西藏电网下水电机组AGC试验分析

孔维康

(国网西藏电力有限公司电力科学研究院，西藏 拉萨 850000)

0 引 言

水能发电具有清洁无污染、廉价、循环再生等优势。西藏地区作为三江之源,水能资源丰富，大力开发水力发电资源具有重要的价值和深远意义。西藏地区生态环境优美，高寒缺氧，长期以来冬季电力供应不足，而大力开发水能资源、光伏发电等清洁能源对保护西藏生态环境和西藏地区经济的可持续发展具有重要意义。

西藏电网主要能源为水能和光能，至2017年底，水电总装机容量突破1 550 MW，西藏电网冬季最高负荷冲破1 000 MW。随着西藏经济的高速发展，西藏地区用电负荷越来越多，以及川藏联网工程建成，藏电外送，西藏电力调度面临严峻的考验。西藏电网电力调度的智能化，尤其是水电厂调度的智能化在西藏电网中举足轻重，因此电网调度控制水电厂有功出力就要求电厂配备自动发电控制(AGC)系统实现西藏电网调度智能化。

1 概 述

西藏电网具有容量小、系统频率扰动大等特点，并结合国家标准《电网运行规则》的规定，制定出了符合西藏电网稳定运行的《西藏电网电源并网服务办法(试行)》规定，以及藏电调控〔2016〕542号《国网西藏电力有限公司关于印发西藏电网 AGC与一次调频协调会议纪要的通知》文件来规范西藏电网的水电厂AGC性能测试。西藏电网要求机组AGC系统能够正常调节有功，水电厂机组AGC系统的调节特性及其逻辑正确。

为实现对水电厂机组的远方AGC控制，对水电厂AGC功能做出以下要求：

AGC系统控制逻辑应有如下：接按调度指令后能投入厂控AGC功能；调度侧下发机组负荷设定值到电厂侧AGC系统，能进行负荷调节。

成组机组分配原则：第一种是有功采用平均分配，第二种是根据机组优先级别来分配机组有功(减少负荷时，优先减少优先级别低的机组；增加负荷时，优先增加优先级别高的机组)。

2 技术指标

有功功率设定误差范围，全厂有功爬坡速率设定值，水电厂AGC系统的频率限制环节设置区间。当频率在限制区间内时，AGC系统会按照区调(西藏电网调度中心简称“区调”)有功给定值正常调节有功；当频率在限制区间外时，假设AGC系统的负荷调节方向与机组一次调频的调节方向同向，则可以叠加调节机组有功；如果不同向，则AGC禁止调节机组有功，此逻辑以下为“同向叠加，反向闭锁”。AGC系统测试应满足上述试验技术指标(见表1)。

表1 试验测点

3 试验条件和安全措施

3.1 试验条件

AGC系统的厂家调试已经结束，且结果正常。机组具备安全稳定运行调节负荷的能力，发电厂监控系统运行正常。调速控制系统的各种功能经过试验测试合格并且已投入运行，调节品质达到要求。正常工况下，AGC系统试验在60%～100%额定负荷下进行。

3.2 安全措施

(1)参加试验的机组及测试时间必须征得调度和电厂有关部门的许可，并办理有关手续。

(2)测试期间，电厂侧现场参加试验的电厂技术人员和运行值班人员对测试的安全负责。参加试验的电厂技术人员和运行人员可以根据现场情况随时终止试验的进行。

(3)测试期间，调度与电厂之间应保证通讯正常，具备频繁电话联系手段。

4 试 验

4.1 静态开环特性测试

将AGC系统设置为开环方式，调度电厂侧AGC系统(监控系统)收到调度下发的负荷指令后，不会对机组实际有功进行调节。在AGC系统的各种运行方式下，由调度部门向水电厂发送有功调节指令，查看电厂侧AGC系统收到的指令值与下发至机组的目标值是否一致。

4.2 动态闭环试验

将AGC系统设置为闭环方式，电厂侧AGC系统(监控系统)收到负荷指令后，发给机组。远方下达设点控制命令后，电厂侧控制系统应能立即对相应机组执行命令，并不断向调度系统上送机组实时有功出力。在命令执行前，应进行安全性分析判断，并采取相应措施；如不符合条件应自动停止执行，并将该机组退出远方可控机组范围。

