陳 鵬

（雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，成都610051）

0 引 言

西南電網(wǎng)由四川、重慶、西藏3 個(gè)省（自治區(qū)）電網(wǎng)組成，原與華中電網(wǎng)通過(guò)500 kV 盤龍雙線、張恩雙線同步互聯(lián)，在物理上形成了西南-華中-華北長(zhǎng)鏈?zhǔn)浇涣麟娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)西南電網(wǎng)復(fù)奉、錦蘇流、賓金三大送華東特高壓直流出現(xiàn)換相失敗故障時(shí)，暫態(tài)能量沖擊將通過(guò)500 kV 聯(lián)絡(luò)線傳遞至華中、華北電網(wǎng)，嚴(yán)重時(shí)可能造成華中-華北特高壓交流長(zhǎng)南線解列［1］。為解決這一結(jié)構(gòu)性電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，2019年6月電網(wǎng)建成并投運(yùn)了渝鄂背靠背柔性直流聯(lián)網(wǎng)工程，該工程有效阻斷了西南電網(wǎng)至華中電網(wǎng)暫態(tài)能量傳遞路徑，復(fù)奉、錦蘇、賓金三大直流故障后不再對(duì)渝鄂斷面、長(zhǎng)南線產(chǎn)生沖擊，不僅緩解了原長(zhǎng)鏈?zhǔn)诫娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)性安全風(fēng)險(xiǎn)，而且能有效提升西南電網(wǎng)水電通道送出能力。但異步聯(lián)網(wǎng)后西南電網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著降低，僅為原同步聯(lián)網(wǎng)1/6～1/5，頻率穩(wěn)定水平大幅下降，電網(wǎng)抗擾動(dòng)能力弱化明顯。此外，西南電網(wǎng)水電約占總裝機(jī)70%，高水電占比導(dǎo)致電網(wǎng)超低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)突出。典型如2011年哥倫比亞電網(wǎng)發(fā)生0.05 Hz超低頻振蕩；2012年錦蘇直流孤島試驗(yàn)期間孤島電網(wǎng)發(fā)生0.07 Hz超低頻振蕩；2016年云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主網(wǎng)異步互聯(lián)試驗(yàn)期間，云南電網(wǎng)出現(xiàn)0.05 Hz超低頻振蕩等。

現(xiàn)有研究表明，超低頻振蕩與水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次調(diào)頻密切相關(guān)。高水電占比電網(wǎng)大量水電機(jī)組“水錘”效應(yīng)以及調(diào)速器一次調(diào)頻不合理PID 參數(shù)是導(dǎo)致調(diào)速器超低頻段負(fù)阻尼、電網(wǎng)發(fā)生超低頻振蕩的主要原因［2-7］。此外，水電機(jī)組調(diào)速器增強(qiáng)型一次調(diào)頻在超低頻段無(wú)穩(wěn)定平衡點(diǎn)且引入滯后相位，是電網(wǎng)超低頻振蕩的另一重要擾動(dòng)源。仿真計(jì)算表明，西南電網(wǎng)異步運(yùn)行后調(diào)速器原調(diào)節(jié)模式原參數(shù)不變情況下，系統(tǒng)發(fā)生交流線路短路、直流閉鎖或換相失敗等故障時(shí)均可能產(chǎn)生超低頻振蕩［8，9］。為抑制西南電網(wǎng)異步運(yùn)行超低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)，西南電網(wǎng)完成了全網(wǎng)主要水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)化改造，改造后調(diào)速器模式由大網(wǎng)功率模式調(diào)整為小網(wǎng)開(kāi)度模式，一次調(diào)頻全采用標(biāo)準(zhǔn)型死區(qū)且PID參數(shù)大幅減小。

西南電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后實(shí)際運(yùn)行情況表明優(yōu)化后的水電機(jī)組調(diào)速器能有效抑制電網(wǎng)超低頻振蕩，但轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大幅降低導(dǎo)致系統(tǒng)頻率穩(wěn)定水平顯著下降，系統(tǒng)頻率突破一次調(diào)頻死區(qū)次數(shù)比同步聯(lián)網(wǎng)大幅增加，且調(diào)速器參數(shù)優(yōu)化后一次調(diào)頻作用弱化明顯，水電機(jī)組一次調(diào)頻合格率顯著降低。本文基于西南電網(wǎng)一次調(diào)頻功能顯著弱化現(xiàn)狀，分析異步聯(lián)網(wǎng)后西南電網(wǎng)水電機(jī)組一次調(diào)頻存在的問(wèn)題，探討水電機(jī)組一次調(diào)頻改進(jìn)策略，為高水電占比電網(wǎng)水電機(jī)組一次調(diào)頻功能完善提供參考。

