水電廠技術(shù)論文(2)
水電廠技術(shù)論文篇二
提高水電廠AGC調(diào)節(jié)性能的技術(shù)措施
[摘 要]分析了目前水電廠AGC 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的不足， 提出了一種新的調(diào)節(jié)方式， 并在銀盤水
電廠AGC 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中加以運(yùn)用。實(shí)踐表明采用改調(diào)節(jié)方式后， 水電廠AGC 調(diào)節(jié)性能有較大提高。
[關(guān)鍵詞]水電廠;AGC;調(diào)節(jié)性能;技術(shù)措施
中圖分類號(hào)： TL503.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0 引言
水電廠的自動(dòng)發(fā)電控制[1](AGC為Automation Generator Control縮寫)是指按預(yù)定的條件和要求，以迅速經(jīng)濟(jì)的方式自動(dòng)控制水電廠有功功率來(lái)滿足電力系統(tǒng)的需要。水電廠AGC控制系統(tǒng)是電力系統(tǒng)AGC控制系統(tǒng)的一部分，作為電力系統(tǒng)AGC控制系統(tǒng)的執(zhí)行端，對(duì)電力系統(tǒng)電能的調(diào)節(jié)起著至關(guān)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(fā)規(guī)劃的第十一個(gè)梯級(jí)，安裝4臺(tái)150MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，電廠AGC功能于2013年10月正式投運(yùn)參與重慶電網(wǎng)調(diào)節(jié)，在運(yùn)行過(guò)程中AGC調(diào)節(jié)精度和速率達(dá)不到《華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則(試行)》及《華中區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則(試行)》(以下簡(jiǎn)稱《兩個(gè)細(xì)則》)的要求(即調(diào)節(jié)速率大于最大機(jī)組額定容量的80%/Min，調(diào)節(jié)精度小于±3%)，受到調(diào)度考核，影響了電廠效益。針對(duì)AGC調(diào)節(jié)性能達(dá)不到兩個(gè)細(xì)則考核要求的問(wèn)題，銀盤水電廠組織監(jiān)控廠家、調(diào)速?gòu)S家、電科院人員進(jìn)行專項(xiàng)研究，通過(guò)對(duì)AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，有效地解決了AGC調(diào)節(jié)性能差的問(wèn)題，提高了機(jī)組的有功功率調(diào)節(jié)品質(zhì)，避免了調(diào)度的考核。
1 改進(jìn)前AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)分為三層，一是調(diào)度層，二是監(jiān)控層，三是調(diào)速器層。調(diào)度層負(fù)責(zé)下發(fā)全廠有功功率給定值至監(jiān)控層。監(jiān)控層由上位機(jī)(AGC程序)和下位機(jī)(機(jī)組LCU)構(gòu)成，上位機(jī)AGC程序接收調(diào)度下發(fā)的全廠有功設(shè)定值，并根據(jù)當(dāng)前全廠每臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)以及當(dāng)前水頭等信息將當(dāng)前有功功率給定值合理分配到各臺(tái)機(jī)組LCU。機(jī)組LCU將上位機(jī)下發(fā)的有功功率給定值和實(shí)發(fā)值進(jìn)行pid運(yùn)算，在每一個(gè)pid運(yùn)算周期，輸出逐步遞減的脈寬信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的增、減有功繼電器同步動(dòng)作及復(fù)歸。增、減有功這2個(gè)繼電器，采用硬接線的方式將繼電器輸出接點(diǎn)傳至調(diào)速器，調(diào)速器工作在開度模式，根據(jù)繼電器節(jié)點(diǎn)信號(hào)對(duì)機(jī)組導(dǎo)葉開度、槳葉開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，繼而達(dá)到調(diào)節(jié)機(jī)組有功功率的目的。
2 存在的問(wèn)題及原因分析
2.1 AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一種間接式調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)
改進(jìn)前整個(gè)AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)由監(jiān)控接收調(diào)度下發(fā)的有功功率給定值，并在上位機(jī)進(jìn)行AGC運(yùn)算后，將有功功率給定值分配到每臺(tái)機(jī)組的現(xiàn)地LCU中，在現(xiàn)地LCU PID運(yùn)算模塊進(jìn)行有功功率閉環(huán)控制后輸出調(diào)節(jié)脈沖至調(diào)速器，調(diào)速器工作在開度模式，按調(diào)節(jié)脈沖控制導(dǎo)葉開度和槳葉開度(軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組需要同時(shí)調(diào)整槳葉開度)。