碧口機(jī)組監(jiān)控、調(diào)速器AGC系統(tǒng)升級(jí)改造

摘要：本文首先對(duì)碧口電站3臺(tái)機(jī)組監(jiān)控、調(diào)速器AGC系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行了分析說明，對(duì)改造后的監(jiān)控、調(diào)速器AGC進(jìn)行了簡述，并以電網(wǎng)“兩個(gè)細(xì)則”要求作為依據(jù)，對(duì)改造過程中存在的問題及解決方案進(jìn)行了詳細(xì)闡述。改造后機(jī)組調(diào)速器與監(jiān)控系統(tǒng)配合度提高，調(diào)速器自身的功率調(diào)節(jié)模式具有更好的調(diào)節(jié)性能，有效地提高了機(jī)組對(duì)有功設(shè)定值的響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度，減小了調(diào)節(jié)死區(qū)。功率閉環(huán)調(diào)節(jié)的速率達(dá)到了80%以上，滿足了電網(wǎng)“兩個(gè)細(xì)則”要求，節(jié)約了發(fā)電成本。

關(guān)鍵詞：調(diào)速器AGC;功率調(diào)節(jié)模式;開度調(diào)節(jié)模式;調(diào)節(jié)精度

1 引言

碧口水電站3臺(tái)機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)改造全部工作完成于2010年，自投運(yùn)以來設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠。機(jī)組調(diào)速器控制系統(tǒng)采用A、B套雙套互為冗余備用的控制方式，調(diào)節(jié)模式有：“頻率調(diào)節(jié)模式”和“開度調(diào)節(jié)模式”兩種，投運(yùn)以來設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，能夠滿足電站電力生產(chǎn)和電網(wǎng)對(duì)機(jī)組發(fā)電運(yùn)行、調(diào)頻性能的要求。2012年后，電網(wǎng)公司對(duì)并網(wǎng)水電機(jī)組的調(diào)頻能力有了新的規(guī)定：AGC可用率大于98%;水電機(jī)組AGC調(diào)節(jié)速率應(yīng)大于每分鐘50%;AGC響應(yīng)時(shí)間≤10秒（從調(diào)度機(jī)構(gòu)下達(dá)AGC命令算起，到AGC機(jī)組開始執(zhí)行命令止）。并要求在機(jī)組運(yùn)行過程中需將機(jī)組AGC和一次調(diào)頻功能均投入運(yùn)行。

2 存在問題分析

機(jī)組在負(fù)載狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，投入機(jī)組AGC后，由于調(diào)速器在并網(wǎng)后處于“開度調(diào)節(jié)模式”運(yùn)行，機(jī)組AGC調(diào)節(jié)和有功調(diào)節(jié)均由監(jiān)控系統(tǒng)自身的脈沖閉環(huán)調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)方式功率和頻率之間是間接聯(lián)系，并不是直接調(diào)整，導(dǎo)致調(diào)節(jié)速度偏慢，死區(qū)偏大，功率調(diào)節(jié)響應(yīng)速度和調(diào)整精度不能滿足《西北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（試行）》及《西北區(qū)域發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則（試行）》（以下簡稱電網(wǎng)“兩個(gè)細(xì)則”）規(guī)定要求（不小于50%）。按照電網(wǎng)“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)AGC機(jī)組的調(diào)節(jié)速率考核標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于水電機(jī)組：速率低于50%，每降低5%按15分/月考核;對(duì)AGC機(jī)組的響應(yīng)時(shí)間的考核標(biāo)準(zhǔn)，水電機(jī)組的AGC響應(yīng)時(shí)間≤10秒，達(dá)不到要求的按未達(dá)到要求的次數(shù)每次考核5分。如此我廠由于AGC調(diào)節(jié)速率過低造成的經(jīng)濟(jì)考核損失約為10萬元/月。

3 改造處理方案

機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)改造主要是在保留原有機(jī)組監(jiān)控功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模式的基礎(chǔ)上，增加配合調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)模式，即通過機(jī)組監(jiān)控現(xiàn)地單元將上位機(jī)或觸摸屏下發(fā)的有功設(shè)定值轉(zhuǎn)換成模出量送給調(diào)速器，由調(diào)速器自身根據(jù)該有功設(shè)定值進(jìn)行功率閉環(huán)調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方式，相對(duì)原有的監(jiān)控脈沖閉環(huán)調(diào)節(jié)，在輸出環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)和反饋環(huán)節(jié)上更簡潔，更直接。監(jiān)控側(cè)只需將有功設(shè)定值送給調(diào)速器，具體的PID閉環(huán)調(diào)節(jié)由調(diào)速器系統(tǒng)自身完成，監(jiān)控側(cè)不參與具體的閉環(huán)調(diào)節(jié)，這樣能夠利用調(diào)速器自身在功率模式下良好的調(diào)節(jié)性能，有效提高機(jī)組對(duì)有功設(shè)定值的響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度。

改造中對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)速器控制系統(tǒng)的硬件及軟件部分均進(jìn)行了合理改動(dòng)：