1 高水電占比水電機(jī)組調(diào)速器模式

1.1 功率調(diào)整模式

為抑制超低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)，西南電網(wǎng)水電機(jī)組調(diào)速器在原功率調(diào)節(jié)模式基礎(chǔ)上新增開(kāi)度調(diào)節(jié)模式，兩種模式下的功率調(diào)整如圖1所示。圖1（a）為原功率調(diào)節(jié)模式，監(jiān)控下發(fā)功率模擬量至調(diào)速器，由調(diào)速器經(jīng)自身PID 環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)組功率閉環(huán)控制。圖1（b）為新增開(kāi)度調(diào)節(jié)模式，監(jiān)控比較功率設(shè)值與功率反饋偏差，經(jīng)計(jì)算產(chǎn)生長(zhǎng)短不一開(kāi)度控制脈沖至調(diào)速器實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，調(diào)速器接收開(kāi)度控制脈沖實(shí)現(xiàn)開(kāi)度跟隨控制，機(jī)組功率閉環(huán)控制由監(jiān)控LCU實(shí)現(xiàn)。

圖1 調(diào)速器功率/開(kāi)度模式功率調(diào)節(jié)示意圖

1.2 一次調(diào)頻模式

兩種調(diào)節(jié)模式下調(diào)速器一次調(diào)頻實(shí)現(xiàn)也存在較大差異。當(dāng)調(diào)速器處于功率調(diào)節(jié)模式時(shí)，調(diào)速器監(jiān)測(cè)頻差超過(guò)一次調(diào)頻死區(qū)后，將有效頻差通過(guò)頻差功率換算環(huán)節(jié)獲取一次調(diào)頻功率設(shè)值，該設(shè)值與來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬量下發(fā)值疊加后經(jīng)調(diào)速器PID 環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)功率閉環(huán)控制，該模式下一次調(diào)頻以功率為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。新增開(kāi)度模式下調(diào)速器監(jiān)測(cè)頻差超過(guò)頻率死區(qū)后，將有效頻差通過(guò)調(diào)速器一次調(diào)頻PID 環(huán)節(jié)形成一次調(diào)頻開(kāi)度值，該值與來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)度設(shè)定值疊加后調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開(kāi)度參與負(fù)荷調(diào)節(jié)，該模式下一次調(diào)頻調(diào)節(jié)目標(biāo)為開(kāi)度，無(wú)功率閉環(huán)環(huán)節(jié)。

2 水電機(jī)組一次調(diào)頻現(xiàn)狀

2.1 一次調(diào)頻動(dòng)作頻繁

西南電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?jī)H為原交流聯(lián)網(wǎng)1/6～1/5，頻率穩(wěn)定水平大幅下降。為應(yīng)對(duì)異步運(yùn)行頻率控制風(fēng)險(xiǎn)，西南電網(wǎng)構(gòu)建了包含發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻、AGC、直流FC、交直流協(xié)控系統(tǒng)、高周切機(jī)、低周減載等不同時(shí)序不同控制措施的頻率控制體系。西南電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況表明，系統(tǒng)頻率日均突破火電機(jī)組調(diào)頻死區(qū)超1 000 次，突破水電機(jī)組調(diào)頻死區(qū)200 多次，較同步聯(lián)網(wǎng)顯著增加，與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著降低后承受功率缺額、盈余能力明顯下降物理規(guī)律相吻合。但一次調(diào)頻頻繁動(dòng)作會(huì)加劇水電機(jī)組機(jī)械磨損，隨時(shí)間增長(zhǎng)調(diào)速系統(tǒng)控制質(zhì)量會(huì)明顯下降，控制系統(tǒng)壽命及檢修周期會(huì)縮短，檢修成本將增加。

2.2 一次調(diào)頻合格率顯著降低

當(dāng)水電機(jī)組調(diào)速器監(jiān)測(cè)電網(wǎng)頻率突破一次調(diào)頻死區(qū)后，機(jī)組一次調(diào)頻功能正確動(dòng)作，但實(shí)際動(dòng)作效果不理想。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，水電機(jī)組異步聯(lián)網(wǎng)后調(diào)速器小網(wǎng)開(kāi)度模式下水電機(jī)組一次調(diào)頻平均電量貢獻(xiàn)比不足5%，無(wú)法達(dá)到電網(wǎng)現(xiàn)有一次調(diào)頻考核標(biāo)準(zhǔn)要求，難以輔助電網(wǎng)頻率快速恢復(fù)。

