肖云亞

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊寧 835400）

恰甫其海水電站機(jī)組一次調(diào)頻功能優(yōu)化與改進(jìn)

肖云亞

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊寧 835400）

恰甫其海水電站按照行業(yè)規(guī)程及電網(wǎng)的要求，對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻功能存在的問題進(jìn)行核查，并針對(duì)問題進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn)，達(dá)到了規(guī)程和電網(wǎng)的要求，使恰甫其海水電站在西北電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則考核中一次調(diào)頻免受考核。

一次調(diào)頻；優(yōu)化與改進(jìn)

0 引言

電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要任務(wù)之一就是對(duì)頻率進(jìn)行監(jiān)視和控制，使其維持在50 Hz附近的一個(gè)允許范圍內(nèi)。機(jī)組一次調(diào)頻是穩(wěn)定電網(wǎng)頻率最有效且最快的措施，新疆電網(wǎng)隨著大機(jī)組、風(fēng)電、光伏等電源的不斷接入，使得電網(wǎng)頻率控制問題更加突出。為此，2014～2015年新疆電網(wǎng)調(diào)度控制中心（以下簡稱“省調(diào)”）相繼下發(fā)了多個(gè)關(guān)于開展一次調(diào)頻核查與整改的通知文件，恰甫其海水電站針對(duì)文件的各項(xiàng)要求進(jìn)行了對(duì)照核查，并對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行了整改優(yōu)化。

1 恰甫其海水電站機(jī)組與調(diào)速器概述

恰甫其海水電站位于伊犁州鞏留縣境內(nèi)特克斯河干流上，電站總裝機(jī)容量320 MW，單機(jī)容量80 MW，屬大中型電站，在新疆電網(wǎng)主要承擔(dān)基荷、調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用的任務(wù)，電站于2006年建成投產(chǎn)，2007年6月并入新疆主網(wǎng)運(yùn)行。電站機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)選用武漢事達(dá)電氣有限公司生產(chǎn)的DFWT-100-4.0型微機(jī)伺服電機(jī)調(diào)速器，電站機(jī)組于2008年8月委托新疆電科院完成一次調(diào)頻性能測試試驗(yàn)，電站機(jī)組與調(diào)速器自投運(yùn)至今，運(yùn)行正常穩(wěn)定，未進(jìn)行技術(shù)改造。

2 恰甫其海水電站一次調(diào)頻核查發(fā)現(xiàn)的問題

2014年，新疆省調(diào)相繼下發(fā)了《關(guān)于開展新疆電網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻、AGC自查工作的通知》（新省調(diào)度字第 ［2014］32號(hào)）、《關(guān)于持續(xù)做好一次調(diào)頻整改工作的通知》（新省調(diào)調(diào)字第［2014］57號(hào)），按照省調(diào)通知要求，恰甫其海水電站對(duì)各臺(tái)機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)、信號(hào)上傳和與AGC功能調(diào)功配合等進(jìn)行了逐一核查。核查后發(fā)現(xiàn)了較為突出的幾項(xiàng)問題。①一次調(diào)頻投入狀態(tài)、一次調(diào)頻動(dòng)作信號(hào)、調(diào)頻死區(qū)（Hz）、永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)（%）、一次調(diào)頻有功調(diào)節(jié)指令（MW）、機(jī)組實(shí)際有功變化量（MW）等信號(hào)未通過調(diào)速器上傳至電站監(jiān)控系統(tǒng)；②機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作與受AGC調(diào)功或電站監(jiān)控系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)功的影響存在反向調(diào)節(jié)的問題；③在現(xiàn)有的調(diào)速器程序功能下，開展一次調(diào)頻性能模擬試驗(yàn)較為復(fù)雜，工作時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

3 針對(duì)問題的優(yōu)化與改進(jìn)

3.1 增加調(diào)速器通信量上傳監(jiān)控

經(jīng)修改調(diào)速器PLC通信段程序，增加了一次調(diào)頻投退狀態(tài)、一次調(diào)頻動(dòng)作信號(hào)開關(guān)量的送出，同時(shí)將調(diào)速器調(diào)頻死區(qū)、永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)、一次調(diào)頻有功調(diào)節(jié)理論功率和機(jī)組一次調(diào)頻有功調(diào)節(jié)實(shí)際動(dòng)作功率模擬量送出。

（1）一次調(diào)頻投退狀態(tài)判別條件需同時(shí)滿足“負(fù)載”“開度模式”“導(dǎo)葉自動(dòng)”3個(gè)條件之后，判為“一次調(diào)頻功能投入”。即程序變更后如下：

