS重新投入，記下PSS重新投入時的功率即為PSS的投入定值，如圖4所示。

（3）增益整定：PSS的實際增益取臨界增益的20%～30%。

（4）發(fā)電機(jī)負(fù)荷情況下的PSS（發(fā)電、抽水工況）：在發(fā)電、抽水工況下分別進(jìn)行了3%的階躍擾動。

（5）反調(diào)試驗：在PSS投入的情況下，按照運行時可能出現(xiàn)的最快調(diào)節(jié)速度進(jìn)行機(jī)組有功功率調(diào)節(jié)（300MW↓～250MW↑～300MW），觀察發(fā)電機(jī)無功功率的波動即反調(diào)情況。錄取發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，轉(zhuǎn)子電壓，有功的波形，波形如圖5所示。

圖5 反調(diào)試驗波形圖

6.3 試驗數(shù)據(jù)

PSS參數(shù)整定結(jié)果：TP=1；TP1=0.1；TP2=0.15；TP3=0.08；TP4=0.05；KP=1；PSS自動投退值：45%/40%Sn。

7 AVC試驗

7.1 試驗條件

將RTU與SCADA、RTU與調(diào)度中心之間的開關(guān)量和模擬量主義核對無誤，開關(guān)量能正常傳送且動作正確，模擬量能正常傳送且數(shù)值接收正確。

7.2 本地開環(huán)調(diào)節(jié)

（1）試驗?zāi)康模簻y試AVC裝置參數(shù)配置正確，各種報警、閉鎖功能正常。

（2）試驗要求：確保監(jiān)控系統(tǒng)AVC已退出，監(jiān)控系統(tǒng)不執(zhí)行AVC裝置下發(fā)的無功目標(biāo)設(shè)定值。

（3）試驗過程：

1）按照要求設(shè)置參數(shù)。

2）投入AVC軟件，此時實測500kV電壓為534.5kV，模擬主站下發(fā)電壓目標(biāo)值534.1kV，AVC軟件檢測電壓目標(biāo)值與實測值之間的差值在死區(qū)（0.5kV）范圍內(nèi)，不進(jìn)行調(diào)節(jié)，之后退出AVC軟件。

3）投入AVC軟件，此時實測500kV電壓為534.5kV，模擬主站下發(fā)電壓目標(biāo)值533.9kV，AVC軟件檢測電壓目標(biāo)值與實測值之間的差值超出死區(qū)（0.5kV），AVC軟件開始計算機(jī)組所需無功目標(biāo)，之后退出AVC軟件。

4）設(shè)置機(jī)組電壓Uab為18kV（此值在系統(tǒng)庫內(nèi)強制），投入AVC軟件，此時實測500kV電壓為534.5kV，模擬主站下發(fā)電壓目標(biāo)值533.9kV，AVC軟件開始計算機(jī)組所需無功目標(biāo)，之后退出AVC軟件。

5）設(shè)置機(jī)組電壓Uab為19kV（此值在系統(tǒng)庫內(nèi)強制），投入AVC軟件，AVC軟件報“4號機(jī)高限閉鎖”，此時實測500kV電壓為534.5kV，模擬主站下發(fā)電壓目標(biāo)值541.1kV，AVC軟件由于閉鎖因此不執(zhí)行。再模擬主站下發(fā)電壓目標(biāo)值533.9kV，AVC軟件開始計算機(jī)組所需無功目標(biāo)，之后退出AVC軟件。

6）設(shè)置機(jī)組電壓Uab為17kV（此值在系統(tǒng)庫內(nèi)強制），投入AVC軟件，AVC軟件報“4號機(jī)低限閉鎖”，此時實測500kV電壓為534.5kV，模擬主站下發(fā)電壓目標(biāo)值533.9kV，AVC軟件由于閉鎖因此不執(zhí)行，之后退出AVC軟件。

