水電廠機(jī)組 AGC 運(yùn)行影響分析及控制策略

盧江 尹惠怡 洪海燕

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展越來(lái)越快。水電廠 AGC 功能已成為智能電網(wǎng)發(fā)展和水電廠設(shè)備管理邁向先進(jìn)的必然趨 勢(shì)。由于不同時(shí)段用戶電力需求不盡相同，為了確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要通過(guò) AGC 調(diào)控不同機(jī)組的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)以上 目的。在電力系統(tǒng)中，以區(qū)域電網(wǎng)為單元，通過(guò) AGC 對(duì)相應(yīng)區(qū)域出力控制分析。現(xiàn)今社會(huì)，發(fā)電企業(yè)已不再是壟斷經(jīng)營(yíng)，正 逐漸走向市場(chǎng)，為能夠提高服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)增加發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因而對(duì)發(fā)電機(jī)組實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以及 AGC 分級(jí)控制十分 重要。對(duì)于 AGC 自動(dòng)化而言，其中關(guān)鍵目的是，及時(shí)跟蹤發(fā)電計(jì)劃曲線的改變，同時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)組有功的給定，使機(jī)組的出力滿 足計(jì)劃的要求并處于整體平穩(wěn)狀態(tài)。對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，AGC 的反應(yīng)速度越快、調(diào)節(jié)精度越高越好。但對(duì)于機(jī)組來(lái)說(shuō)就會(huì)造成頻 繁變動(dòng)、機(jī)組磨損嚴(yán)重等一系列問(wèn)題。既要減少水輪機(jī)組磨損提高運(yùn)行效率又要更好的滿足現(xiàn)代化智能電網(wǎng)維護(hù)正常頻率、 保證電能質(zhì)量的要求。所以，對(duì) AGC 分析以及改進(jìn)控制策略至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：水電機(jī)組；AGC；控制策略

中圖分類號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）06-0290-01

引言：

近年來(lái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)保持了快速發(fā)展，社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)與人們生活模

式的變化都導(dǎo)致用電量不斷增加，這既給我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了 嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，同時(shí)也給電力行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了寶貴機(jī)遇。水電廠建設(shè)既 能夠有效利用水力資源進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)在防洪度汛、引水灌溉等方 面為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供重要幫助，因此水電廠也是實(shí)現(xiàn) 資源合理利用及可持續(xù)發(fā)展的重要電力設(shè)施。

1.AGC 運(yùn)行影響分析

1.1.AGC 運(yùn)行速度過(guò)快降低運(yùn)行效率

AGC 運(yùn)行速度過(guò)快，靈敏度分析較高，使得調(diào)速器動(dòng)作頻繁，

增大機(jī)械磨損概率，使得機(jī)組導(dǎo)水葉間隙漏水程度增大。進(jìn)而使得 密封圈磨損嚴(yán)重乃至損壞，導(dǎo)致機(jī)組長(zhǎng)期處于低效率運(yùn)行狀態(tài)。對(duì) 于水輪機(jī)組而言，如果其長(zhǎng)時(shí)間處于低效率工作區(qū)，不能夠正常運(yùn) 行，將會(huì)降低水輪機(jī)組使用效率及使用壽命，使得經(jīng)濟(jì)效益低下。 由于發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期在低負(fù)荷運(yùn)行，此時(shí)發(fā)電效率低于正常運(yùn)行狀態(tài)， 消耗的水能將會(huì)加大。情況嚴(yán)重者需將機(jī)組停止備用改檢修處理導(dǎo) 水葉套筒磨損的問(wèn)題。因此，AGC運(yùn)行速度不可過(guò)快。

