孔維康

(國網(wǎng)西藏電力有限公司電力科學(xué)研究院，西藏 拉薩 850000)

0 引 言

水能發(fā)電具有清潔無污染、廉價(jià)、循環(huán)再生等優(yōu)勢(shì)。西藏地區(qū)作為三江之源,水能資源豐富，大力開發(fā)水力發(fā)電資源具有重要的價(jià)值和深遠(yuǎn)意義。西藏地區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)美，高寒缺氧，長期以來冬季電力供應(yīng)不足，而大力開發(fā)水能資源、光伏發(fā)電等清潔能源對(duì)保護(hù)西藏生態(tài)環(huán)境和西藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

西藏電網(wǎng)主要能源為水能和光能，至2017年底，水電總裝機(jī)容量突破1 550 MW，西藏電網(wǎng)冬季最高負(fù)荷沖破1 000 MW。隨著西藏經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，西藏地區(qū)用電負(fù)荷越來越多，以及川藏聯(lián)網(wǎng)工程建成，藏電外送，西藏電力調(diào)度面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。西藏電網(wǎng)電力調(diào)度的智能化，尤其是水電廠調(diào)度的智能化在西藏電網(wǎng)中舉足輕重，因此電網(wǎng)調(diào)度控制水電廠有功出力就要求電廠配備自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)西藏電網(wǎng)調(diào)度智能化。

1 概 述

西藏電網(wǎng)具有容量小、系統(tǒng)頻率擾動(dòng)大等特點(diǎn)，并結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)《電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)則》的規(guī)定，制定出了符合西藏電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的《西藏電網(wǎng)電源并網(wǎng)服務(wù)辦法(試行)》規(guī)定，以及藏電調(diào)控〔2016〕542號(hào)《國網(wǎng)西藏電力有限公司關(guān)于印發(fā)西藏電網(wǎng) AGC與一次調(diào)頻協(xié)調(diào)會(huì)議紀(jì)要的通知》文件來規(guī)范西藏電網(wǎng)的水電廠AGC性能測(cè)試。西藏電網(wǎng)要求機(jī)組AGC系統(tǒng)能夠正常調(diào)節(jié)有功，水電廠機(jī)組AGC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性及其邏輯正確。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)水電廠機(jī)組的遠(yuǎn)方AGC控制，對(duì)水電廠AGC功能做出以下要求：

AGC系統(tǒng)控制邏輯應(yīng)有如下：接按調(diào)度指令后能投入廠控AGC功能；調(diào)度側(cè)下發(fā)機(jī)組負(fù)荷設(shè)定值到電廠側(cè)AGC系統(tǒng)，能進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。

成組機(jī)組分配原則：第一種是有功采用平均分配，第二種是根據(jù)機(jī)組優(yōu)先級(jí)別來分配機(jī)組有功(減少負(fù)荷時(shí)，優(yōu)先減少優(yōu)先級(jí)別低的機(jī)組；增加負(fù)荷時(shí)，優(yōu)先增加優(yōu)先級(jí)別高的機(jī)組)。

2 技術(shù)指標(biāo)

有功功率設(shè)定誤差范圍，全廠有功爬坡速率設(shè)定值，水電廠AGC系統(tǒng)的頻率限制環(huán)節(jié)設(shè)置區(qū)間。當(dāng)頻率在限制區(qū)間內(nèi)時(shí)，AGC系統(tǒng)會(huì)按照區(qū)調(diào)(西藏電網(wǎng)調(diào)度中心簡稱“區(qū)調(diào)”)有功給定值正常調(diào)節(jié)有功；當(dāng)頻率在限制區(qū)間外時(shí)，假設(shè)AGC系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)方向與機(jī)組一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)方向同向，則可以疊加調(diào)節(jié)機(jī)組有功；如果不同向，則AGC禁止調(diào)節(jié)機(jī)組有功，此邏輯以下為“同向疊加，反向閉鎖”。AGC系統(tǒng)測(cè)試應(yīng)滿足上述試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)(見表1)。

表1 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)

3 試驗(yàn)條件和安全措施

3.1 試驗(yàn)條件

AGC系統(tǒng)的廠家調(diào)試已經(jīng)結(jié)束，且結(jié)果正常。機(jī)組具備安全穩(wěn)定運(yùn)行調(diào)節(jié)負(fù)荷的能力，發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行正常。調(diào)速控制系統(tǒng)的各種功能經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試合格并且已投入運(yùn)行，調(diào)節(jié)品質(zhì)達(dá)到要求。正常工況下，AGC系統(tǒng)試驗(yàn)在60%～100%額定負(fù)荷下進(jìn)行。

