龙滩水电站AGC负荷调节异常探讨

李善鹏

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

龙滩水电站AGC负荷调节异常探讨

李善鹏

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

龙滩水电站作为南方电网重要的调峰调频电厂,其自动发电控制(AGC)的安全性能对电网及发电厂的安全稳定至关重要。对龙滩电厂一次自动发电控制(AGC)的负荷异常调节情况进行了测试与深入剖析,提出AGC程序的负荷分配策略,不适用在“造成AGC调节异常满足的条件”工况下运行,因此策略需在原有逻辑不变的基础上针对该特殊情况作出进一步优化。

一次调频；二次调频；自动发电控制；龙滩水电厂

0 引 言

龙滩水电站一期工程安装7台单机容量700 MW的混流式水轮发电机组,由南网总调直接调度,在电网系统中担任调峰、调频和事故备用的功能。计算机监控系统选用的是南瑞集团自动控制公司开发的NC2000系统,具备自动发电控制(以下简称“AGC”)功能。龙滩水电站调速器控制系统在实际中采用开度调节模式运行,通过机组计算机监控系统的功率给定进行功率闭环调节,机组在执行一次调频给定与二次调频(AGC或手动调节)给定时的调节是二者叠加后进行控制输出的结果。

1 龙滩水电站AGC调节异常过程描述

2014年10月14日14：01龙滩电厂1～7号机组并网发电态,500 kV I母母线电压544 kV,系统频率在49.95 Hz附近上下波动,致使相应机组一次调频频繁动作；全厂AGC投入,由于总调负荷提升速度较快,6号机组开机调整负荷到位后投入单机AGC,此时1、4、5、6、7号机组单机AGC投入态,2、3号机组单机AGC在退出态；全厂负荷调节到位且一次调频复归的情况下,人工设定3号机组有功负荷由540 MW升至600 MW进行负荷转移,此期间相应机组一次调频频繁动作。由于调度设定总有功与实发值偏差过大,造成全厂出力由4 250 MW下降至3 950 MW,龙滩电厂侧全厂AGC退出。

2 造成此次AGC调节异常满足的条件分析

(1)二次调频调整到位。最后一次网调有功设定值4 200 MW,且全厂负荷调节到位(进入全厂调整死区35 MW以内)后,以一次调频动作为主。若当时有新二次调频指令下发,全厂负荷会按新网调有功设定值重新进行分配,一次调频动作情况下人为手动调节负荷引起的偏差将会被修正,将避免此次AGC调节异常的事情发生。

(2)手动转移负荷,同时机组一次调频动作。机组在手动调节转移负荷过程中,同时相应机组一次调频频繁动作、复归；手动调整的负荷叠加在一次调频动作机组(已下发至机组PLC程序执行),当投AGC且存在手动负荷叠加的机组一次调频复归时(PLC程序仍然在按一次调频动作之前的有功设定值调整其负荷),其上位机AGC程序分配值跟踪实发值,造成AGC程序运算时认为该分配值(实际未将人为干预值计算进去)是机组一次调频动作的负荷值,在AGC分配策略中产生了需要弥补的有功设定值偏差(AGC分配执行值)。

(3)手动转移负荷过程中,全厂设定与实发值在全厂调整死区35 MW以外。机组在手动调节转移负荷过程中,由于全厂设定值与实发值一直保持在全厂调整死区35 MW以外,一直满足负荷重新分配条件。当产生需要弥补的一次调频负荷偏差,在此条件下被AGC程序多次下发投AGC且一次调频复归机组。若当时全厂设定值与实发值在全厂调整死区内,AGC程序并不会计算出需要弥补的负荷偏差,因此产生的负荷偏差也不会进行多次分配,将避免此次AGC调节异常的事情发生。

(4)4号机组一次调频持续动作。机组在手动调节转移负荷过程中,4号机组一次调频持续动作,全厂所有机组一次调频无法全部复归。若当时全厂所有机组一次调频全部复归,产生需要弥补的一次调频负荷偏差会被AGC程序清零,全厂负荷会按最后一次网调有功设定值进行重新分配,将避免此次AGC调节异常的事情发生。

3 造成此次AGC调节异常的原因分析

(1)直接原因。全厂负荷调节到位且一次调频复归的情况下,14：01：34人工设定3号机组有功负荷由540 MW升至600 MW进行负荷转移,此后3号机组负荷开始上升,1、5、6、7号机组有功设定值及实发随之下降。此期间,相应机组一次调频动作。动作期内,1、5、6、7号机组减少的出力总和被作为一次调频动作的结果叠加在调度有功设定值上。当相应机组一次调频动作复归后,这部分减少的出力参与全厂有功AGC分配执行值分配后作用于已经投入单机AGC的相应机组,使其出力继续下降,当此期间,又发生相应机组一次调频动作,则此次减少的出力总和将继续作为一次调频动作的结果叠加在调度有功设定值上。如此循环往复,全厂机组出力不断下降,直至电厂AGC设值偏差(210 MW)保护动作,全厂AGC自动退出。