3 開(kāi)度模式一次調(diào)頻問(wèn)題

3.1 調(diào)節(jié)速度與頻率波動(dòng)速度矛盾突出

西南電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后慣性時(shí)間常數(shù)TM顯著降低，相同功率盈余或缺額情況下，轉(zhuǎn)速偏差及轉(zhuǎn)速偏差變動(dòng)速率明顯增加，從而導(dǎo)致全網(wǎng)頻率波動(dòng)速度、幅度增大?？紤]西南電網(wǎng)高水電占比超低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)突出，為抑制超低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)，西南電網(wǎng)主要水電機(jī)組調(diào)速器模式由大網(wǎng)功率模式調(diào)整為小網(wǎng)開(kāi)度模式，一次調(diào)頻采用標(biāo)準(zhǔn)型且一次調(diào)頻PID參數(shù)大幅減小，優(yōu)化前后某水電機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作情況如圖2所示。由圖可知，優(yōu)化前調(diào)速器功率模式下一次調(diào)頻穩(wěn)定時(shí)間約23.5 s；優(yōu)化后調(diào)速器開(kāi)度模式下平均穩(wěn)定時(shí)間約117.5s。優(yōu)化后調(diào)速器小網(wǎng)開(kāi)度模式一次調(diào)頻響應(yīng)速度大幅降低，與系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下降后電網(wǎng)頻率波動(dòng)速率幅度增大需一次調(diào)頻快速響應(yīng)矛盾突出。

圖2 調(diào)速器優(yōu)化前后一次調(diào)頻示意圖

3.2 未考慮水電機(jī)組非線性特性因素

開(kāi)度模式下調(diào)速器一次調(diào)頻以開(kāi)度為調(diào)節(jié)目標(biāo)，監(jiān)控不參與一次調(diào)頻且調(diào)速器無(wú)一次調(diào)頻功率閉環(huán)。但水電機(jī)組功率開(kāi)度非線性特性突出，不同水頭、不同負(fù)荷段相同開(kāi)度變化對(duì)應(yīng)不同功率響應(yīng)，典型水電機(jī)組功率開(kāi)度非線性特性如圖3所示。由圖3可知，不同水頭功率開(kāi)度曲線非線性也存在較大差異，采用多項(xiàng)式擬合低、高水頭功率開(kāi)度關(guān)系如式（1）所示，其中上表達(dá)式為低水頭擬合結(jié)果，下表達(dá)式為高水頭擬合結(jié)果。

圖3 水電機(jī)組功率開(kāi)度非線性特性示意圖

式中：P為水電機(jī)組功率，MW；Y為導(dǎo)葉開(kāi)度。

對(duì)式（1）求導(dǎo)數(shù)可獲得對(duì)應(yīng)單位開(kāi)度功率變化率關(guān)系式如式（2）所示，式中變量含義與式（1）相同，式（2）圖形表達(dá)如圖4所示。由圖4可知，不同水頭、不同負(fù)荷相同導(dǎo)葉開(kāi)度變化對(duì)應(yīng)功率變化不同。以導(dǎo)葉初始開(kāi)度40%為例，低水頭情況下1%導(dǎo)葉開(kāi)度變化對(duì)應(yīng)功率變化7.16 MW，而高水頭則為10.57 MW。同理相同低水頭下，導(dǎo)葉初始開(kāi)度40%時(shí)1%導(dǎo)葉開(kāi)度變化對(duì)應(yīng)功率變化量7.16 MW，而導(dǎo)葉初始開(kāi)度80%則為4.94 MW。由于新增開(kāi)度模式調(diào)速器一次調(diào)頻未實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，不同水頭、不同負(fù)荷段一次調(diào)頻相同導(dǎo)葉開(kāi)度對(duì)應(yīng)不同功率響應(yīng)，不能克服水電機(jī)組非線性因素影響。西南電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中汛期負(fù)荷較重時(shí)存在電網(wǎng)頻率偏低一次調(diào)頻增導(dǎo)葉開(kāi)度時(shí)水電機(jī)組功率響應(yīng)較差，電網(wǎng)頻率偏高一次調(diào)頻減導(dǎo)葉開(kāi)度時(shí)機(jī)組功率響應(yīng)較好現(xiàn)象，正是開(kāi)度模式未能克服水輪機(jī)非線性的直接體現(xiàn)。

