CPS2考核电网调频分析

陈汝昌,何金定,朱欣春

(云南电力调度控制中心,昆明 650011)

CPS2考核电网调频分析

陈汝昌,何金定,朱欣春

(云南电力调度控制中心,昆明 650011)

阐述了CPS标准下的南方电网联络线功率与偏差考核标准,分析、研究了基于CPS2考核指标的互联电网调频工作,结合云南电网的实际情况,提出了相应的改进措施建议,并在电网实际运行调控中验证了相应措施的有效性。

CPS2考核;电网调频;云南电网;改进措施

1 前言

云南电网采用联络线功率和频率偏差控制模式 (TBC),南网总调对于云南电网外送功率的调控情况进行 CPS1和 CPS2指标考核[1]。其中, CPSl指标用于评价互联电网内的控制区ACE的变化特性及其与系统频率偏差的关系,CPS2指标用于评价互联电网内的控制区对于联络线潮流偏差的控制情况[2-3]。

云南省水电资源丰富,2013年,云南水电发电量居全国第二,仅次于四川,截至2014年初,云南电网统调装机容量50 968 MW,其中水电装机容量达36198 MW,比例达71.02%,已成为全国大型水电基地之一。由于云南电网水电装机比例较大,而水电机组较火电机组具有调节速度快,调节灵活等优势,理论上来说云南电网在CPS考核中应该存在较大的优势,但是从南网总调对于南网区域内各省区的CPS考核结果来看,云南电网虽然CPS1考核结果较好,但总体CPS2合格率较低,且多次出现日CPS2合格率低于95%的情况。随着云南电网发供电规模的不断扩大,有必要研究如何充分发挥云南水电的调频优势,保障南方电网频率稳定,并进一步提升云南电网外送联络线调控水平。

目前对CPS考核标准下的电网调频分析研究更多是针对如何提升CPS1指标,或如何降低CPS考核罚电量来展开探讨[4-6],但是基于CPS2考核指标的调频工作深入研究却并不多见。本文将分析云南电网2013年第二季度的CPS2考核情况,探讨如何基于CPS2考核标准改进云南电网调频工作的措施,并对改进措施实施情况后的效果进行分析和总结。

2 CPS2考核分析

2.1 2013年第二季度CPS考核

表1 南网五省区第二季度CPS指标

从表1可以看出,受益于水电机组的快速调节效应,云南电网CPS1指标较好,排名五省区第一位,但是CPS2指标合格率却比较低,排名五省区最后一位,且日CPS2合格率低于95%的天数多达10天,为五省区最差,这与云南电网的实际调频能力并不相符。

2.2 考核原因分析

1)根据CPS标准下的自动发电控制策略[2],云南电网AGC调节策略主要以CPS1参数合格为目标进行调节,只要CPS1指标合格,同时瞬时ACE值未达到AGC控制紧急区,将不会自动调节。但因云南电网AGC紧急区门槛值为280 MW,远大于CPS2合格门槛值129.9 MW(即),故在频率偏差较大的时段,需要调度员及时人工干预,才能保证CPS2不被考核。调度员疲于出力调整,结果却不尽如人意。从电网的实际调频工作来看,本来云南电网拥有充足的水电快速调节备用,可以参与频率偏差调整,使电网频率向有利方向发展,但因为CPS2合格率门槛值较低,云南电网只能在一定程度内对频率进行支援,若支援力度过大,虽对电网频率稳定做出贡献,却会因CPS2指标不合格而遭到考核,极大地限制了云南水电机组参与省级电网间的功率相互支援,随着云南电网进一步发展,发电出力占南方电网的比重进一步增加,将更不利于整个南方电网的频率实时调控。

2)南网总调在云南电网内管辖机组容量达18 850 MW,占云南电网统调装机容量比例为36.98%,云南中调直接调管的机组容量为25568 MW,比例50.2%,其余为省地共调或者地县调直调机组。南网总调管辖机组单机容量大,调节性能好,但受制于流域梯级优化调度及断面控制等约束,只能按日发电计划接带负荷,不能参与联络线的实时调控;省地调共调或地县调直调水电厂均为径流式电站,调节性能差,也无法参与联络线的实时调控;因此,云南电网外送联络线实时调整主要由中调直调机组承担。其中,漫湾、大朝山电厂自2003年均投产发电后,一直作为云南电网外送联络线实时调整的主力电厂。近年来,虽然云南电网规模、负荷水平、管辖电厂、机组总容量不断扩大增加,但综合送出断面受阻情况、水库水情及机组性能等因素后,目前仍然只能依赖漫湾、大朝山电厂实时调整外送联络线,两个电厂不变的调整能力已逐渐不能满足电网规模和负荷水平的不断增长。

3)随着云南电网的高速发展,发电出力规模不断扩大,现行的AGC控制参数及CPS考核参数设置不合理。表2是对第二季度云南电网CPS2被考核点及对应ACE分布区间的统计情况。

表2 云南电网第二季度CPS2考核分布统计

从表2得出,云南电网约76%的CPS2被考核点ACE均值分布在130～195 MW之间。

接下来再分析一下云南电网AGC控制参数和CPS考核参数设置的情况。

表3 南网五省区AGC控制参数

上述参数是2011年南网总调根据五省区发电出力情况计算得出的B值分配,根据L10=1.65*由此计算得出云南电网L10=129.9 MW,即当云南电网十分钟ACE均值大于129.9 MW时,对应考核点的CPS2指标将被记为不合格。