由此可見，整個(gè)AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是監(jiān)控AGC分配-現(xiàn)地LCU 有功PID控制-調(diào)速器脈沖調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)形式，這樣在整個(gè)AGC調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)多了一個(gè)現(xiàn)地LCU 有功PID控制這一中間環(huán)節(jié)，導(dǎo)致有功功率的調(diào)節(jié)滯后于有功功率的變化，因?yàn)閷?duì)于調(diào)速器來(lái)說(shuō)實(shí)際上已成為一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)速器工作在開度模式，只負(fù)責(zé)接收監(jiān)控輸出的調(diào)節(jié)脈沖，將調(diào)節(jié)脈沖換算成開度給定，對(duì)機(jī)組導(dǎo)葉開度和槳葉開度進(jìn)行調(diào)整，而不管機(jī)組有功功率如何變化，調(diào)速器對(duì)于有功功率調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō)是一個(gè)開環(huán)環(huán)節(jié)，這樣往往會(huì)導(dǎo)致調(diào)速器調(diào)節(jié)機(jī)組出力時(shí)很容易造成超調(diào)，再加上機(jī)組有功功率的變化本身就滯后于水輪機(jī)導(dǎo)葉開度的變化[2]， 而等監(jiān)控現(xiàn)地LCU PID模塊反應(yīng)過(guò)來(lái)再進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，指令已經(jīng)滯后于有功功率的變化了，所以AGC調(diào)節(jié)精度難以保證。
2.2 AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)難以滿足調(diào)節(jié)要求
改進(jìn)前的AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有功功率的閉環(huán)是在監(jiān)控現(xiàn)地LCU PID模塊中實(shí)現(xiàn)的，一般情況下，現(xiàn)地CU PID模塊中的脈沖寬度和調(diào)節(jié)周期經(jīng)過(guò)整定后就不會(huì)再變化，但由于在不同的機(jī)組水頭下，同一導(dǎo)葉開度對(duì)應(yīng)于機(jī)組的不同有功功率，且在恒定水頭下，被控機(jī)組有功功率與水輪機(jī)導(dǎo)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(qū)域，則監(jiān)控系統(tǒng)的pid控制很難用一組或者幾組參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，往是參數(shù)調(diào)整完畢后勉強(qiáng)滿足當(dāng)時(shí)工況的有功調(diào)節(jié)要求，而數(shù)天后甚至數(shù)小時(shí)因?yàn)樗^的變化、調(diào)速系統(tǒng)工況變化等因素，pid參數(shù)又不適應(yīng)了，調(diào)節(jié)負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)超調(diào)。
3 改進(jìn)措施
3.1 采用調(diào)速器功率閉環(huán)直接調(diào)節(jié)模式
通過(guò)以上分析， 在AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，如果能夠避開現(xiàn)地LCU PID運(yùn)算模塊這個(gè)環(huán)節(jié)，將監(jiān)控AGC分配的有功功率給定值直接傳送至調(diào)速器， 由調(diào)速器依據(jù)一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的有功功率， 就能避免目前調(diào)節(jié)品質(zhì)差的弱點(diǎn)，即監(jiān)控系統(tǒng)只是根據(jù)AGC分配結(jié)果將有功設(shè)定值傳送給調(diào)速器，由調(diào)速器完成有功功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，直接以有功功率給定與當(dāng)前有功功率的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，實(shí)時(shí)作用于導(dǎo)葉接力器和槳葉接力器，夠快速地將有功功率調(diào)整至有功功率目標(biāo)值， 保證了調(diào)節(jié)機(jī)組出力的速動(dòng)性，減少了監(jiān)控系統(tǒng)主動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)荷這個(gè)中間環(huán)節(jié)，提高了功率調(diào)節(jié)的效率。
3.2 采用功率自適應(yīng)參數(shù)
由于水輪發(fā)電機(jī)有功功率隨著水頭變化而不同，為了避免出現(xiàn)監(jiān)控進(jìn)行有功功率調(diào)節(jié)模式的參數(shù)不適應(yīng)問(wèn)題，在調(diào)速器程序中采用調(diào)節(jié)參數(shù)隨水頭自適應(yīng)算法，就可以保證在不同水頭下有功功率調(diào)節(jié)品質(zhì)。
銀盤水電廠于2013年12月至2014年3月分別對(duì)4臺(tái)機(jī)組進(jìn)行了AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造，改造后AGC調(diào)節(jié)速率由90MW/MIN變?yōu)?25MW/MIN，AGC調(diào)節(jié)精度由3.8%變?yōu)?plusmn;2%，達(dá)到了華中電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則考核要求，具體實(shí)施方案如下：
3.1 監(jiān)控系統(tǒng)增加有功功率模擬量輸出信號(hào)至調(diào)速器
監(jiān)控系統(tǒng)將有功功率給定值通過(guò)4～20mA模擬量輸出方式送至調(diào)速器，調(diào)速器再將收到的有功功率給定值返送至監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行比較，偏差過(guò)大立即報(bào)警，以防止調(diào)速器收到的給定值與監(jiān)控下發(fā)給定值不一致。
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