(2)间接原因。事件发生期间,4号机组调速器一次调频持续动作,叠加在调度有功设定值上的“一次调频动作结果”无法清零,AGC分配策略中产生需要弥补的有功设定值偏差无法修正。

4 龙滩水电站AGC程序相关运算策略说明

(1)对于正在执行一次调频的机组,其全厂有功AGC分配值跟踪机组实发值,出力变化应该是二者叠加的效果。

(2)AGC负荷分配启动条件主要由以下几条触发：①[(网调或电厂有功设定+所有机组一次调频引起的负荷偏差)-(所有未投AGC机组或投入AGC且一次调频动作的机组的实发值之和)]与(所有投入AGC且一次调频未动作机组的分配值之和)两者之间的差值大于全厂设值死区的1/2。AGC各个周期里满足该条件时就会启动负荷分配。②在投入小负荷分配功能的情况下,如果全厂设定值与实发值小于小负荷差限(35 MW)时,启动小负荷分配策略。小负荷差额以各机组实发值为基准先依据机组的调节余量进行排序,可调容量大的先分配,若各机组实发值相同时机组号大的先分配；若各机组实发值均接近可调范围限值附近时,1台分配不了的余量分配到其他机组。③在负荷调整后期,如果全厂有功无法进入调整死区(35 MW),但各台机组已经进入单机PID有功调整死区(龙滩机组设定8 MW),这时会启动负荷后校验功能。策略启动后连续维持40 s后,启用小负荷分配策略进行差额分配,直到全厂出力调整到位。

(3)全厂有功设定执行值(AGC执行值)=网调或电厂有功设定+所有机组一次调频引起的负荷偏差。在所有机组一次调频均复归的情况下,所有机组一次调频引起的负荷偏差“清零”,AGC执行值=网调或电厂有功设定。

(4)一次调频动作期间负荷偏差计算启动的运算条件为：全厂AGC投入+二次调频复归+一次调频动作+机组发电态。运算策略为：满足条件后AGC的各扫描周期开始累积各机组有功实发差值。

(5)全厂机组一次调频复归后策略为：当全厂机组一次调频复归后,所有机组一次调频引起的负荷偏差将被清零,全厂有功执行值修正为调度或电厂有功设定值,若此时满足全厂分配条件再进行一次负荷重新分配。

5 AGC调节异常离线模拟情况

利用龙滩电厂的培训工作站及调试笔记本电脑,搭建了离线模拟调试环境,尝试复现事件当时的情况。试验过程中1、2、4号机组的AGC投入,3号机组的AGC未投入；整个过程中4号机组的一次调频均为动作状态；试验过程中通过设定3号机组的实发值来模拟当时的情况；在试验过程中1、2、3号机组均有一次调频频繁动作。试验过程满足当时第二项所列举的造成AGC调节异常的条件。

6 目前已采取的整改措施

6.1 严格执行龙滩电厂AGC运行管理规程

全厂AGC投入全厂负荷调节到位的情况下,要求运行人员严格执行龙滩电厂AGC运行管理规程,禁止在一次调频动作情况下手动调节已退出单机AGC机组的负荷；若存在负荷要求提升速度较快,需开、停机调整负荷且机组一次调频频繁动作的特殊工况,需向总调申请退出龙滩电厂AGC后再进行手动调节。

6.2 调整4号机组一次调频死区

2014年10月30日～11月1日,广西电网公司电力科学研究院对龙滩电厂1、2、3、4、5、7号机组进行一次调频验证试验(6号机组即将进行检修和调速器改造,暂不进行一次调频验证试验)。首先是东方电机控制设备有限公司的专业技术人员对4号机组的测频模块进行重新校准,然后广西电网公司电力科学研究院专业技术人员通过试验对6台机组调速器的测频精度进行校核,测试出机组调速器的综合固有死区,使机组一次调频的频率死区不大于±0.05 Hz。调速系统测频回路校准试验结果：6台机组测频回路误差在49.900 0～50.100 0 Hz范围内的最大值为+0.000 9 Hz,符合“两个细则”中测频回路频率误差不大于0.005 Hz的要求。调速器综合固有死区验证试验结果：龙滩电厂1、2、3、4、5、7号机组调速器人工死区均设置为±0.04 Hz,6台机组一次调频的频率死区最大为±0.05 Hz,满足“一次调频的频率死区不大于±0.05 Hz”的要求。