一、監(jiān)控部分：

（1）監(jiān)控系統(tǒng)硬件增加了1塊8通道的模擬量輸出模塊，實(shí)現(xiàn)從監(jiān)控給調(diào)速器的功率給定;增加2個(gè)開關(guān)量輸出“調(diào)速器切開度模式”和“調(diào)速器切功率模式”。

（2）在機(jī)組“控制量”中均增加了“機(jī)調(diào)速器切開度模式”和“機(jī)調(diào)速器切功率模式”;在“順序控制”中增加了兩個(gè)順控文件：分別為“機(jī)調(diào)速器切開度模式”，“機(jī)調(diào)速器切功率模式”;在“對(duì)象”中增加了“機(jī)有功調(diào)節(jié)模式切換”。并對(duì)以上增加量對(duì)應(yīng)的單元接線及觸摸屏畫面進(jìn)行了修改及增加。

（3）下位機(jī)PLC程序中增加了模出功率給定、有功調(diào)節(jié)模式切換等邏輯。

1、增加2個(gè)TON型功能塊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、調(diào)速器部分：

（1）調(diào)速器硬件增加了1個(gè)模擬量輸入通道 “模擬量功率給定”;增加了2個(gè)開關(guān)量輸入通道“調(diào)速器切開度模式”和“調(diào)速器切功率模式”及相應(yīng)繼電器2個(gè);增加了1入2出模擬量隔離模塊1個(gè)，將“模擬量功率給定”信號(hào)對(duì)等地送至調(diào)速器柜內(nèi)的兩套PLC內(nèi);增加“調(diào)速器并網(wǎng)功率模式優(yōu)先”開關(guān)一個(gè)，用以在并網(wǎng)過程中手動(dòng)選擇功率模式優(yōu)先或開度模式優(yōu)先。

（2）調(diào)速器觸摸屏畫面中增加檢修維護(hù)人員進(jìn)行參數(shù)調(diào)整的“功率閉環(huán)”畫面。

（3）調(diào)速器PLC程序中增加了實(shí)現(xiàn)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)的相應(yīng)程序段。

1、設(shè)定“有功功率模擬量給定通道”。

2、功率模式下一次調(diào)頻動(dòng)作幅度運(yùn)算

3、切功率模式條件、切開度模式條件、切頻率模式條件

4、開度模式、功率模式輸出

4 改造后效果

現(xiàn)碧口電站3臺(tái)機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)功率閉環(huán)在保留原有機(jī)組監(jiān)控功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模式的基礎(chǔ)上，增加了配合調(diào)速器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)模式，即通過機(jī)組監(jiān)控現(xiàn)地單元將上位機(jī)或觸摸屏下發(fā)的有功設(shè)定值轉(zhuǎn)換成模出量送給調(diào)速器，由調(diào)速器自身根據(jù)該有功設(shè)定值進(jìn)行功率閉環(huán)調(diào)節(jié)?，F(xiàn)監(jiān)控側(cè)只需將有功設(shè)定值送給調(diào)速器，具體的PID閉環(huán)調(diào)節(jié)由調(diào)速器系統(tǒng)自身完成，監(jiān)控側(cè)不再參與具體的閉環(huán)調(diào)節(jié)，利用調(diào)速器自身在功率模式下良好的調(diào)節(jié)性能，有效地提高了機(jī)組對(duì)有功設(shè)定值的響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度。以上方案經(jīng)過實(shí)施并經(jīng)過模擬試驗(yàn)、無水試驗(yàn)、有水試驗(yàn)。對(duì)比改造前后的調(diào)節(jié)速率，功率閉環(huán)調(diào)節(jié)的速率達(dá)到了80%以上，與之前相比調(diào)節(jié)速率與調(diào)節(jié)精度有了明顯改善。

5 結(jié)束語

碧口電站3臺(tái)機(jī)組增加功率調(diào)節(jié)模式改造完成后，3臺(tái)機(jī)組調(diào)速器與監(jiān)控系統(tǒng)配合度提高，調(diào)速器自身的功率調(diào)節(jié)模式具有更好的調(diào)節(jié)性能，有效地提高了機(jī)組對(duì)有功設(shè)定值的響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度。對(duì)比改造前的調(diào)節(jié)速率，功率閉環(huán)調(diào)節(jié)的速率達(dá)到了80%以上，與之前相比調(diào)節(jié)速率與調(diào)節(jié)精度大幅度提高，滿足了電網(wǎng)“兩個(gè)細(xì)則”要求，節(jié)約了發(fā)電成本。

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[1]王定義等編著.《水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)視與控制》.北京：中國電力出版社.2001

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[4]《水輪發(fā)電機(jī)綜合控制裝置說明書》

[5]《碧口水電廠改造調(diào)速器說明書》

作者簡介：

劉婷婷，1990年01月生，甘肅秦安人，從事電氣設(shè)備檢修維護(hù)，大唐碧口水力發(fā)電廠 助理工程師。

（作者單位：大唐碧口水力發(fā)電廠）