（4）試驗結(jié)論：AVC裝置參數(shù)配置能滿足要求，各種報警、閉鎖功能能正常工作，本地開環(huán)調(diào)節(jié)試驗成功。

7.3 本地閉環(huán)調(diào)節(jié)

（1）試驗?zāi)康模簻y試AVC裝置能根據(jù)設(shè)定的500kV電壓目標(biāo)值正確計算機(jī)組無功目標(biāo)值并將此目標(biāo)值下發(fā)到監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)此無功目標(biāo)值正確執(zhí)行，最終將500kV電壓調(diào)節(jié)到目標(biāo)值。

（2）試驗要求：確保AVC系統(tǒng)各項保護(hù)參數(shù)在允許范圍內(nèi)，無任何報警信號或閉鎖信號產(chǎn)生；機(jī)組已經(jīng)并網(wǎng)運行。

（3）試驗過程：

1）做好機(jī)組安全措施，如果試驗出現(xiàn)問題能立刻退出AVC調(diào)節(jié)，保證在線期間機(jī)組的安全運行。

2）在AVC裝置中投入AVC軟件。

3）在監(jiān)控系統(tǒng)上投入機(jī)組AVC，此時已具備AVC閉環(huán)調(diào)節(jié)條件。

4）此時實測500kV電壓為530.9kV，模擬主站下發(fā)電壓目標(biāo)值532kV，經(jīng)過2min40s左右實測電壓調(diào)節(jié)到532.2 kV，電壓實測值與目標(biāo)值之差在死區(qū)（0.5kV）范圍內(nèi)，一輪調(diào)節(jié)結(jié)束。

5）再模擬主站下發(fā)電壓目標(biāo)值534kV，經(jīng)過6min10s左右實測電壓調(diào)節(jié)到533.9 kV，電壓實測值與目標(biāo)值之差在死區(qū)（0.5kV）范圍內(nèi)，一輪調(diào)節(jié)結(jié)束，之后退出AVC軟件。

（4）試驗結(jié)論：AVC裝置能根據(jù)設(shè)定的500kV電壓目標(biāo)值正確計算機(jī)組無功目標(biāo)值，監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)此無功目標(biāo)值正確執(zhí)行，最終達(dá)到500kV電壓目標(biāo)值的要求，本地閉環(huán)調(diào)節(jié)試驗成功。

7.4 遠(yuǎn)方開環(huán)調(diào)節(jié)

（1）試驗?zāi)康模簻y試AVC裝置與省調(diào)AVC主站通訊正常，目標(biāo)值能正確下發(fā)。

（2）試驗條件：確保監(jiān)控系統(tǒng)AVC已退出，監(jiān)控系統(tǒng)不執(zhí)行AVC裝置下發(fā)的無功目標(biāo)設(shè)定值。

（3）試驗過程：

1）在AVC當(dāng)?shù)毓δ苌舷掳l(fā)投入指令，使AVC軟件投入運行。

2）省調(diào)下發(fā)500kV西忻線電壓目標(biāo)值533.33kV，在AVC當(dāng)?shù)毓δ苌峡吹轿餍镁€電壓目標(biāo)值顯示533.33kV。

3）省調(diào)下發(fā)500kV西忻線電壓參考值532.80kV，在AVC當(dāng)?shù)毓δ苌峡吹轿餍镁€電壓目標(biāo)值顯示532.80kV。

（4）試驗結(jié)論：AVC裝置能正確接收省調(diào)下發(fā)的電壓目標(biāo)值，遠(yuǎn)方開環(huán)調(diào)節(jié)試驗成功。

7.5 遠(yuǎn)方閉環(huán)調(diào)節(jié)

（1）試驗?zāi)康模簻y試AVC裝置能根據(jù)省調(diào)每5min下發(fā)的500kV西忻線電壓目標(biāo)值正確計算機(jī)組無功目標(biāo)值并將此目標(biāo)值下發(fā)到監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)此無功目標(biāo)值正確執(zhí)行，最終將500kV電壓調(diào)節(jié)到目標(biāo)值。