随着云南电网规模快速扩大,最高发电出力已经由2011年的21023MW,增加至2013年28 388 MW,相应占南方电网发电总出力的比例也由17%增加至24%。因此,云南电网的调频参数仍按照2011年参数设置不利于充分发挥云南水电调节速度快、调节灵活的优势,在此参数下的考核指标对于云南电网也较为苛刻。

3 CPS2考核指标提升措施

3.1 修改云南电网AGC控制参数

根据2013年云南电网发电出力规模占南方电网发电出力的比例进行重新测算,云南电网B值应修改为272 MW/0.1Hz,对应=195.9 MW。参考表2,若按此参数计算,云南电网第二季度中76%的CPS2被考核点将不会被考核,日CPS2合格率低于95%的天数将降低至0天。

3.2 增加CPS2指标监视告警功能

1)在云南电网监视控制系统中,设置瞬时ACE告警门槛为120 MW,一旦ACE瞬时值超过门槛值,发出语音告警,提醒调度员及时干预。

2)设置 ACE十分钟均值告警门槛为100 MW,一旦云南电网ACE十分钟均值超过门槛值,发出语音告警,提醒调度员及时干预。

3)实时采集南网总调CPS考核系统中当天CPS2合格率以及被CPS2被考核点数量,并在监视系统展示CPS2当天合格率以及考核点裕度 (8 -被考核点数量),便于调度员实时掌握当天的CPS2考核情况,提示注意加强后续调控。

3.3 加强对CPS2指标的监控

进一步加强实时调控中对CPS2这一考核指标的关注度,在CPS1合格的情况下不能忽视对CPS2的调整。特别是在电网持续低频或高频造成云南电网外送持续多送或少送时,注意及时进行人工干预,保证CPS2考核指标在合格范围内。

3.4 增加中调直调机组出力计划曲线

针对南网总调管辖机组占云南电网统调装机容量比例越来越大的实际情况,增加了中调直调机组计划出力曲线 (全网总出力计划-总调管辖电厂总计划),并计算出每15分钟发电计划的变化量,便于调度员及时安排中调直调水电机组开停机,避免因开停机不及时,导致漫湾、大朝山电厂调节备用不足,造成云南电网CPS2指标被考核。

4 采取措施后的调控效果

经云南中调加强了CPS2指标考核实时监视、调控,并于2013年11月初与南网总调沟通协调,将云南电网AGC控制及考核参数设置为B值= 272MW/0.1Hz、L10=195.9 MW后,充分发挥了云南水电机组的对调频及网间功率相互支援的优势,云南电网CPS考核指标也大幅提升。

每年的6月至10月属于云南汛期,水电发电比重可达90%以上,CPS较容易调控,而4、5月以及11、12月属于云南枯期,发电规模及水火电发电比例均较为接近,因此CPS指标调控难度相当,具有较强的可比性。因此,选取改进措施采用前的4、5月及改进措施采用后的11、12月云南电网的CPS考核指标进行对比分析。

表4 云南电网4、5、11、12月CPS指标统计

从表4可明显看出,文中所提出的各项改进措施对于提升云南电网外送联络线控制水平非常有效,经采取相应措施后,在中调调度员人工干预工作量未增加的情况下,云南电网CPS1指标略微上升,CPS2合格率指标大幅上升,CPS考核罚电量也大幅减少,同时日 CPS2合格率低于95%的天数降至0天。

5 结束语

本文结合调度运行工作中的实际调控经验,对基于CPS2考核标准下的电网调频工作进行了深入的分析和研究,提出了相应的改进措施,并在云南电网外送联络线调控中实际应用,证明了相应措施的有效性,从根本上扭转了云南电网CPS2指标考核不佳的被动局面,充分发挥了云南水电的调频优势,增大了云南电网对于其它省级电网的功率相互支援力度,提升了云南电网外送联络线实时调控水平,有利于保障南方电网的频率稳定。

[1] 中国南方电网有限责任公司.南方电网联络线功率与系统频率偏差控制和考核管理办法 (试行)[Z].2005.

[2] 高宗和,滕贤亮,张小白.互联电网CPS标准下的自动发电控制策略 [J].

电力系统自动化,2005,29.

[3] 张瑞阳,李小军,宋莉.南方电网2007年CPS参数调整分析与计算 [J].东北电力大学学报,2008,28.

[4] 王邦一,朱欣春,王珍意.云南电网CPS考核情况及其改善措施分析 [J].2008年云南电力技术论坛论文集.

[5] 王炳焱,等.广东电网CPS调节策略研究 [J].广东电力,2010,23.

[6] 杨贵钟,等.福建电网AGC系统控制策略改进 [J].福建电力与电工,2004,24.

Analysis of Power Grid Frequency Control Based on CPS2 Standard

CHEN Ruchang,HE Jinding,ZHU Xinchun
(Yunnan Electric Power Dispatching Control Center,Kunming 650011)

In this paper,the control mode and evaluation for tie-line load frequency bias under control performance standard in China Southern Power Grid are introduced.The frequency controlling based on CPS2 standard in interconnected power grid are analyzed.Combined with the actual situation in Yunnan power grid,a series of measures,which is effective in practical application, to improve the CPS2 evaluation level are proposed.

control performance standard 2;power grid frequency control;yunnan power grid;measures to improve.

TM73

B

1006-7345(2014)03-0029-03

2014-03-03

陈汝昌 (1985),男,本科,工程师,云南电力调度控制中心,从事电网调度运行工作 (e-mail)346490316@qq.com。

何金定 (1978),男,硕士,高级工程师,云南电力调度控制中心,从事电网调度运行管理工作。

朱欣春 (1973),男,硕士,高级工程师,云南电力调度控制中心,从事电网调度运行管理工作。