IF（Load AND Ymode AND AUTO）THEN

Freq_differ_priority_TO：=1；

Freq_differ_priority_TO1：=1；

ELSE

Freq_differ_priority_TO：=0；

Freq_differ_priority_TO1：=0；

END_IF；

（2）一次調(diào)頻動(dòng)作信號(hào)判別條件為：在一次調(diào)頻功能投入的狀態(tài)下，當(dāng)機(jī)組頻率與50 Hz的差值大于頻率死區(qū)時(shí)，即動(dòng)作送出。

（3）調(diào)速器調(diào)頻死區(qū)、永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)模擬量直接讀取所設(shè)置參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)送出。

（4）一次調(diào)頻有功調(diào)節(jié)理論功率計(jì)算方法，新增程序如圖1所示。

圖1 一次調(diào)頻有功調(diào)節(jié)理論功率計(jì)算

當(dāng)“一次調(diào)頻動(dòng)作的上升沿”，將機(jī)組功率值Power向Power_before_act賦值1次，即記錄一次調(diào)頻動(dòng)作前的有功功率。

一次調(diào)頻動(dòng)作期間，以Power與Power_before_act做差值運(yùn)算，并由REAL轉(zhuǎn)換為觸摸屏顯示的INT型。

Power_before_act REAL

power_actural_differ INT 400240

（5）一次調(diào)頻有功調(diào)節(jié)實(shí)際動(dòng)作功率計(jì)算方法，新增程序如圖2所示。

圖2 一次調(diào)頻有功調(diào)節(jié)實(shí)際動(dòng)作功率計(jì)算

Power_act_calculated為通過插值運(yùn)算得到的與水頭關(guān)聯(lián)的一次調(diào)頻理論動(dòng)作值，該值乘以-1.0表達(dá)理論動(dòng)作值是帶有方向的，是與一次調(diào)頻頻差Freq_differ_priority的方向是反向的，所以最終得到的Power_act_calculate是實(shí)際方向與一次調(diào)頻頻差相反的實(shí)數(shù)。

power_act_multi是修正系數(shù)，以保證 Power_act_calculate_int與實(shí)際動(dòng)作值基本相符。

Power_act_calculate_int INT 400238

power_act_multi INT 400508

機(jī)組額定容量為80 MW，機(jī)組空載開度至滿發(fā)開度導(dǎo)葉大約動(dòng)作60%（約15%～75%），平均為1.33 MW/1%。bp=3%時(shí)，0.05 Hz的頻差會(huì)使得接力器動(dòng)作3.33%，約為4.42 MW，而由于導(dǎo)葉開度與機(jī)組功率之間的對(duì)應(yīng)并非完全線性的，所以在開度/功率曲線斜率較大的區(qū)間機(jī)組一次調(diào)頻的理論值和實(shí)際值能夠相符，甚至實(shí)際值會(huì)高于理論值，但在接近滿發(fā)時(shí)，由于開度/功率曲線斜率較小，一次調(diào)頻實(shí)際值很難達(dá)到上述理論值，因此可通過調(diào)整修正系數(shù)進(jìn)行修正。

3.2 機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作存在反向調(diào)節(jié)問題的改進(jìn)

通過實(shí)際模擬機(jī)頻進(jìn)行機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在電站監(jiān)控系統(tǒng)有功調(diào)節(jié)閉環(huán)功能投入時(shí)，當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作后機(jī)組功率會(huì)根據(jù)實(shí)際頻率偏差進(jìn)行增減功率，但當(dāng)增減功率越過監(jiān)控系統(tǒng)有功調(diào)節(jié)死區(qū)功率后，將導(dǎo)致功率會(huì)被重新調(diào)整到監(jiān)控系統(tǒng)有功功率目標(biāo)值。在投入AGC功能的情況下，反調(diào)節(jié)的現(xiàn)象仍然存在。為解決機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作反調(diào)節(jié)的問題，經(jīng)省調(diào)多次組織專題會(huì)議討論，最終對(duì)該問題的整改進(jìn)行了明確，并下發(fā)了《關(guān)于開展水電機(jī)組一次調(diào)頻與AGC協(xié)調(diào)整改工作的通知》（電調(diào)函［2014］35號(hào)），根據(jù)要求，恰甫其海水電站主要采取如下措施進(jìn)行整改：

（1）按照電調(diào)函［2014］35號(hào)文件，通過加強(qiáng)運(yùn)行管理，要求運(yùn)行值班人員嚴(yán)格按照文件進(jìn)行監(jiān)控有功調(diào)節(jié)閉環(huán)功能的投退。即：當(dāng)省調(diào)要求投入AGC功能的機(jī)組，現(xiàn)場應(yīng)在投入機(jī)組AGC的同時(shí)投入有功調(diào)節(jié)閉環(huán)功能；對(duì)于省調(diào)未要求投入AGC功能的機(jī)組，現(xiàn)場必須退出機(jī)組有功調(diào)節(jié)閉環(huán)，人為調(diào)整機(jī)組出力時(shí)，可短時(shí)投入有功調(diào)節(jié)閉環(huán)。

