李善鵬

(龍灘水電開發(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,其自動發(fā)電控制(AGC)的安全性能對電網(wǎng)及發(fā)電廠的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。對龍灘電廠一次自動發(fā)電控制(AGC)的負(fù)荷異常調(diào)節(jié)情況進(jìn)行了測試與深入剖析,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”工況下運行,因此策略需在原有邏輯不變的基礎(chǔ)上針對該特殊情況作出進(jìn)一步優(yōu)化。

一次調(diào)頻；二次調(diào)頻；自動發(fā)電控制；龍灘水電廠

0 引 言

龍灘水電站一期工程安裝7臺單機(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。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選用的是南瑞集團(tuán)自動控制公司開發(fā)的NC2000系統(tǒng),具備自動發(fā)電控制(以下簡稱“AGC”)功能。龍灘水電站調(diào)速器控制系統(tǒng)在實際中采用開度調(diào)節(jié)模式運行,通過機(jī)組計算機(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或手動調(diào)節(jié))給定時的調(diào)節(jié)是二者疊加后進(jìn)行控制輸出的結(jié)果。

1 龍灘水電站AGC調(diào)節(jié)異常過程描述

2014年10月14日14：01龍灘電廠1～7號機(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,致使相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻頻繁動作；全廠AGC投入,由于總調(diào)負(fù)荷提升速度較快,6號機(jī)組開機(jī)調(diào)整負(fù)荷到位后投入單機(jī)AGC,此時1、4、5、6、7號機(jī)組單機(jī)AGC投入態(tài),2、3號機(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)頻頻繁動作。由于調(diào)度設(shè)定總有功與實發(fā)值偏差過大,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。

2 造成此次AGC調(diào)節(jié)異常滿足的條件分析

(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)頻動作為主。若當(dāng)時有新二次調(diào)頻指令下發(fā),全廠負(fù)荷會按新網(wǎng)調(diào)有功設(shè)定值重新進(jìn)行分配,一次調(diào)頻動作情況下人為手動調(diào)節(jié)負(fù)荷引起的偏差將會被修正,將避免此次AGC調(diào)節(jié)異常的事情發(fā)生。

(2)手動轉(zhuǎn)移負(fù)荷,同時機(jī)組一次調(diào)頻動作。機(jī)組在手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移負(fù)荷過程中,同時相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻頻繁動作、復(fù)歸；手動調(diào)整的負(fù)荷疊加在一次調(diào)頻動作機(jī)組(已下發(fā)至機(jī)組PLC程序執(zhí)行),當(dāng)投AGC且存在手動負(fù)荷疊加的機(jī)組一次調(diào)頻復(fù)歸時(PLC程序仍然在按一次調(diào)頻動作之前的有功設(shè)定值調(diào)整其負(fù)荷),其上位機(jī)AGC程序分配值跟蹤實發(fā)值,造成AGC程序運算時認(rèn)為該分配值(實際未將人為干預(yù)值計算進(jìn)去)是機(jī)組一次調(diào)頻動作的負(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)手動轉(zhuǎn)移負(fù)荷過程中,全廠設(shè)定與實發(fā)值在全廠調(diào)整死區(qū)35 MW以外。機(jī)組在手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移負(fù)荷過程中,由于全廠設(shè)定值與實發(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)時全廠設(shè)定值與實發(fā)值在全廠調(diào)整死區(qū)內(nèi),AGC程序并不會計算出需要彌補(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號機(jī)組一次調(diào)頻持續(xù)動作。機(jī)組在手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移負(fù)荷過程中,4號機(jī)組一次調(diào)頻持續(xù)動作,全廠所有機(jī)組一次調(diào)頻無法全部復(fù)歸。若當(dāng)時全廠所有機(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)荷偏差會被AGC程序清零,全廠負(fù)荷會按最后一次網(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。