3.2 安全措施

(1)參加試驗(yàn)的機(jī)組及測(cè)試時(shí)間必須征得調(diào)度和電廠有關(guān)部門的許可，并辦理有關(guān)手續(xù)。

(2)測(cè)試期間，電廠側(cè)現(xiàn)場參加試驗(yàn)的電廠技術(shù)人員和運(yùn)行值班人員對(duì)測(cè)試的安全負(fù)責(zé)。參加試驗(yàn)的電廠技術(shù)人員和運(yùn)行人員可以根據(jù)現(xiàn)場情況隨時(shí)終止試驗(yàn)的進(jìn)行。

(3)測(cè)試期間，調(diào)度與電廠之間應(yīng)保證通訊正常，具備頻繁電話聯(lián)系手段。

4 試 驗(yàn)

4.1 靜態(tài)開環(huán)特性測(cè)試

將AGC系統(tǒng)設(shè)置為開環(huán)方式，調(diào)度電廠側(cè)AGC系統(tǒng)(監(jiān)控系統(tǒng))收到調(diào)度下發(fā)的負(fù)荷指令后，不會(huì)對(duì)機(jī)組實(shí)際有功進(jìn)行調(diào)節(jié)。在AGC系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式下，由調(diào)度部門向水電廠發(fā)送有功調(diào)節(jié)指令，查看電廠側(cè)AGC系統(tǒng)收到的指令值與下發(fā)至機(jī)組的目標(biāo)值是否一致。

4.2 動(dòng)態(tài)閉環(huán)試驗(yàn)

將AGC系統(tǒng)設(shè)置為閉環(huán)方式，電廠側(cè)AGC系統(tǒng)(監(jiān)控系統(tǒng))收到負(fù)荷指令后，發(fā)給機(jī)組。遠(yuǎn)方下達(dá)設(shè)點(diǎn)控制命令后，電廠側(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)能立即對(duì)相應(yīng)機(jī)組執(zhí)行命令，并不斷向調(diào)度系統(tǒng)上送機(jī)組實(shí)時(shí)有功出力。在命令執(zhí)行前，應(yīng)進(jìn)行安全性分析判斷，并采取相應(yīng)措施；如不符合條件應(yīng)自動(dòng)停止執(zhí)行，并將該機(jī)組退出遠(yuǎn)方可控機(jī)組范圍。

測(cè)試目標(biāo)值與實(shí)際有功值得出有功誤差值，測(cè)試向上/向下控制響應(yīng)速率(爬坡率測(cè)試)是否滿足有功爬坡率設(shè)定。

4.3 AGC與一次調(diào)頻的配合試驗(yàn)

試驗(yàn)步驟參照《水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)導(dǎo)則》里6.6.1一次調(diào)頻與AGC協(xié)調(diào)性試驗(yàn)。

試驗(yàn)詳細(xì)內(nèi)容如下：

假設(shè)一次調(diào)頻死區(qū)設(shè)定為0.2 Hz，AGC系統(tǒng)的頻率限制環(huán)節(jié)設(shè)置值為[49.82，50.18]Hz。

(1)AGC投入(網(wǎng)控、閉環(huán))，調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻功能投入，機(jī)組模擬頻率和高壓母線頻率階躍50～50.3 Hz，穩(wěn)定后由AGC系統(tǒng)減少有功給定5 MW，同向疊加正常，穩(wěn)定后頻率返回50 Hz。機(jī)組一次調(diào)頻與AGC共同進(jìn)行調(diào)節(jié)，試驗(yàn)如下所示(見圖1)。

圖1AGC投入，一次調(diào)頻50～50.3Hz，
AGC減5MW，頻率返回50Hz

(2)AGC投入(網(wǎng)控、閉環(huán))，調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻功能投入，機(jī)組模擬頻率和高壓母線頻率階躍50～49.7 Hz，穩(wěn)定后由AGC系統(tǒng)增加有功給定5 MW，同向疊加正常，穩(wěn)定后頻率返回50 Hz。機(jī)組一次調(diào)頻與AGC共同進(jìn)行調(diào)節(jié)，試驗(yàn)如下所示(見圖2)。

