水電廠技術論文(2)
水電廠技術論文篇二
提高水電廠AGC調節性能的技術措施
[摘 要]分析了目前水電廠AGC 調節系統中的不足， 提出了一種新的調節方式， 并在銀盤水
電廠AGC 調節系統中加以運用。實踐表明采用改調節方式后， 水電廠AGC 調節性能有較大提高。
[關鍵詞]水電廠;AGC;調節性能;技術措施
中圖分類號： TL503.6 文獻標識碼：A 文章編號：
0 引言
水電廠的自動發電控制[1](AGC為Automation Generator Control縮寫)是指按預定的條件和要求，以迅速經濟的方式自動控制水電廠有功功率來滿足電力系統的需要。水電廠AGC控制系統是電力系統AGC控制系統的一部分，作為電力系統AGC控制系統的執行端，對電力系統電能的調節起著至關重要的作用。
銀盤水電廠地處重慶市武隆縣，是烏江干流水電開發規劃的第十一個梯級，安裝4臺150MW軸流轉槳式水輪發電機組，電廠AGC功能于2013年10月正式投運參與重慶電網調節，在運行過程中AGC調節精度和速率達不到《華中區域并網發電廠輔助服務管理實施細則(試行)》及《華中區域發電廠并網運行管理實施細則(試行)》(以下簡稱《兩個細則》)的要求(即調節速率大于最大機組額定容量的80%/Min，調節精度小于±3%)，受到調度考核，影響了電廠效益。針對AGC調節性能達不到兩個細則考核要求的問題，銀盤水電廠組織監控廠家、調速廠家、電科院人員進行專項研究，通過對AGC調節系統進行優化改進，有效地解決了AGC調節性能差的問題，提高了機組的有功功率調節品質，避免了調度的考核。
1 改進前AGC調節系統結構及工作原理
AGC調節系統分為三層，一是調度層，二是監控層，三是調速器層。調度層負責下發全廠有功功率給定值至監控層。監控層由上位機(AGC程序)和下位機(機組LCU)構成，上位機AGC程序接收調度下發的全廠有功設定值，并根據當前全廠每臺機組的振動區以及當前水頭等信息將當前有功功率給定值合理分配到各臺機組LCU。機組LCU將上位機下發的有功功率給定值和實發值進行pid運算，在每一個pid運算周期，輸出逐步遞減的脈寬信號，驅動相應的增、減有功繼電器同步動作及復歸。增、減有功這2個繼電器，采用硬接線的方式將繼電器輸出接點傳至調速器，調速器工作在開度模式，根據繼電器節點信號對機組導葉開度、槳葉開度進行調節，繼而達到調節機組有功功率的目的。
2 存在的問題及原因分析
2.1 AGC調節系統是一種間接式調節結構
改進前整個AGC調節系統由監控接收調度下發的有功功率給定值，并在上位機進行AGC運算后，將有功功率給定值分配到每臺機組的現地LCU中，在現地LCU PID運算模塊進行有功功率閉環控制后輸出調節脈沖至調速器，調速器工作在開度模式，按調節脈沖控制導葉開度和槳葉開度(軸流轉槳式機組需要同時調整槳葉開度)。由此可見，整個AGC調節系統的結構是監控AGC分配-現地LCU 有功PID控制-調速器脈沖調節的結構形式，這樣在整個AGC調節環節多了一個現地LCU 有功PID控制這一中間環節，導致有功功率的調節滯后于有功功率的變化，因為對于調速器來說實際上已成為一個隨動系統，當調速器工作在開度模式，只負責接收監控輸出的調節脈沖，將調節脈沖換算成開度給定，對機組導葉開度和槳葉開度進行調整，而不管機組有功功率如何變化，調速器對于有功功率調節來說是一個開環環節，這樣往往會導致調速器調節機組出力時很容易造成超調，再加上機組有功功率的變化本身就滯后于水輪機導葉開度的變化[2]， 而等監控現地LCU PID模塊反應過來再進行調節時，指令已經滯后于有功功率的變化了，所以AGC調節精度難以保證。
2.2 AGC調節系統調節參數難以滿足調節要求
改進前的AGC調節系統，有功功率的閉環是在監控現地LCU PID模塊中實現的，一般情況下，現地CU PID模塊中的脈沖寬度和調節周期經過整定后就不會再變化，但由于在不同的機組水頭下，同一導葉開度對應于機組的不同有功功率，且在恒定水頭下，被控機組有功功率與水輪機導葉開度之間呈非線性特性[3]，所以在水頭變化和在不同的有功功率區域，則監控系統的pid控制很難用一組或者幾組參數來實現，往是參數調整完畢后勉強滿足當時工況的有功調節要求，而數天后甚至數小時因為水頭的變化、調速系統工況變化等因素，pid參數又不適應了，調節負荷時出現超調。
3 改進措施
3.1 采用調速器功率閉環直接調節模式
通過以上分析， 在AGC調節系統中，如果能夠避開現地LCU PID運算模塊這個環節，將監控AGC分配的有功功率給定值直接傳送至調速器， 由調速器依據一定的控制規律調節發電機組的有功功率， 就能避免目前調節品質差的弱點，即監控系統只是根據AGC分配結果將有功設定值傳送給調速器，由調速器完成有功功率閉環調節，直接以有功功率給定與當前有功功率的偏差進行PID運算，實時作用于導葉接力器和槳葉接力器，夠快速地將有功功率調整至有功功率目標值， 保證了調節機組出力的速動性，減少了監控系統主動調節負荷這個中間環節，提高了功率調節的效率。
3.2 采用功率自適應參數
由于水輪發電機有功功率隨著水頭變化而不同，為了避免出現監控進行有功功率調節模式的參數不適應問題，在調速器程序中采用調節參數隨水頭自適應算法，就可以保證在不同水頭下有功功率調節品質。
銀盤水電廠于2013年12月至2014年3月分別對4臺機組進行了AGC調節系統改造，改造后AGC調節速率由90MW/MIN變為125MW/MIN，AGC調節精度由3.8%變為±2%，達到了華中電網兩個細則考核要求，具體實施方案如下：
3.1 監控系統增加有功功率模擬量輸出信號至調速器
監控系統將有功功率給定值通過4～20mA模擬量輸出方式送至調速器，調速器再將收到的有功功率給定值返送至監控系統，由監控系統進行比較，偏差過大立即報警，以防止調速器收到的給定值與監控下發給定值不一致。
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