（2）試驗要求：確保AVC系統(tǒng)各項保護(hù)參數(shù)在允許范圍內(nèi)，無任何報警信號或閉鎖信號產(chǎn)生；機(jī)組已經(jīng)并網(wǎng)運行。

（3）試驗過程：

1）做好機(jī)組安全措施，如果試驗出現(xiàn)問題能立刻退出AVC調(diào)節(jié)，保證在線期間機(jī)組的安全運行。

2）在AVC當(dāng)?shù)毓δ苌舷掳l(fā)投入指令，使AVC軟件投入運行。

3）在監(jiān)控系統(tǒng)上投入機(jī)組AVC，此時已具備AVC閉環(huán)調(diào)節(jié)條件。

連續(xù)運行30min以上，運行數(shù)據(jù)及曲線如表7、圖6所示。

表7 閉環(huán)調(diào)節(jié)試驗運行數(shù)據(jù)記錄表

（4）試驗結(jié)論：從記錄的數(shù)據(jù)和11:30～12:00的電壓曲線圖中可以看出，投入AVC軟件后，AVC裝置能根據(jù)省調(diào)下發(fā)的500kV西忻線電壓目標(biāo)值正確計算機(jī)組無功目標(biāo)值，監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)此無功目標(biāo)值正確執(zhí)行，最終調(diào)節(jié)的500kV電壓與目標(biāo)值在死區(qū)范圍之內(nèi)，滿足調(diào)度電壓要求，遠(yuǎn)方閉環(huán)調(diào)節(jié)試驗成功。

圖6 試驗運行曲線

8 結(jié)束語

當(dāng)前對于大型火電機(jī)組，特別是核電機(jī)組在電網(wǎng)中所占比重越來越大以及風(fēng)能、太陽能等新能源的發(fā)展需求，電網(wǎng)抽水蓄能電站作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)有效的、不可缺少的調(diào)節(jié)工具發(fā)揮著越來越重要的作用，電站對于改善系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)、調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、事故備用、提高電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)和火電（核電）的綜合利用率，減少能源損耗等方面均發(fā)揮了重要作用，因此在保證機(jī)組設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，需要我們從機(jī)組設(shè)備安裝、調(diào)試、試驗、運維等方面進(jìn)行全過程、全方位管控。

[1] 中國電力企業(yè)聯(lián)合會. GB/T 18482—2010，可逆式抽水蓄能機(jī)組啟動試運行規(guī)程. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2] 全國電力監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. GB/T 28566—2012，發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)安全條件及評價. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

郝 峰（1983—），男，大學(xué)本科，工程師，從事抽水蓄能電站機(jī)電管理和生產(chǎn)運維管理。E-mail:feng-hao@sgxy.sgcc.com.cn

周 敏（1985—），女，大學(xué)?？?，助理工程師，從事抽水蓄能電站綜合管理。E-mail:min-zhou@sgxy.sgcc.com.cn

The Safety Evaluation Test Involved in Power Grid about Pumped Storage Power Plant Units

HAO Feng, ZHOU Min
（Shanxi Xilongchi Pumped Storage Power Station Ltd.，Xinzhou 035503, China）

The pumped storage power plant that operate in the security and stability station is mainly responsible to balance the power peaking and valley, to adjust the frequency, to modulate the phase, and for the emergency reserve. The units that are safe and reliable play an important role for the effective regulation and control of regional power grid. According to the related requirements on the new units combined to the grid, the appropriate safety evaluation tests need to be done before the units put into operation to test whether the performance can meet the power requirements. The safety evaluation tests can verify whether the units meet the security stability characteristics of the power grid, but also it is a useful assistant for the unit owners to evaluate the technical indicators and parameters from the perspective of some third party. Therefore the safety evaluation tests is of great importance for the power plant units into production.

pumped storage; units; safety evaluation