水電廠技術論文(2)
水電廠技術論文篇二
提高水電廠AGC調(diào)節(jié)性能的技術措施
[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)中加以運用。實踐表明采用改調(diào)節(jié)方式后， 水電廠AGC 調(diào)節(jié)性能有較大提高。
[關鍵詞]水電廠;AGC;調(diào)節(jié)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(fā)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(jīng)濟的方式自動控制水電廠有功功率來滿足電力系統(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，對電力系統(tǒng)電能的調(diào)節(jié)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(fā)規(guī)劃的第十一個梯級，安裝4臺150MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組，電廠AGC功能于2013年10月正式投運參與重慶電網(wǎng)調(diào)節(jié)，在運行過程中AGC調(diào)節(jié)精度和速率達不到《華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務管理實施細則(試行)》及《華中區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則(試行)》(以下簡稱《兩個細則》)的要求(即調(diào)節(jié)速率大于最大機組額定容量的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AGC調(diào)節(jié)性能達不到兩個細則考核要求的問題，銀盤水電廠組織監(jiān)控廠家、調(diào)速廠家、電科院人員進行專項研究，通過對AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，有效地解決了AGC調(diào)節(jié)性能差的問題，提高了機組的有功功率調(diào)節(jié)品質(zhì)，避免了調(diào)度的考核。
1 改進前AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)結構及工作原理
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)度層負責下發(fā)全廠有功功率給定值至監(jiān)控層。監(jiān)控層由上位機(AGC程序)和下位機(機組LCU)構成，上位機AGC程序接收調(diào)度下發(fā)的全廠有功設定值，并根據(jù)當前全廠每臺機組的振動區(qū)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(fā)的有功功率給定值和實發(fā)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(qū)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(diào)速器，調(diào)速器工作在開度模式，根據(jù)繼電器節(jié)點信號對機組導葉開度、槳葉開度進行調(diào)節(jié)，繼而達到調(diào)節(jié)機組有功功率的目的。
2 存在的問題及原因分析
2.1 AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一種間接式調(diào)節(jié)結構
改進前整個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，并在上位機進行AGC運算后，將有功功率給定值分配到每臺機組的現(xiàn)地LCU中，在現(xiàn)地LCU PID運算模塊進行有功功率閉環(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)脈沖控制導葉開度和槳葉開度(軸流轉(zhuǎn)槳式機組需要同時調(diào)整槳葉開度)。由此可見，整個AGC調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結構是監(jiān)控AGC分配-現(xiàn)地LCU 有功PID控制-調(diào)速器脈沖調(diào)節(jié)的結構形式，這樣在整個AGC調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)多了一個現(xiàn)地LCU 有功PID控制這一中間環(huán)節(jié)，導致有功功率的調(diào)節(jié)滯后于有功功率的變化，因為對于調(diào)速器來說實際上已成為一個隨動系統(tǒng)，當調(diào)速器工作在開度模式，只負責接收監(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，對機組導葉開度和槳葉開度進行調(diào)整，而不管機組有功功率如何變化，調(diào)速器對于有功功率調(diào)節(jié)來說是一個開環(huán)環(huán)節(jié)，這樣往往會導致調(diào)速器調(diào)節(jié)機組出力時很容易造成超調(diào)，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(jiān)控現(xiàn)地LCU PID模塊反應過來再進行調(diào)節(jié)時，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(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)來實現(xiàn)，往是參數(shù)調(diào)整完畢后勉強滿足當時工況的有功調(diào)節(jié)要求，而數(shù)天后甚至數(shù)小時因為水頭的變化、調(diào)速系統(tǒng)工況變化等因素，pid參數(shù)又不適應了，調(diào)節(jié)負荷時出現(xiàn)超調(diào)。
3 改進措施
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運算模塊這個環(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)電機組的有功功率， 就能避免目前調(diào)節(jié)品質(zhì)差的弱點，即監(jiān)控系統(tǒng)只是根據(jù)AGC分配結果將有功設定值傳送給調(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(diào)整至有功功率目標值， 保證了調(diào)節(jié)機組出力的速動性，減少了監(jiān)控系統(tǒng)主動調(diào)節(jié)負荷這個中間環(huán)節(jié)，提高了功率調(diào)節(jié)的效率。
3.2 采用功率自適應參數(shù)
由于水輪發(fā)電機有功功率隨著水頭變化而不同，為了避免出現(xiàn)監(jiān)控進行有功功率調(diào)節(jié)模式的參數(shù)不適應問題，在調(diào)速器程序中采用調(diào)節(jié)參數(shù)隨水頭自適應算法，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4臺機組進行了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%，達到了華中電網(wǎng)兩個細則考核要求，具體實施方案如下：
3.1 監(jiān)控系統(tǒng)增加有功功率模擬量輸出信號至調(diào)速器
監(jiān)控系統(tǒng)將有功功率給定值通過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)進行比較，偏差過大立即報警，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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