水电机组一次调频考核案例的解析

周振辉

(云南大唐国际红河发电有限责任公司，云南 开远 661600)

科研成果介绍

水电机组一次调频考核案例的解析

周振辉

(云南大唐国际红河发电有限责任公司，云南 开远 661600)

针对某水电站机组一次调频考核的情况，从一次调频动作过程、该机组采用的小负荷分配、调速器有功调节AGC优先控制策略等方面进行分析，结合南方电网自动发电控制技术规范相关规定，提出了AGC与一次调频控制策略的优化方案。

自动发电控制；水电机组；一次调频；AGC优先

0 前言

云南电网目前总装机容量中，水电机组所占比重较大，而且在不断加大。因此，协调好网内水电机组一次调频和二次调频 (AGC)功能，是保证电网频率稳定的要求。

而由于水电监控系统和调速系统由不同厂家提供，厂家一般只考虑各自系统功能的实现，而未从整体实现一次调频和二次调频的正常协调关系，这对机组发挥正常的调频作用有很大的阻碍，使机组一次调频、AGC频频出现不协调现象。文献 [1-4]均针对云南电网发电机组的一次调频功能提出了改进完善方案，但是，仍有机组频频出现一次调频与二次调频 (AGC)配合不佳的问题。本文针对云南某水电机组一次调频考核的情况，从一次调频动作过程、该机组采用的小负荷分配、调速器有功调节AGC优先控制策略等方面进行分析，结合规范规定，提出了AGC与一次调频控制策略的优化方案。

1 情况概述

某水电站#4机组在发生一次调频动作，但#4机组实际有功负荷变化趋势在调度考核评价区间内与一次调频要求相反。在该区间内#4机组理论动作积分电量应为-0.032 2 MWh，实际积分电量为0.029 2 MWh。

在一次调频动作区间段内，频率变化总趋势是一个开口向下的抛物线，#4机组实际有功负荷变化总趋势和频率变化趋势相符合。但在图1中方框所示区域，在该时间段内，频率变化趋势仍在升高，但此时#4机组有功负荷却有一次反方向的错误调节，正是由于此次调节，造成了在调度考核评价时间区间内，实际积分电量不满足要求。

图1 #4机组有功负荷变化异常部分放大图

3 过程分析

现针对图1中方框所示#4机组有功负荷异常趋势进行分析。

由图1可见母线频率的上升并不是一个稳定升高的过程，在升高过程中伴随着频繁的波动。在图1中框所指示的地方，可见母线频率有一段时间的下降，与此对应的调频补偿功率也减小。全厂调频补偿功率由-15.293 MW减少至-12.180 MW。

在调频补偿功率减少之前，全厂四台机组中，#4机组实际有功最低，补偿功率由-15.293 MW减少至-12.180 MW，根据监控系统AGC增有功策略，单机3 MW的有功基本增加到当前负荷最低的#4机组上。此次调节将#4机组实际有功由396.698 MW增加至410.470 MW左右。调节完毕后，由于母线频率持续升高，调频补偿功率增大，#4机组有功再次降低，此后的调频补偿均正常，后续这段调频调节由图1中的#4机组有功曲线可清晰看到。

4 控制策略分析

从该水电站#4机组一次调频动作过程分析可知，监控系统的AGC分配程序将小幅度的一次调频量作为小负荷进行了单机组的负荷指令分配，造成了一次调频不满足考核规定要求。

另外，AGC优先的有功调节策略也是造成以上调频补偿异常的原因之一。AGC优先有功调节策略，就是当调速器接收到AGC调功指令时，优先执行AGC指令，屏蔽本身的调频功能。监控系统AGC参与到一次调频补偿中，随着频率变化，当实际频率与50 Hz标准频率的差值大于0.05 Hz，监控系统即开始计算并对各机组分配调频补偿；而调速器处也有一次调频补偿策略，频差大于0.05 Hz时也进行补偿。但调速器有功调节策略为AGC优先，即当接收到AGC调功指令时，优先执行AGC指令，屏蔽本身的调频功能，导致有的机组调频功能动作有的机组调频功能不动作，一次调频量不是均分状态。