3 造成此次AGC調(diào)節(jié)異常的原因分析

(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號機(jī)組負(fù)荷開始上升,1、5、6、7號機(jī)組有功設(shè)定值及實發(fā)隨之下降。此期間,相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻動作。動作期內(nèi),1、5、6、7號機(jī)組減少的出力總和被作為一次調(diào)頻動作的結(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)頻動作,則此次減少的出力總和將繼續(xù)作為一次調(diào)頻動作的結(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)動作,全廠AGC自動退出。

(2)間接原因。事件發(fā)生期間,4號機(jī)組調(diào)速器一次調(diào)頻持續(xù)動作,疊加在調(diào)度有功設(shè)定值上的“一次調(diào)頻動作結(jié)果”無法清零,AGC分配策略中產(chǎn)生需要彌補(bǔ)的有功設(shè)定值偏差無法修正。

4 龍灘水電站AGC程序相關(guān)運算策略說明

(1)對于正在執(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)頻動作的機(jī)組的實發(fā)值之和)]與(所有投入AGC且一次調(diào)頻未動作機(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各個周期里滿足該條件時就會啟動負(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)定值與實發(fā)值小于小負(fù)荷差限(35 MW)時,啟動小負(fù)荷分配策略。小負(fù)荷差額以各機(jī)組實發(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)組實發(fā)值相同時機(jī)組號大的先分配；若各機(jī)組實發(fā)值均接近可調(diào)范圍限值附近時,1臺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,如果全廠有功無法進(jìn)入調(diào)整死區(qū)(35 MW),但各臺機(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),這時會啟動負(fù)荷后校驗功能。策略啟動后連續(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)頻動作期間負(fù)荷偏差計算啟動的運算條件為：全廠AGC投入+二次調(diào)頻復(fù)歸+一次調(diào)頻動作+機(jī)組發(fā)電態(tài)。運算策略為：滿足條件后AGC的各掃描周期開始累積各機(jī)組有功實發(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,若此時滿足全廠分配條件再進(jìn)行一次負(fù)荷重新分配。

5 AGC調(diào)節(jié)異常離線模擬情況

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)時的情況。試驗過程中1、2、4號機(jī)組的AGC投入,3號機(jī)組的AGC未投入；整個過程中4號機(jī)組的一次調(diào)頻均為動作狀態(tài)；試驗過程中通過設(shè)定3號機(jī)組的實發(fā)值來模擬當(dāng)時的情況；在試驗過程中1、2、3號機(jī)組均有一次調(diào)頻頻繁動作。試驗過程滿足當(dāng)時第二項所列舉的造成AGC調(diào)節(jié)異常的條件。

6 目前已采取的整改措施

6.1 嚴(yán)格執(zhí)行龍灘電廠AGC運行管理規(guī)程

全廠AGC投入全廠負(fù)荷調(diào)節(jié)到位的情況下,要求運行人員嚴(yán)格執(zhí)行龍灘電廠AGC運行管理規(guī)程,禁止在一次調(diào)頻動作情況下手動調(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、停機(jī)調(diào)整負(fù)荷且機(jī)組一次調(diào)頻頻繁動作的特殊工況,需向總調(diào)申請退出龍灘電廠AGC后再進(jìn)行手動調(diào)節(jié)。

6.2 調(diào)整4號機(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)研究院對龍灘電廠1、2、3、4、5、7號機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻驗證試驗(6號機(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)頻驗證試驗)。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4號機(jī)組的測頻模塊進(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)人員通過試驗對6臺機(jī)組調(diào)速器的測頻精度進(jìn)行校核,測試出機(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)測頻回路校準(zhǔn)試驗結(jié)果：6臺機(jī)組測頻回路誤差在49.900 0～50.100 0 Hz范圍內(nèi)的最大值為+0.000 9 Hz,符合“兩個細(xì)則”中測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)驗證試驗結(jié)果：龍灘電廠1、2、3、4、5、7號機(jī)組調(diào)速器人工死區(qū)均設(shè)置為±0.04 Hz,6臺機(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)動態(tài)測試,確保AGC分配功能正常,避免類似情況再次出現(xiàn)。主要相關(guān)程序更新說明如下：