(3)AGC投入(網(wǎng)控、閉環(huán))，調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻功能投入，機(jī)組模擬頻率和高壓母線頻率階躍50～50.3 Hz，穩(wěn)定后由AGC系統(tǒng)增加有功給定5 MW，反向閉鎖正常，頻率返回50 Hz。機(jī)組一次調(diào)頻與AGC共同進(jìn)行調(diào)節(jié)，試驗(yàn)如下所示(見圖3)。

圖2 AGC投入，一次調(diào)頻50～49.7 Hz，AGC加5 MW，頻率返回50 Hz

圖3 AGC投入，一次調(diào)頻50～50.3 Hz，AGC加5 MW，頻率返回50 Hz

圖4AGC投入，一次調(diào)頻50～49.7Hz，
AGC減10MW，頻率返回50Hz

(4)AGC投入(網(wǎng)控、閉環(huán))，調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻功能投入，機(jī)組模擬頻率和高壓母線頻率階躍50～49.7 Hz，穩(wěn)定后由AGC系統(tǒng)減少有功給定10 MW，反向閉鎖正常，頻率返回50 Hz。機(jī)組一次調(diào)頻與AGC共同進(jìn)行調(diào)節(jié)，試驗(yàn)如圖所示(見圖4)。

4.4 試驗(yàn)過程總結(jié)

(1)初始狀態(tài)：AGC投入閉環(huán)控制(廠控/省調(diào))，頻率穩(wěn)定在50 Hz，AGC系統(tǒng)將全廠有功指令設(shè)置為Pc，全廠實(shí)發(fā)功率為Pc。

(2)進(jìn)行頻率階躍使其超過一次調(diào)頻死區(qū)，一次調(diào)頻動(dòng)作，動(dòng)作量為△PPFC，全廠實(shí)發(fā)有功從Pc變?yōu)镻1=Pc+△PPFC。此過程中，AGC系統(tǒng)會(huì)按照“同向疊加，反向閉鎖”原則，禁止反方向調(diào)節(jié)，在AGC系統(tǒng)給定值仍為Pc的情況下，不會(huì)將有功調(diào)回Pc。

(3)AGC系統(tǒng)將全廠有功給定值調(diào)整為P2，分如下4種情況：

若P2>P1，且頻率<50.18 Hz，則AGC會(huì)將全廠有功從P1調(diào)整P2。

若P2>P1，且頻率>50.18 Hz，則AGC會(huì)禁止增有功調(diào)節(jié)。

若P249.82 Hz，則AGC會(huì)將全廠有功從P1調(diào)整P2。

若P2

(4)將頻率返回50 Hz，一次調(diào)頻動(dòng)作增量△PPFC消失，同時(shí)AGC系統(tǒng)進(jìn)入[49.82，50.18]Hz可調(diào)范圍，會(huì)按當(dāng)前設(shè)定值P2進(jìn)行調(diào)節(jié)，一次調(diào)頻和AGC最后是同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，最終全廠實(shí)發(fā)有功為P2。

5 試驗(yàn)結(jié)論要求

水電廠AGC系統(tǒng)測(cè)試期間各個(gè)信號(hào)動(dòng)作正確，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快。

靜態(tài)開環(huán)測(cè)試AGC系統(tǒng)有功上升和下降試驗(yàn)的AGC總指令和目標(biāo)負(fù)荷的變化誤差滿足有功誤差設(shè)定值。

動(dòng)態(tài)閉環(huán)方式試驗(yàn)中AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)有功功率速率滿足爬坡速率設(shè)定值。

當(dāng)頻率在限制值區(qū)間內(nèi)時(shí)，AGC按照省調(diào)有功給定值正常調(diào)節(jié)有功；當(dāng)頻率在限制值區(qū)間外時(shí)，AGC按照“同向疊加，反向閉鎖”原則調(diào)節(jié)有功。

監(jiān)控系統(tǒng)投入且AGC不投入情況下，監(jiān)控系統(tǒng)將單臺(tái)機(jī)組有功指令設(shè)置為P1，則該機(jī)組實(shí)發(fā)功率穩(wěn)定為P1，穩(wěn)定之后給定值P1不再起作用。監(jiān)控系統(tǒng)與一次調(diào)頻配合關(guān)系滿足《水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)導(dǎo)則》(DL/T 1245—2013)的要求。

6 結(jié) 語

通過水電廠AGC試驗(yàn)過程和方法的分析，為以后開展西藏電網(wǎng)AGC系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)作參考，并規(guī)范發(fā)電企業(yè)按照要求提交合格的試驗(yàn)波形，更清晰的認(rèn)識(shí)了AGC邏輯功能。