（2）引入電網(wǎng)頻率判據(jù)，在監(jiān)控系統(tǒng)增加閉鎖機(jī)組AGC功能調(diào)節(jié)功率的邏輯。

在恰甫其海水電站本地監(jiān)控系統(tǒng)增加閉鎖機(jī)組AGC的功能，即當(dāng)水電站監(jiān)測到電網(wǎng)頻率（調(diào)速器機(jī)端頻率）超過頻率門檻值50±0.08 Hz時(shí)，閉鎖機(jī)組AGC執(zhí)行反向功率調(diào)整指令，頻率恢復(fù)到50±0.06Hz范圍內(nèi)時(shí)，解除對(duì)AGC指令的閉鎖。

1）電網(wǎng)頻率高過頻率門檻值50.08 Hz時(shí)，閉鎖機(jī)組AGC的增有功指令，不允許機(jī)組增加出力，但不閉鎖AGC的減有功指令，允許AGC降低出力，當(dāng)電網(wǎng)頻率低于頻率門檻值50.06 Hz時(shí)，解除對(duì)AGC指令的閉鎖，邏輯原理圖見圖3；

2）電網(wǎng)頻率低過頻率門檻值49.92 Hz時(shí)，閉鎖機(jī)組AGC的減有功指令，不允許機(jī)組減少出力，但不閉鎖AGC的增有功指令，允許AGC增加出力，當(dāng)電網(wǎng)頻率高于頻率門檻值49.94 Hz時(shí)，解除對(duì)AGC指令的閉鎖，邏輯原理圖見圖4。

圖4 低頻閉鎖/解除原理圖

3.3 在調(diào)速器增加一次調(diào)頻動(dòng)作模擬試驗(yàn)功能

通過修改調(diào)速器PLC程序，并在調(diào)速器觸摸屏上增加一次調(diào)頻動(dòng)作測試功能界面，以方便定期對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻功能進(jìn)行模擬測試，具體修改如下：

圖5 調(diào)速器人機(jī)界面觸摸屏上增加的一次調(diào)頻試驗(yàn)功能界面

（1）增加“調(diào)頻模擬試驗(yàn)”界面，其中“調(diào)頻試驗(yàn)投入”“調(diào)頻試驗(yàn)退出”“模擬機(jī)頻設(shè)定”按鈕與400199關(guān)聯(lián)?！罢{(diào)頻試驗(yàn)投入”之后，調(diào)頻試驗(yàn)置為“ON”狀態(tài)，“調(diào)頻試驗(yàn)退出”或者“斷路器分閘”狀態(tài)下，調(diào)頻試驗(yàn)被復(fù)位。

Touch_CTRL WORD 400199

freq_simu_set BOOL 400199.bit9

freq_simu_reset BOOL 400199.bit10

freq_simu_enable BOOL 400199.bit11

圖6

（2）在一次調(diào)頻投入的前提下，按下“調(diào)頻試驗(yàn)投入”和“模擬機(jī)頻設(shè)定”按鈕之后，運(yùn)算頻差=模擬機(jī)頻設(shè)定值-50.0，條件不滿足則“模擬機(jī)頻設(shè)定”=50.0

IF Freq_simu_on AND Ymode AND LOAD AND AUTO AND freq_simu_enable THEN

FreQ_Differ：=Frequency_Simulated-50.0；

Frequency_Simulated：=（INT_TO_REAL （IN：= Frequency_simulated_INT）/100.0）；

ELSE

Frequency_Simulated：=50.0；

Frequency_simulated_INT：=5000；

END_IF；

Frequency_simulated_INT INT 400520 Frequency_Simulated REAL

4 結(jié)束語

恰甫其海水電站機(jī)組一次調(diào)頻功能優(yōu)化與改進(jìn)后，使得功能界面更加開放，通過監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視到更多的數(shù)據(jù)信息，對(duì)于日常維護(hù)及一次調(diào)頻功能測試更加方便快捷而且試驗(yàn)安全。自2015年10月新疆電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則考核以來，恰甫其海水電站一次調(diào)頻動(dòng)作貢獻(xiàn)十分明顯，每月一次調(diào)頻均獲得了大量的補(bǔ)償?shù)梅帧?/p>

TV736

B

1672-5387（2016）07-0038-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.012

2016-03-02

肖云亞（1982-），男，工程師，從事電力試驗(yàn)、維護(hù)與檢修管理工作。