1.2.AGC 頻繁調(diào)整帶來(lái)的影響

近年來(lái)我國(guó)電力設(shè)施建設(shè)速度不斷加快，各種發(fā)電機(jī)組大量上馬，這也使得局部區(qū)域出現(xiàn)了電力過(guò)剩的現(xiàn)象，為了適應(yīng)不同機(jī)組 的供電需求和社會(huì)用電需求，很多水電廠會(huì)頻繁進(jìn)行 AGC 調(diào)節(jié)，這 也導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備經(jīng)常處于工作狀態(tài)變化之中，機(jī)組的故障率增加。 水電機(jī)組處于工作狀態(tài)時(shí)，因?yàn)橥獠克畨旱淖兓墓ぷ鲏毫σ?處于頻繁變化之中，整個(gè)機(jī)組的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及相關(guān)設(shè)備都在通過(guò)往復(fù) 運(yùn)動(dòng)完成運(yùn)行，而當(dāng) AGC 發(fā)出調(diào)整指令后，相關(guān)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)頻率和 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都會(huì)迅速發(fā)生變化，這時(shí)就會(huì)因?yàn)樵O(shè)備間及水流的作用而 出現(xiàn)更加明顯的機(jī)械磨損。例如本廠機(jī)組曾經(jīng)出現(xiàn)水導(dǎo)軸承磨損現(xiàn) 象，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)大，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。而長(zhǎng)期較為頻繁 的調(diào)整也可能會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)水葉筒體的法蘭出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，特別是法蘭 圈位置的胎體很薄，它在長(zhǎng)期的工作扭動(dòng)過(guò)程中會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)整體形 變甚至破損，影響到設(shè)備的工作效率。另外 AGC 頻繁調(diào)整也會(huì)導(dǎo)致 機(jī)組壓油裝置的工作量快速上升，AGC 的調(diào)整要求導(dǎo)水設(shè)備處于更 加頻繁的變化與調(diào)整之中，這也會(huì)導(dǎo)致油量的消耗量增加，油泵工 作量和工作壓力大大增加，嚴(yán)重影響到油泵的正常工作壽命，油泵 的頻繁啟停導(dǎo)致油泵工作的間歇時(shí)間減少，進(jìn)一步加劇了磨損。另 外 AGC 控制和調(diào)整水輪機(jī)進(jìn)行調(diào)整變化時(shí)，葉片在不同工作狀態(tài)下 所承受的應(yīng)力也有所差異，在 AGC 工作狀態(tài)，這種應(yīng)力的變化也十 分明顯，長(zhǎng)時(shí)間的金屬應(yīng)力作用下會(huì)導(dǎo)致葉片的可靠性及壽命受到顯著影響，可能會(huì)到機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 1.3負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度大帶來(lái)的影響

負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度大可能造成水輪發(fā)電機(jī)組尾水管水量處于不滿狀 態(tài)時(shí)，尾水管內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生水力旋渦進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)水葉片進(jìn)口脫流。水 電機(jī)組導(dǎo)水葉片進(jìn)口脫流產(chǎn)生的旋渦增大裝置紋路處破損的可能性，

水電機(jī)組在不滿負(fù)荷情況下運(yùn)行，導(dǎo)水葉開的狀態(tài)相較于正常工作 狀態(tài)較低，此時(shí)，因?yàn)檎{(diào)節(jié)幅度大導(dǎo)水葉由于角度增大使得機(jī)構(gòu)出 現(xiàn)脫出水流的情況。水電機(jī)組在滿負(fù)荷工作狀態(tài)工作發(fā)生大幅度調(diào) 整時(shí)，此時(shí)水力壓力可能會(huì)高于正常設(shè)計(jì)狀態(tài)，存在造成機(jī)械設(shè)備 發(fā)生破損的可能。軸承易發(fā)生抗重螺絲松動(dòng)。由于機(jī)組導(dǎo)水葉片在 不斷改變工作情況，開關(guān)狀態(tài)在不斷切換，水力發(fā)電機(jī)組導(dǎo)水葉片 開關(guān)多可能會(huì)出現(xiàn)零部件跌落、部分附件發(fā)生松動(dòng)狀況等意外狀況。

2.AGC 控制優(yōu)化策略分析

2.1根據(jù)負(fù)荷對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)及再分配

傳統(tǒng)的 AGC 控制是通過(guò)電網(wǎng)的 AGC 控制對(duì)各個(gè)機(jī)組的功率給定

進(jìn)行控制，而采用現(xiàn)代化智能 AGC 控制則可以進(jìn)一步細(xì)化整個(gè)調(diào)整 過(guò)程，機(jī)組可以將各種訊息自動(dòng)反饋給監(jiān)控系統(tǒng)，整個(gè)控制過(guò)程將 得到進(jìn)一步細(xì)化，智能 AGC 控制可以根據(jù)機(jī)組反饋信號(hào)對(duì)某一個(gè)控 制點(diǎn)展開更有針對(duì)性的控制，根據(jù)負(fù)荷變化的需要來(lái)改變機(jī)組運(yùn)行 狀態(tài)。本廠機(jī)組額定功率95MW，機(jī)組最優(yōu)工況為90MW。AGC 功率給 定采用兩段式分配，按機(jī)組控制優(yōu)先級(jí)分配 9 萬(wàn)，不足 9 萬(wàn)分配給 優(yōu)先級(jí)最后一臺(tái)機(jī)。二段分配按機(jī)組優(yōu)先級(jí)分配5MW。

2.2改善和加強(qiáng)受力部件

導(dǎo)水葉、引水機(jī)構(gòu)采用耐磨性比較好的材料，將法蘭容易破損

的位置進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。滑輪與鋼絲繩之間的滑輪可將半徑增大，進(jìn)而減 少繩索彎折受力程度來(lái)降低破損的可能性。

結(jié)語(yǔ)

在電力行業(yè)高速發(fā)展和變革的背景下，水電廠的運(yùn)行同樣也要

進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，全面提高水電廠的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，實(shí)現(xiàn)水電 資源的合理分配與利用。AGC運(yùn)行能夠有效優(yōu)化水電廠的運(yùn)行狀態(tài)， 根據(jù)社會(huì)用電負(fù)荷的變化及電網(wǎng)調(diào)度要求及時(shí)增減負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)電廠 運(yùn)行效益的最大化和資源利用的合理化。

參考文獻(xiàn)

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