针对目前采用的控制策略的局限性，结合《中国南方电网自动发电控制 (AGC)技术规范》的相关规定，提出两种控制策略优化方案：

方案一：完善现有方案。基于调速器采用脉冲功率调节方式，在监控系统未发脉宽调节时，调速系统的机组功率调节最终值由功率设定值叠加调速系统计算的一次调频功率设定值形成；在监控系统发脉宽调节时，调速系统的机组功率调节最终值仍然由功率设定值叠加调速系统计算的一次调频功率设定值形成。故监控系统的调频补偿功能由AGC指令实现，全厂机组的调频补偿量由以下公式计算得出：

式中：f为全厂机组一次调频量；F为系统频率；FΔ为实时频率；0.05为调频死区；δ为永态转差系数 (即调频系数)；PGe为机组额定功率；N为并网机组台数。

AGC程序应该在一次调频处理上，不考虑小负荷分配，即不管计算的多大一次调频量，都应均分至投入成组控制的机组负荷分配上，除非机组负荷指令到了上下限与振荡区等特殊值，以此可避免因小负荷分配导致一次调频量分配至各机组指令的不准确而受到的调度考核。

另外，在调速系统应该不考虑是否交监控系统控制功率，调速系统的一次调频功能均应为远方设定叠加一次调频量方式，而不因调速系统交远方控制后即屏蔽一次调频功能等待监控系统的一次调频修正，以防止机组在交远方监控系统控制但未投入成组控制时，一次调频动作量全部叠加在投入成组控制的机组上，产生对单机的一次调频修正量不正确的可能性。

方案二：AGC优先于一次调频动作的方案。该方案应用于云南大多数水电机组上，其控制策略为：全厂AGC负荷指令在未变化后约40秒，监控系统的机组功率控制已经响应完成置于开环状态，在调速系统一次调频动作时监控系统的机组功率控制并不会把调速系统一次调频动作拉回来；在全厂AGC负荷指令有新指令变化时，各机组的实发总负荷满足全厂AGC负荷指令，此时按南网考核规定不考核一次调频。

5 结束语

方案二因要考虑AGC与一次调频的协调配合多方面细节问题，不容易做的完善，如：机组功率控制已经响应完成机组功率控制何时置于开环状态?何时又置于闭环状态?等等。且方案二不是电网优先考虑的方案，故推荐完善方案一，并做验证试验检验其修改的正确性。

[1] 卢勇，贺祥飞，刘友宽，等.云南电网水电机组参与一次调频改进方案 [J].电力系统自动化，2006，30(21)：86-89.

[2] 卢勇，贺祥飞，刘友宽，等.云南电网一次调频试验工作现状及策略分析 [A].2008年云南电力技术论坛优秀论文集 [C].2008.

[3] 杜朝波，卢勇，董均宇，等.大朝山水电站机组一次调频试验及其调速器建模研究 [J].水力发电，2008，34 (2)：51-53.

[4] 卢勇，刘友宽，赵涓，等.完善云南电网一次调频功能研究 [J].云南电力技术，2005，33(6)：12-17.

[5] 雷亭，卢万里，何可智.水电厂一次调频试验与分析[J].广西电力，2007，(5)：60-65.

[6] 李阳坡，龙云，王坚.南方电网发电机组一次调频性能评价方法分析与改进 [J].南方电网技术，2010，4(1)：28-31.

[7] 张江滨，李华，谢辉平.水电机组一次调频控制系统分析与功能完善 [J].水力发电学报，2009，28(6)：206 -212.

Analysis of the Primary Frequency Regulation Assessment Case of Hydropower Unit

ZHOU Zhenhui
(Yunnan Datang International Power Generation Co.Ltd，Kaiyuan，Yunnan 661600)

This paper discussed primary frequency regulation assessment of certain hydropower unit#4 in Yunnan，and analysed action process of primary frequency regulation，load distribution and AGC of unit，combining with China Southern Power Grid AGC technical specifications related regulations，proposed AGC and primary frequency control strategy optimization.

AGC；hydropower unit；primary frequency regulation；AGC priority

Tv5

B

1006-7345(2014)05-0123-02

2014-03-31

周振辉 (1974)，男，本科，工程师，云南大唐国际红河发电有限责任公司，主要从事水、火电自动控制研究工作 (email)zzh9988＠163.com。