碧口机组监控、调速器AGC系统升级改造

摘要：本文首先对碧口电站3台机组监控、调速器AGC系统存在的问题进行了分析说明，对改造后的监控、调速器AGC进行了简述，并以电网“两个细则”要求作为依据，对改造过程中存在的问题及解决方案进行了详细阐述。改造后机组调速器与监控系统配合度提高，调速器自身的功率调节模式具有更好的调节性能，有效地提高了机组对有功设定值的响应速度、调节速度和调节精度，减小了调节死区。功率闭环调节的速率达到了80%以上，满足了电网“两个细则”要求，节约了发电成本。

关键词：调速器AGC;功率调节模式;开度调节模式;调节精度

1 引言

碧口水电站3台机组监控系统技术改造全部工作完成于2010年，自投运以来设备运行稳定可靠。机组调速器控制系统采用A、B套双套互为冗余备用的控制方式，调节模式有：“频率调节模式”和“开度调节模式”两种，投运以来设备运行稳定，能够满足电站电力生产和电网对机组发电运行、调频性能的要求。2012年后，电网公司对并网水电机组的调频能力有了新的规定：AGC可用率大于98%;水电机组AGC调节速率应大于每分钟50%;AGC响应时间≤10秒（从调度机构下达AGC命令算起，到AGC机组开始执行命令止）。并要求在机组运行过程中需将机组AGC和一次调频功能均投入运行。

2 存在问题分析

机组在负载状态运行时，投入机组AGC后，由于调速器在并网后处于“开度调节模式”运行，机组AGC调节和有功调节均由监控系统自身的脉冲闭环调节，该调节方式功率和频率之间是间接联系，并不是直接调整，导致调节速度偏慢，死区偏大，功率调节响应速度和调整精度不能满足《西北区域发电厂并网运行管理实施细则（试行）》及《西北区域发电厂辅助服务管理实施细则（试行）》（以下简称电网“两个细则”）规定要求（不小于50%）。按照电网“两个细则”对AGC机组的调节速率考核标准，对于水电机组：速率低于50%，每降低5%按15分/月考核;对AGC机组的响应时间的考核标准，水电机组的AGC响应时间≤10秒，达不到要求的按未达到要求的次数每次考核5分。如此我厂由于AGC调节速率过低造成的经济考核损失约为10万元/月。

3 改造处理方案

机组监控系统功率闭环改造主要是在保留原有机组监控功率闭环调节模式的基础上，增加配合调速器功率闭环调节的调节模式，即通过机组监控现地单元将上位机或触摸屏下发的有功设定值转换成模出量送给调速器，由调速器自身根据该有功设定值进行功率闭环调节。这种调节方式，相对原有的监控脉冲闭环调节，在输出环节、执行环节和反馈环节上更简洁，更直接。监控侧只需将有功设定值送给调速器，具体的PID闭环调节由调速器系统自身完成，监控侧不参与具体的闭环调节，这样能够利用调速器自身在功率模式下良好的调节性能，有效提高机组对有功设定值的响应速度、调节速度和调节精度。

改造中对监控系统及调速器控制系统的硬件及软件部分均进行了合理改动：

一、监控部分：

（1）监控系统硬件增加了1块8通道的模拟量输出模块，实现从监控给调速器的功率给定;增加2个开关量输出“调速器切开度模式”和“调速器切功率模式”。

（2）在机组“控制量”中均增加了“机调速器切开度模式”和“机调速器切功率模式”;在“顺序控制”中增加了两个顺控文件：分别为“机调速器切开度模式”，“机调速器切功率模式”;在“对象”中增加了“机有功调节模式切换”。并对以上增加量对应的单元接线及触摸屏画面进行了修改及增加。

（3）下位机PLC程序中增加了模出功率给定、有功调节模式切换等逻辑。

1、增加2个TON型功能块P1、P2

2、PID_P程序段修改：

3、CMMD_FJ程序修改：

4、AO_PROC程序修改：

5、SC_CTRL程序修改：

二、调速器部分：

（1）调速器硬件增加了1个模拟量输入通道 “模拟量功率给定”;增加了2个开关量输入通道“调速器切开度模式”和“调速器切功率模式”及相应继电器2个;增加了1入2出模拟量隔离模块1个，将“模拟量功率给定”信号对等地送至调速器柜内的两套PLC内;增加“调速器并网功率模式优先”开关一个，用以在并网过程中手动选择功率模式优先或开度模式优先。

（2）调速器触摸屏画面中增加检修维护人员进行参数调整的“功率闭环”画面。

（3）调速器PLC程序中增加了实现功率闭环调节的相应程序段。

1、设定“有功功率模拟量给定通道”。

2、功率模式下一次调频动作幅度运算

3、切功率模式条件、切开度模式条件、切频率模式条件

4、开度模式、功率模式输出

4 改造后效果

现碧口电站3台机组监控系统功率闭环在保留原有机组监控功率闭环调节模式的基础上，增加了配合调速器功率闭环调节的调节模式，即通过机组监控现地单元将上位机或触摸屏下发的有功设定值转换成模出量送给调速器，由调速器自身根据该有功设定值进行功率闭环调节。现监控侧只需将有功设定值送给调速器，具体的PID闭环调节由调速器系统自身完成，监控侧不再参与具体的闭环调节，利用调速器自身在功率模式下良好的调节性能，有效地提高了机组对有功设定值的响应速度、调节速度和调节精度。以上方案经过实施并经过模拟试验、无水试验、有水试验。对比改造前后的调节速率，功率闭环调节的速率达到了80%以上，与之前相比调节速率与调节精度有了明显改善。

5 结束语

碧口电站3台机组增加功率调节模式改造完成后，3台机组调速器与监控系统配合度提高，调速器自身的功率调节模式具有更好的调节性能，有效地提高了机组对有功设定值的响应速度、调节速度和调节精度。对比改造前的调节速率，功率闭环调节的速率达到了80%以上，与之前相比调节速率与调节精度大幅度提高，滿足了电网“两个细则”要求，节约了发电成本。

参考文献：

[1]王定义等编著.《水电厂计算机监视与控制》.北京：中国电力出版社.2001

[2]《水电自动装置检修》.北京：中国电力出版社.2003

[3]陈仲华等编著.《水轮机调节系统原理实验与故障处理》.北京：中国电力出版社.1995

[4]《水轮发电机综合控制装置说明书》

[5]《碧口水电厂改造调速器说明书》

作者简介：

刘婷婷，1990年01月生，甘肃秦安人，从事电气设备检修维护，大唐碧口水力发电厂 助理工程师。

（作者单位：大唐碧口水力发电厂）