水电厂技术论文(2)
水电厂技术论文篇二
提高水电厂AGC调节性能的技术措施
[摘 要]分析了目前水电厂AGC 调节系统中的不足， 提出了一种新的调节方式， 并在银盘水
电厂AGC 调节系统中加以运用。实践表明采用改调节方式后， 水电厂AGC 调节性能有较大提高。
[关键词]水电厂;AGC;调节性能;技术措施
中图分类号： TL503.6 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
水电厂的自动发电控制[1](AGC为Automation Generator Control缩写)是指按预定的条件和要求，以迅速经济的方式自动控制水电厂有功功率来满足电力系统的需要。水电厂AGC控制系统是电力系统AGC控制系统的一部分，作为电力系统AGC控制系统的执行端，对电力系统电能的调节起着至关重要的作用。
银盘水电厂地处重庆市武隆县，是乌江干流水电开发规划的第十一个梯级，安装4台150MW轴流转桨式水轮发电机组，电厂AGC功能于2013年10月正式投运参与重庆电网调节，在运行过程中AGC调节精度和速率达不到《华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》及《华中区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》(以下简称《两个细则》)的要求(即调节速率大于最大机组额定容量的80%/Min，调节精度小于±3%)，受到调度考核，影响了电厂效益。针对AGC调节性能达不到两个细则考核要求的问题，银盘水电厂组织监控厂家、调速厂家、电科院人员进行专项研究，通过对AGC调节系统进行优化改进，有效地解决了AGC调节性能差的问题，提高了机组的有功功率调节品质，避免了调度的考核。
1 改进前AGC调节系统结构及工作原理
AGC调节系统分为三层，一是调度层，二是监控层，三是调速器层。调度层负责下发全厂有功功率给定值至监控层。监控层由上位机(AGC程序)和下位机(机组LCU)构成，上位机AGC程序接收调度下发的全厂有功设定值，并根据当前全厂每台机组的振动区以及当前水头等信息将当前有功功率给定值合理分配到各台机组LCU。机组LCU将上位机下发的有功功率给定值和实发值进行pid运算，在每一个pid运算周期，输出逐步递减的脉宽信号，驱动相应的增、减有功继电器同步动作及复归。增、减有功这2个继电器，采用硬接线的方式将继电器输出接点传至调速器，调速器工作在开度模式，根据继电器节点信号对机组导叶开度、桨叶开度进行调节，继而达到调节机组有功功率的目的。
2 存在的问题及原因分析
2.1 AGC调节系统是一种间接式调节结构
改进前整个AGC调节系统由监控接收调度下发的有功功率给定值，并在上位机进行AGC运算后，将有功功率给定值分配到每台机组的现地LCU中，在现地LCU PID运算模块进行有功功率闭环控制后输出调节脉冲至调速器，调速器工作在开度模式，按调节脉冲控制导叶开度和桨叶开度(轴流转桨式机组需要同时调整桨叶开度)。由此可见，整个AGC调节系统的结构是监控AGC分配-现地LCU 有功PID控制-调速器脉冲调节的结构形式，这样在整个AGC调节环节多了一个现地LCU 有功PID控制这一中间环节，导致有功功率的调节滞后于有功功率的变化，因为对于调速器来说实际上已成为一个随动系统，当调速器工作在开度模式，只负责接收监控输出的调节脉冲，将调节脉冲换算成开度给定，对机组导叶开度和桨叶开度进行调整，而不管机组有功功率如何变化，调速器对于有功功率调节来说是一个开环环节，这样往往会导致调速器调节机组出力时很容易造成超调，再加上机组有功功率的变化本身就滞后于水轮机导叶开度的变化[2]， 而等监控现地LCU PID模块反应过来再进行调节时，指令已经滞后于有功功率的变化了，所以AGC调节精度难以保证。
2.2 AGC调节系统调节参数难以满足调节要求
改进前的AGC调节系统，有功功率的闭环是在监控现地LCU PID模块中实现的，一般情况下，现地CU PID模块中的脉冲宽度和调节周期经过整定后就不会再变化，但由于在不同的机组水头下，同一导叶开度对应于机组的不同有功功率，且在恒定水头下，被控机组有功功率与水轮机导叶开度之间呈非线性特性[3]，所以在水头变化和在不同的有功功率区域，则监控系统的pid控制很难用一组或者几组参数来实现，往是参数调整完毕后勉强满足当时工况的有功调节要求，而数天后甚至数小时因为水头的变化、调速系统工况变化等因素，pid参数又不适应了，调节负荷时出现超调。
3 改进措施
3.1 采用调速器功率闭环直接调节模式
通过以上分析， 在AGC调节系统中，如果能够避开现地LCU PID运算模块这个环节，将监控AGC分配的有功功率给定值直接传送至调速器， 由调速器依据一定的控制规律调节发电机组的有功功率， 就能避免目前调节品质差的弱点，即监控系统只是根据AGC分配结果将有功设定值传送给调速器，由调速器完成有功功率闭环调节，直接以有功功率给定与当前有功功率的偏差进行PID运算，实时作用于导叶接力器和桨叶接力器，够快速地将有功功率调整至有功功率目标值， 保证了调节机组出力的速动性，减少了监控系统主动调节负荷这个中间环节，提高了功率调节的效率。
3.2 采用功率自适应参数
由于水轮发电机有功功率随着水头变化而不同，为了避免出现监控进行有功功率调节模式的参数不适应问题，在调速器程序中采用调节参数随水头自适应算法，就可以保证在不同水头下有功功率调节品质。
银盘水电厂于2013年12月至2014年3月分别对4台机组进行了AGC调节系统改造，改造后AGC调节速率由90MW/MIN变为125MW/MIN，AGC调节精度由3.8%变为±2%，达到了华中电网两个细则考核要求，具体实施方案如下：
3.1 监控系统增加有功功率模拟量输出信号至调速器
监控系统将有功功率给定值通过4～20mA模拟量输出方式送至调速器，调速器再将收到的有功功率给定值返送至监控系统，由监控系统进行比较，偏差过大立即报警，以防止调速器收到的给定值与监控下发给定值不一致。
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