(1)對一次調(diào)頻動作信號長時間動作的處理。正常情況下機(jī)組一次調(diào)頻動作時間較短,為幾秒到十幾秒的時間,為避免機(jī)組一次調(diào)頻信號長時間動作對AGC功能產(chǎn)生干擾,增加對一次調(diào)頻信號異常動作的處理,當(dāng)某臺機(jī)組一次調(diào)頻信號持續(xù)動作時間達(dá)到1 min以上時,AGC程序進(jìn)行報警引起運行人員的注意。當(dāng)有機(jī)組一次調(diào)頻動作時間過長時,簡報窗口報警“X號機(jī)組一次調(diào)頻動作時間過長,AGC報警”。

(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)頻過程時,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)頻過程結(jié)束。當(dāng)全廠二次調(diào)頻過程結(jié)束后,AGC收到機(jī)組的一次調(diào)頻信號,原程序會對一次調(diào)頻引起的負(fù)荷變化量進(jìn)行統(tǒng)計累加,并將其加入全廠總有共設(shè)定值以保證AGC不對一次調(diào)頻的動作效果進(jìn)行調(diào)節(jié)。程序修改后,AGC不再對一次調(diào)頻進(jìn)行任何干預(yù),當(dāng)有機(jī)組一次調(diào)頻動作信號后,AGC仍然對全廠及機(jī)組參數(shù)進(jìn)行運算,但不再對機(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)頻過程結(jié)束后,AGC再繼續(xù)對全廠負(fù)荷進(jìn)行管理。

(3)一次調(diào)頻對內(nèi)部負(fù)荷轉(zhuǎn)移影響。當(dāng)未投入AGC功能的機(jī)組實發(fā)值發(fā)生變化時,投入AGC機(jī)組將根據(jù)其余機(jī)組有功實發(fā)值的變化進(jìn)行補(bǔ)償,此時如果有機(jī)組一次調(diào)頻信號動作,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改變機(jī)組有功設(shè)定值引起的,此時認(rèn)為運行人員人工對AGC進(jìn)行干預(yù),此時以二次調(diào)頻策略為主,忽略一次調(diào)頻動作的影響,直到此次二次調(diào)頻過程結(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,此時不進(jìn)入二次調(diào)頻過程,以一次調(diào)頻動作為主,AGC不對一次調(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)對全廠負(fù)荷進(jìn)行管理。

7 結(jié) 語

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)”,即手動調(diào)節(jié)未投入AGC機(jī)組負(fù)荷,使得在全廠設(shè)定與實發(fā)值在全廠調(diào)節(jié)死區(qū)35 MW以外時,AGC程序為了將負(fù)荷偏差再次調(diào)整進(jìn)入全廠調(diào)節(jié)死區(qū),進(jìn)行負(fù)荷重新分配的過程中,全廠相應(yīng)機(jī)組一次調(diào)頻頻繁動作、復(fù)歸；負(fù)荷分配給AGC投入且一次調(diào)頻未動作機(jī)組后,機(jī)組PLC程序雖然開始執(zhí)行,但該機(jī)組正好發(fā)生一次調(diào)頻動作(AGC程序分配值跟蹤實發(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。通過以上的測試、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”工況下運行,因

此策略需在原有邏輯不變的基礎(chǔ)上針對該特殊情況作出進(jìn)一步優(yōu)化。

[1]DL/T1245—2013 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)并網(wǎng)運行技術(shù)導(dǎo)則[S]．

[2]王鵬宇, 孔德寧, 朱華. 龍灘電站自動發(fā)電控制(AGC)安全策略[J]. 水電站機(jī)電技術(shù), 2011, 34(1): 12- 16．

[3]程寶貴, 王鵬宇. 龍灘水電站一次調(diào)頻與AGC二次調(diào)頻間的策略優(yōu)化[J]. 水電站機(jī)電技術(shù), 2011, 34(5): 52- 56．

(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,廣西賓陽人,助理工程師,主要從事水電站自動化檢修、維護(hù)工作．

TV736(267)

B

0559- 9342(2017)04- 0058- 03