6.3 AGC控制策略优化

经与南瑞厂家沟通,针对人工调节方式下一次调频引起负荷变化工况,于2016年2月22日对AGC调节功能进行程序优化,程序更新后,进行了AGC负荷调节动态测试,确保AGC分配功能正常,避免类似情况再次出现。主要相关程序更新说明如下：

(1)对一次调频动作信号长时间动作的处理。正常情况下机组一次调频动作时间较短,为几秒到十几秒的时间,为避免机组一次调频信号长时间动作对AGC功能产生干扰,增加对一次调频信号异常动作的处理,当某台机组一次调频信号持续动作时间达到1 min以上时,AGC程序进行报警引起运行人员的注意。当有机组一次调频动作时间过长时,简报窗口报警“X号机组一次调频动作时间过长,AGC报警”。

(2)优化一次调频与二次调频的协调关系。当全厂处于二次调频过程时,忽略一次调频的影响,按全厂有功设定值进行分配,直到二次调频过程结束。当全厂二次调频过程结束后,AGC收到机组的一次调频信号,原程序会对一次调频引起的负荷变化量进行统计累加,并将其加入全厂总有共设定值以保证AGC不对一次调频的动作效果进行调节。程序修改后,AGC不再对一次调频进行任何干预,当有机组一次调频动作信号后,AGC仍然对全厂及机组参数进行运算,但不再对机组进行负荷分配,一切负荷调整由一次调频进行,一次调频过程结束后,AGC再继续对全厂负荷进行管理。

(3)一次调频对内部负荷转移影响。当未投入AGC功能的机组实发值发生变化时,投入AGC机组将根据其余机组有功实发值的变化进行补偿,此时如果有机组一次调频信号动作,按以下两种情况处理：①当未投入AGC机组的负荷变化是由于人工手动改变机组有功设定值引起的,此时认为运行人员人工对AGC进行干预,此时以二次调频策略为主,忽略一次调频动作的影响,直到此次二次调频过程结束。②当未投入AGC的机组的负荷变化是由于水头变化或其他原因引起的,此时不进入二次调频过程,以一次调频动作为主,AGC不对一次调频的结果及机组负荷进行干预,一次调频结束后,AGC再继续对全厂负荷进行管理。

7 结 语

龙滩水电站本次AGC调节的异常情况是一种“阻尼效应”,即手动调节未投入AGC机组负荷,使得在全厂设定与实发值在全厂调节死区35 MW以外时,AGC程序为了将负荷偏差再次调整进入全厂调节死区,进行负荷重新分配的过程中,全厂相应机组一次调频频繁动作、复归；负荷分配给AGC投入且一次调频未动作机组后,机组PLC程序虽然开始执行,但该机组正好发生一次调频动作(AGC程序分配值跟踪实发值),导致AGC程序认为原已经下发至机组PLC程序的负荷该机组未执行,为了将负荷偏差再次调整进入全厂调节死区,又对其他机组进行了一次分配；由于“阻尼效应”的存在,这种循环往复的分配在持续的被机组PLC程序执行。通过以上的测试、分析,AGC程序的负荷分配策略,不适用在“造成AGC调节异常满足的条件”工况下运行,因

此策略需在原有逻辑不变的基础上针对该特殊情况作出进一步优化。

[1]DL/T1245—2013 水轮机调节系统并网运行技术导则[S]．

[2]王鹏宇, 孔德宁, 朱华. 龙滩电站自动发电控制(AGC)安全策略[J]. 水电站机电技术, 2011, 34(1): 12- 16．

[3]程宝贵, 王鹏宇. 龙滩水电站一次调频与AGC二次调频间的策略优化[J]. 水电站机电技术, 2011, 34(5): 52- 56．

(责任编辑 焦雪梅)

Discussion on Abnormal Load Regulation of AGC in Longtan Hydropower Station

LI Shanpeng

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

As an important peak and frequency modulation power plant in China Southern Power Grid, the safety performance of Automatic Generation Control (AGC) of Longtan Hydropower Station is vital importance to the safety and stability of Grid and power plant. The abnormal load regulation of AGC in Longtan Hydropower Plant is tested and analyzed, and it believed that the load distribution strategy of AGC is not suitable for operation under the conditions that caused abnormal AGC regulation. So the load regulation of AGC need to be optimized for solving above problem without changing the original logic of load regulation of AGC．

primary frequency modulation; secondary frequency modulation; automatic generation control; Longtan Hydropower Plant

2017- 02- 15

李善鹏(1989—),男,广西宾阳人,助理工程师,主要从事水电站自动化检修、维护工作．

TV736(267)

B

0559- 9342(2017)04- 0058- 03