以电能质量管控为基础，优化机组调控性能

周 伟

贵州北盘江电力股份有限公司董箐分公司 贵州 黔西南 562200

1 研究背景

电压、频率是发电企业控制电能质量的基础,是电力系统稳定运行的保障,随着电网的快速发展,对电能质量要求越来越高,现有电压控制机制、频率调节性能已难以满足电网安全、优质和经济运行的要求,为了提高电能质量及电网运行的安全性特开展此项研究。

2 现状调查

2013年《南方区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》、《南方区域发电厂并网运行管理实施细则》(简称“两个细则”)正式实施,通过并网发电辅助服务评价考核系统(以下简称“考核系统”)对机组自动发电控制(AGC)性能、母线电压合格率、一次调频合格率等进行考核。通过考核系统测得改造前电厂对母线电压控制存在不规范的情况,系统电压在夜间有时会接近上限。一次调频积分电量出现不够的情况,同时AGC 平均调节速率在30MW/MIN 左右达不到60%额定容量/MIN 的要求。因此,对电厂电压调节及频率调节的工作势在必行。

3 优化改造

3.1 自动电压控制AVC技术改造

3.1.1 AVC系统结构及配置 根据发电厂实际情况,采用计算机监控系统一体化集成AVC控制软件的方式,电厂AVC 功能通过计算机监控系统子程序AVC 软件实现,与南网调度信息交换通过两台远动通讯机,控制脉冲经机组PLC连接到励磁系统。AVC 软件由监控系统厂家提供,AVC子站系统的监视控制直接在计算机监控系统上位机工作站的AVC控制画面实现。

3.1.2 AVC控制模式：母线电压控制模式 电厂接收调度下发的电厂母线电压控制目标值后,按照一定的控制策略,通过计算自动得出电厂需要承担的总无功功率,将总无功功率合理分配给参加AVC 调节的机组,计算机监控系统向励磁系统发送增减磁信号调节机组无功出力,使电厂母线电压达到调度下发的目标值,实现全厂母线电压自动控制。

3.1.3 AVC控制方式：闭环控制(远方控制) 调度作为主站向电厂AVC子站下发电厂母线电压控制目标值,子站根据该电压控制目标值,按照一定的控制策略,计算出各台机组的无功出力目标值,由计算机监控系统向励磁系统发送增减磁信号以调节机组无功功率,使电厂母线电压向目标值逼近,形成电厂AVC子站与调度主站的闭环控制。

3.2 调速器功率闭环改造 调速器作为机组功率及频率调节的直接动作机构,其调节响应速度和调节精度均优于监控调节,因此电厂对水轮发电机组控制模式进行改造,将机组调节方式改为调速器功率模式运行,即由监控LCU 将负荷设定通过模出方式送至调速器,在调速器形成功率闭环,由调速器完成机组功率调节,消除一次调频动作期间由于水头不同导致的功率越限或调节量不够的缺陷,更好适应电网需求。

3.2.1 调速器启用功率调节模式并保留原开度模式,原开度模式调节的调节方式保持不变,但要求对开度模式下的一次调频功能优化。机组正常并网运行时的控制模式为功率模式,功率模式运行时,如果功率输入或功率给定输入有故障,调速器自动切为开度模式运行。运行人员也可根据需要在上位机操作切换控制模式,调速器接到监控送来的控制模式切换指令后切换到相应的控制模式。

3.2.2 在调速器开度模式下,功率调节方式与现有调节方式不变,监控系统持续发有功给定和有功实发值信号给调速器。在调速器功率模式下,监控系统不再输出调节脉冲信号,由调速器系统根据监控发出持续的4～20m A 有功设定和有功实发信号进行功率闭环调节。

3.3 一次调频功能优化 增加功率模式后,在功率模式下,调速器功率目标值为功率给定与一次调频叠加量,频率偏离死区,实发功率为功率给定值与一次调频动作量的叠加量,频率回到死区内,实发功率为上位机下发的给定功率,响应AGC的指令变化。

当实际频率差值ΔF′大于设定死区频率后,调速器将采集实际频率差值,并进行计算,得到功率差值ΔP′,通过PID 调节将指令发至机组,一次调频动作后由频率差ΔF得出应输出有功功率ΔPf。由此可以看出当一次调频动作时,功率模式下输出有功功率值更为精准,为电网提供优质的电能,确保电网安全提供了更有力的保证。

4 总结与展望

电厂四台机组经过AVC功能单机及多机测试,四台机组的性能均达到《中国南方电网自动电压控制(AVC)技术规范》要求：AVC 的电压调节速率均在规范要求的≥1k V/5min;AVC的电压调节精度均满足规范要求的0.5k V 的调节死区。且应用该项功能后500k V 母线电压合格率达到100%,三相电压不平衡度满足要求,保证了电网电压稳定。经过调速器功率闭环优化后,电厂四台机组AGC 调节速率均能达到“两个细则”要求,平均调节速率能达到134.25MW/MIN;一次调频性能、精度显著提高,保证了电网功率、频率稳定,为电网提供了高效、优质的电能和安全稳定运行提供了有力保障,该项技术改造在该水电厂的良好运用,产生了良好的经济、安全和社会效益,值得其他水电厂借鉴运用。