圖4 水電機(jī)組功率開(kāi)度斜率圖

3.3 未考慮機(jī)械死區(qū)因素

水電機(jī)組調(diào)速控制系統(tǒng)內(nèi)環(huán)控制輸出和反饋為導(dǎo)葉開(kāi)度，由接力器行程傳感器提供信號(hào)。接力器與導(dǎo)葉通過(guò)控制環(huán)、雙聯(lián)板、拐臂等機(jī)械結(jié)構(gòu)連接，當(dāng)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或負(fù)荷頻繁調(diào)節(jié)后，連接部件因磨損等因素導(dǎo)致接力器行程與導(dǎo)葉實(shí)際轉(zhuǎn)角間關(guān)系發(fā)生變化，可能發(fā)生傳感器導(dǎo)葉反饋正常而實(shí)際導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角動(dòng)作量不足情況。此外受機(jī)械部件連接因素影響，導(dǎo)葉開(kāi)、關(guān)方向功率開(kāi)度曲線也不完全一致，典型如圖5所示。由圖5可知機(jī)組高負(fù)荷段導(dǎo)葉開(kāi)、關(guān)方向?qū)~開(kāi)度差較小，低負(fù)荷段明顯變大。機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)度模式下一次調(diào)頻動(dòng)作前后機(jī)組開(kāi)度一致而功率存在明顯差異，功率模式下一次調(diào)頻動(dòng)作前后功率一致而導(dǎo)葉開(kāi)度差異較大，與圖5所示規(guī)律一致。由調(diào)速器控制原理圖可知，當(dāng)控制系統(tǒng)外環(huán)存在功率閉環(huán)時(shí)，機(jī)械死區(qū)對(duì)功率控制及一次調(diào)頻無(wú)影響。而新增開(kāi)度模式下由于一次調(diào)頻以開(kāi)度調(diào)節(jié)為目標(biāo)，無(wú)功率外環(huán)閉環(huán)，無(wú)法通過(guò)功率閉環(huán)克服執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械死區(qū)因素影響。

圖5 導(dǎo)葉開(kāi)關(guān)方向機(jī)組功率開(kāi)度曲線圖

3.4 與監(jiān)控功率調(diào)節(jié)不協(xié)調(diào)

調(diào)速器功率模式下監(jiān)控下發(fā)模擬量至調(diào)速器，調(diào)速器將該模擬量疊加一次調(diào)頻功率設(shè)值后經(jīng)調(diào)速器PID環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，監(jiān)控有功調(diào)節(jié)與調(diào)速器一次調(diào)頻互不干擾。而新增開(kāi)度模式監(jiān)控有功調(diào)節(jié)在監(jiān)控LCU 實(shí)現(xiàn)功率瞬時(shí)閉環(huán)控制，功率調(diào)節(jié)到位后監(jiān)控有功閉環(huán)退出，期間調(diào)速器僅實(shí)現(xiàn)開(kāi)度跟隨控制，且該模式下調(diào)速器一次調(diào)頻以開(kāi)度為控制目標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于監(jiān)控功率閉環(huán)為控制外環(huán)，調(diào)速器一次調(diào)頻為控制內(nèi)環(huán)，且未區(qū)分機(jī)組功率變化中一次調(diào)頻成分和監(jiān)控調(diào)節(jié)成分，當(dāng)監(jiān)控有功調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻疊加動(dòng)作時(shí)一次調(diào)頻動(dòng)作量將被淹沒(méi)，導(dǎo)致一次調(diào)頻實(shí)際動(dòng)作成果為0，一次調(diào)頻與監(jiān)控功率調(diào)節(jié)不能協(xié)調(diào)一致。

4 開(kāi)度模式一次調(diào)頻功能優(yōu)化

為提高西南電網(wǎng)水電機(jī)組一次調(diào)頻性能，除電網(wǎng)調(diào)度部門組織力量對(duì)現(xiàn)有水電機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)深度優(yōu)化外［10］，還可從一次調(diào)頻與監(jiān)控有功配合等方面進(jìn)行優(yōu)化。

4.1 一次調(diào)頻與監(jiān)控有功調(diào)節(jié)配合策略改進(jìn)