测试目标值与实际有功值得出有功误差值，测试向上/向下控制响应速率(爬坡率测试)是否满足有功爬坡率设定。

4.3 AGC与一次调频的配合试验

试验步骤参照《水轮机调节系统并网运行技术导则》里6.6.1一次调频与AGC协调性试验。

试验详细内容如下：

假设一次调频死区设定为0.2 Hz，AGC系统的频率限制环节设置值为[49.82，50.18]Hz。

(1)AGC投入(网控、闭环)，调速系统一次调频功能投入，机组模拟频率和高压母线频率阶跃50～50.3 Hz，稳定后由AGC系统减少有功给定5 MW，同向叠加正常，稳定后频率返回50 Hz。机组一次调频与AGC共同进行调节，试验如下所示(见图1)。

图1AGC投入，一次调频50～50.3Hz，
AGC减5MW，频率返回50Hz

(2)AGC投入(网控、闭环)，调速系统一次调频功能投入，机组模拟频率和高压母线频率阶跃50～49.7 Hz，稳定后由AGC系统增加有功给定5 MW，同向叠加正常，稳定后频率返回50 Hz。机组一次调频与AGC共同进行调节，试验如下所示(见图2)。

(3)AGC投入(网控、闭环)，调速系统一次调频功能投入，机组模拟频率和高压母线频率阶跃50～50.3 Hz，稳定后由AGC系统增加有功给定5 MW，反向闭锁正常，频率返回50 Hz。机组一次调频与AGC共同进行调节，试验如下所示(见图3)。

图2 AGC投入，一次调频50～49.7 Hz，AGC加5 MW，频率返回50 Hz

图3 AGC投入，一次调频50～50.3 Hz，AGC加5 MW，频率返回50 Hz

图4AGC投入，一次调频50～49.7Hz，
AGC减10MW，频率返回50Hz

(4)AGC投入(网控、闭环)，调速系统一次调频功能投入，机组模拟频率和高压母线频率阶跃50～49.7 Hz，稳定后由AGC系统减少有功给定10 MW，反向闭锁正常，频率返回50 Hz。机组一次调频与AGC共同进行调节，试验如图所示(见图4)。

4.4 试验过程总结

(1)初始状态：AGC投入闭环控制(厂控/省调)，频率稳定在50 Hz，AGC系统将全厂有功指令设置为Pc，全厂实发功率为Pc。

(2)进行频率阶跃使其超过一次调频死区，一次调频动作，动作量为△PPFC，全厂实发有功从Pc变为P1=Pc+△PPFC。此过程中，AGC系统会按照“同向叠加，反向闭锁”原则，禁止反方向调节，在AGC系统给定值仍为Pc的情况下，不会将有功调回Pc。

(3)AGC系统将全厂有功给定值调整为P2，分如下4种情况：

若P2>P1，且频率<50.18 Hz，则AGC会将全厂有功从P1调整P2。

若P2>P1，且频率>50.18 Hz，则AGC会禁止增有功调节。

若P249.82 Hz，则AGC会将全厂有功从P1调整P2。

若P2

(4)将频率返回50 Hz，一次调频动作增量△PPFC消失，同时AGC系统进入[49.82，50.18]Hz可调范围，会按当前设定值P2进行调节，一次调频和AGC最后是同时进行调节的，最终全厂实发有功为P2。

5 试验结论要求

水电厂AGC系统测试期间各个信号动作正确，负荷调节能力强，响应速度快。

静态开环测试AGC系统有功上升和下降试验的AGC总指令和目标负荷的变化误差满足有功误差设定值。

动态闭环方式试验中AGC系统调节有功功率速率满足爬坡速率设定值。

当频率在限制值区间内时，AGC按照省调有功给定值正常调节有功；当频率在限制值区间外时，AGC按照“同向叠加，反向闭锁”原则调节有功。

监控系统投入且AGC不投入情况下，监控系统将单台机组有功指令设置为P1，则该机组实发功率稳定为P1，稳定之后给定值P1不再起作用。监控系统与一次调频配合关系满足《水轮机调节系统并网运行技术导则》(DL/T 1245—2013)的要求。

6 结 语

通过水电厂AGC试验过程和方法的分析，为以后开展西藏电网AGC系统联调试验作参考，并规范发电企业按照要求提交合格的试验波形，更清晰的认识了AGC逻辑功能。