開(kāi)度模式下監(jiān)控有功調(diào)節(jié)在監(jiān)控LCU 完成功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，監(jiān)控有功調(diào)節(jié)到位后退出功率閉環(huán)以確保不影響調(diào)速器一次調(diào)頻功能。但由于監(jiān)控系統(tǒng)未能區(qū)分機(jī)組功率變化中一次調(diào)頻調(diào)節(jié)成分和監(jiān)控有功調(diào)節(jié)成分，當(dāng)一次調(diào)頻和監(jiān)控功率調(diào)節(jié)疊加動(dòng)作時(shí)，監(jiān)控有功調(diào)節(jié)將淹沒(méi)一次調(diào)頻動(dòng)作成果。以電網(wǎng)頻率降低為例，假定頻率降低后機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作已增某機(jī)組有功6 MW，隨后系統(tǒng)二次調(diào)頻動(dòng)作監(jiān)控有功調(diào)節(jié)增機(jī)組有功10 MW。在目前模式下監(jiān)控有功調(diào)節(jié)動(dòng)作增機(jī)組有功10 MW調(diào)節(jié)會(huì)淹沒(méi)原一次調(diào)頻動(dòng)作有功6 MW，實(shí)際功率在一次調(diào)頻動(dòng)作基礎(chǔ)上僅增加4 MW。

分析表明開(kāi)度模式監(jiān)控有功調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻疊加動(dòng)作時(shí)，監(jiān)控有功調(diào)節(jié)淹沒(méi)一次調(diào)頻動(dòng)作成果根源在于監(jiān)控外環(huán)有功閉環(huán)不能有效區(qū)分機(jī)組功率變化中一次調(diào)頻成分和監(jiān)控調(diào)節(jié)成分。依據(jù)圖1（b）調(diào)速器開(kāi)度模式控制原理簡(jiǎn)圖，調(diào)速器機(jī)械液壓環(huán)節(jié)開(kāi)度控制輸入量由一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量和監(jiān)控有功調(diào)節(jié)量?jī)刹糠纸M成，可嘗試在調(diào)速器電調(diào)程序中增加一次調(diào)頻控制量K1和監(jiān)控有功調(diào)節(jié)控制量K2，并根據(jù)K1、K2控制量所占比例來(lái)區(qū)分機(jī)組功率變化量中一次調(diào)頻成分和監(jiān)控調(diào)節(jié)成分。為驗(yàn)證該方法可行性，需獲取被控對(duì)象響應(yīng)特性，在matlab 中搭建調(diào)速器機(jī)械液壓及水輪發(fā)電機(jī)控制響應(yīng)仿真模型如圖6所示。圖6中水輪機(jī)采用剛性水輪機(jī)模型，調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械液壓環(huán)節(jié)及水輪機(jī)傳遞函數(shù)如式（3）所示［12，13］。

圖6 機(jī)械液壓及水輪發(fā)電機(jī)對(duì)控制指令的響應(yīng)仿真模型

式中：ΔPm為機(jī)械功率偏差；ΔY為導(dǎo)葉開(kāi)度控制量；TG為液壓機(jī)構(gòu)時(shí)間常數(shù)；TW為水錘效應(yīng)時(shí)間常數(shù)。

對(duì)典型PID 控制規(guī)律的一次調(diào)頻來(lái)說(shuō)，其動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)本質(zhì)為頻率偏差的積分控制，因此控制特性主要取決于積分增益。而監(jiān)控有功調(diào)節(jié)至調(diào)速器的控制量為開(kāi)度調(diào)節(jié)脈沖，調(diào)速器側(cè)積分后獲得開(kāi)度控制量，本質(zhì)為斜波控制。對(duì)仿真模型設(shè)置PI控制的階躍疊加斜波輸入后，其響應(yīng)曲線如圖7所示。由圖7可知，控制輸入信號(hào)與響應(yīng)輸出信號(hào)時(shí)延約3 s。考慮電網(wǎng)為抑制超低頻振蕩水電機(jī)組調(diào)節(jié)速率進(jìn)行了限制，調(diào)速器開(kāi)度模式下監(jiān)控功率外環(huán)調(diào)節(jié)控制周期一般較大，因此被控對(duì)象時(shí)延特性完全滿足監(jiān)控外環(huán)控制調(diào)節(jié)要求，調(diào)速器可通過(guò)一次調(diào)頻控制量和監(jiān)控有功控制量區(qū)分機(jī)組功率變化量中一次調(diào)頻成分和監(jiān)控有功調(diào)節(jié)成分，為實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻和監(jiān)控有功獨(dú)立控制提供條件。具體仍以電網(wǎng)頻率降低為例，監(jiān)控有功調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻同時(shí)動(dòng)作時(shí)，監(jiān)控不再直接采用功率變化量監(jiān)控功率閉環(huán)反饋量，而采用調(diào)速器計(jì)算分解后的機(jī)組有功監(jiān)控調(diào)節(jié)成分作為功率閉環(huán)反饋量，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控有功調(diào)節(jié)與一次調(diào)頻互不干擾控制。

圖7 機(jī)械液壓及水輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸入輸出響應(yīng)特性

4.2 一次調(diào)頻考核標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性調(diào)整

目前，西南電網(wǎng)一次調(diào)頻性能評(píng)價(jià)指標(biāo)包括一次調(diào)頻貢獻(xiàn)率、響應(yīng)滯后時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間，具體要求為電量貢獻(xiàn)率方面0.08 Hz 以內(nèi)小擾動(dòng)一次調(diào)頻電量貢獻(xiàn)率不小于35%，大于0.08 Hz 大擾動(dòng)貢獻(xiàn)率不小于60%。系統(tǒng)大擾動(dòng)、水頭50 m 及以上水電機(jī)組響應(yīng)滯后時(shí)間不大于4 s，穩(wěn)定時(shí)間不大于45 s。因西南電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后調(diào)速器一次調(diào)頻采用普通型且PID參數(shù)大幅減小，一次調(diào)頻調(diào)節(jié)速度和幅度顯著下降，不滿足當(dāng)前考核標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)GB 38755-2019《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》“存在頻率振蕩風(fēng)險(xiǎn)的電力系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)具備相應(yīng)的控制措施”，根據(jù)條文釋義所采取措施電網(wǎng)允許機(jī)組一次調(diào)頻性能一定降低。因此，西南電網(wǎng)一次調(diào)頻水電機(jī)組考核標(biāo)準(zhǔn)需與高水電占比電網(wǎng)調(diào)速器一次調(diào)頻相適應(yīng)，原調(diào)速器功率模式下考核標(biāo)準(zhǔn)已不再適用?？紤]高水電占比電網(wǎng)水電機(jī)組調(diào)速器開(kāi)度模式一次調(diào)頻無(wú)功率閉環(huán)，且水電機(jī)組存在功率開(kāi)度非線性特性和機(jī)械死區(qū)，建議將水電機(jī)組一次調(diào)頻控制量K1作為一次調(diào)頻調(diào)節(jié)目標(biāo)，結(jié)合調(diào)速器機(jī)械部分調(diào)節(jié)速率制定合理可行的考核標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié) 論

西南電網(wǎng)與華中電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后，電網(wǎng)規(guī)模大幅減小且水電機(jī)組占比高，超低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)突出，網(wǎng)內(nèi)主要水電機(jī)組調(diào)速器由功率模式優(yōu)化為開(kāi)度模式，一次調(diào)頻調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)型且PID參數(shù)大幅減小。本文對(duì)優(yōu)化調(diào)整后水電機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行情況進(jìn)行了分析，得出結(jié)論如下。

（1）開(kāi)度模式下一次調(diào)頻與監(jiān)控有功調(diào)節(jié)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，監(jiān)控有功調(diào)節(jié)會(huì)淹沒(méi)一次調(diào)頻動(dòng)作成果，考慮水電機(jī)組開(kāi)度模式下功率調(diào)節(jié)控制周期較大實(shí)際，本文提出采用一次調(diào)頻和監(jiān)控有功調(diào)節(jié)控制量區(qū)分機(jī)組功率變量一次調(diào)頻成分和監(jiān)控調(diào)節(jié)成分方法。在此基礎(chǔ)上將機(jī)組功率變化量的監(jiān)控調(diào)節(jié)成分作為監(jiān)控有功閉環(huán)調(diào)節(jié)反饋量，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控有功調(diào)節(jié)與調(diào)速器一次調(diào)頻控制互不干擾。

（2）為獲取全網(wǎng)最優(yōu)一次調(diào)頻性能，西南電網(wǎng)在不激發(fā)全網(wǎng)超低頻振蕩前提下深度優(yōu)化水電機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)同時(shí)須對(duì)水電機(jī)組一次調(diào)頻考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，以進(jìn)一步提高西南電網(wǎng)運(yùn)行水平。□