龍灘水電站AGC試驗綜述.doc

龍灘水力發(fā)電廠Longtan Hydropower Plant龍灘水電站AGC試驗綜述程抱貴 王鵬宇 吳丹丹 李鎮(zhèn)江 趙英宏（龍灘水電站 廣西 天峨 547300）摘 要：本文通過對龍灘水電站AGC試驗的介紹，系統(tǒng)地說明了全廠AGC試驗體系、試驗內容及安全性保護策略。本文在試驗內容的全面性、安全性保護策略等方面有其獨到之處，并在南方電網直調水電廠中得到推廣。關鍵詞：AGC 試驗 站內 調度 開環(huán) 閉環(huán) 定值 曲線 保護1 前言電廠自動發(fā)電控制AGC安全、可靠、穩(wěn)定的運行既關系到電廠發(fā)電機組經濟優(yōu)化運行，又涉及到電網的穩(wěn)定水平和電能質量。由于AGC某些安全性、保護性功能未得到完善導致溜負荷事件多次發(fā)生而影響電網的穩(wěn)定運行。龍灘水電站位于廣西天峨縣境內，初期蓄水位為375m，安裝7臺單機容量700MW混流式水輪發(fā)電機組；二期蓄水位為400m，安裝9臺單機容量700MW混流式水輪發(fā)電機組，監(jiān)控部分為南瑞控制公司的NC2000系統(tǒng)。龍灘水電站在一期機組全部投產后完成了全廠AGC測試并投入正式運行，在南方電網直調水電廠中首個完成了AGC安全性策略測試，確保了AGC投運后的安全穩(wěn)定運行。2 試驗體系2.1 試驗方案的確定：依據(jù)國家相關規(guī)定及南方電網相關要求，與調度專業(yè)人員協(xié)商確認測試內容，確定每項試驗的詳細步驟和對應的安全防范措施，從而形成完整的測試方案。2.2 成立試驗小組：鑒于AGC試驗涉及時間長、涉及面廣，成立主管生產的廠領導為組長的AGC試驗領導小組，生產部門負責人、專業(yè)技術人員、廠家調試人員組成的試驗小組，負責決策試驗方案，針對試驗過程中出現(xiàn)的問題及時提出處理建議。3 AGC參數(shù)配置依據(jù)AGC組態(tài)軟件完成AGC輸入輸出參數(shù)配置并形成參數(shù)配置表。表1中對與調度相關的參數(shù)明確了其設定值及設置原則：表1 AGC調度相關參數(shù)設置表序號參數(shù)名稱設定值設置原則1故障頻率上限50.3Hz調度文件要求2故障頻率下限49.7Hz調度文件要求3遠方有功設值上限5040MW7臺機組高水頭下最大功率滿發(fā)最大值4遠方有功設值下限70MW單機最小水頭下最小負荷值5遠方設定有功與實發(fā)值差限200MW跨過單機最大振動區(qū)并有一定余度6遠方設定有功梯度限值200MW跨過單機最大振動區(qū)并有一定余度7全廠有功調整死區(qū)35MW參考機組振動區(qū)，避免機組頻繁穿越振動區(qū)8有功設值死區(qū)20MW避免小負荷情況下機組頻繁調節(jié)4 AGC靜態(tài)試驗利用龍灘電廠監(jiān)控系統(tǒng)工程師站、移動操作員站及筆記本電腦，組成獨立的離線測試平臺，進行AGC靜態(tài)測試，與實時運行系統(tǒng)無關，因此可以模擬全廠任意機組組合的AGC調試，而不會影響全廠的機組實際運行。離線靜態(tài)測試內容與下步動態(tài)測試內容完成一致，此處不做詳細介紹。由于靜態(tài)測試各種條件可以隨意模擬，故而靜態(tài)測試應盡可能的測試全面，從而為動態(tài)測試打下基礎。靜態(tài)測試只是單純的模擬測試條件，而不像動態(tài)情況時不同條件間彼此關聯(lián)，因此靜動態(tài)測試試驗結果不會完全一致。靜態(tài)試驗結束后應將結果上報調度審核通過后，再進行下步動態(tài)試驗。5 調度信息核對主要依據(jù)調度相關規(guī)范要求，規(guī)范上送調度及下發(fā)相關信息。需要特別注意的是，由于調度及廠家對相關信息定義有可能存在不一致，因此對雙方相關信息定義需明確說明，使二者能夠對應起來。6 人機接口測試人機接口測試主要有以下幾個方面內容：6.1 負荷給定曲線測試：除了測試負荷給定曲線接收、今明日負荷曲線過零點自動切換是否正常外，增加了每天23點仍未接受到明日負荷曲線報警功能、今明日曲線切換點負荷差值報警功能以及今日負荷曲線運行中更新時間點設值差值報警功能。6.2 全廠控制方式測試：主要測試畫面顯示、信息上送及不同控制方式切換。全廠控制方式有調度定值、站內定值、站內曲線三種方式。為保證切換的可靠性，提出了切換安全策略，切換前后實發(fā)值與給定值偏差大于調節(jié)死區(qū)20MW時不允許切換。6.3 AGC控制參數(shù)測試：主要測試系統(tǒng)頻率、不同控制方式下現(xiàn)地全廠功率給定值及調度全廠功率給定值、不同水頭下機組調節(jié)范圍及實時振動區(qū)、不同水頭投入不同臺數(shù)機組AGC時全廠可調容量上下限及全廠聯(lián)合振動區(qū)上下限是否正常，精度是否滿足要求。為了保證AGC投入率，增加了水頭容錯及手自動切換功能，實現(xiàn)了水頭信號故障時保持當前水頭信號不變，不退全廠AGC功能。7 AGC保護功能測試本測試項目主要測試單機及全廠AGC在異常情況下不能投入并自動退出功能，確保AGC正常運行。7.1 單機AGC保護測試：按表2測試在機組調速器非自動狀態(tài)、有功PID調節(jié)未投入、機組LCU與主機通訊中斷、機組有功測量源故障情況下單機AGC應退出并有相應的報警語句。表2 單機AGC保護測試結果機組號調速器非自動有功PID調節(jié)未投入與主機通訊中斷機組有功測量故障AGC能否正常退出，全廠負荷無波動報警語句是否正常X號機組10000100001000017.2 全廠AGC保護測試：在全廠AGC在無機組參加AGC、系統(tǒng)頻率故障、并網機組狀態(tài)發(fā)生突變、AGC運算時設定值與實發(fā)值相差過大、并網機組事故或切機、并網機組LCU與主機通訊中斷、并網機組有功測量源故障、調度通信故障等情況下全廠AGC應自動退出并有相應的報警語句?，F(xiàn)地定值或現(xiàn)地曲線方式下測試結果見表3，調度定值方式下不同點在于調度通訊故障時退全廠AGC。表3 現(xiàn)地方式下全廠AGC保護測試結果表無機組投入AGC網頻越故障上下限機組狀態(tài)保護AGC運算時設定與實發(fā)偏差過大機組事故或切機LCU與主機通訊中斷機組功率測量故障調度通訊故障全廠AGC能否正常退出報警語句是否正常并網機組未并網機組并網機組未并網機組并網機組未并網機組10000000000退出正常01000000000退出正常00100000000退出正常00010000000退出正常00001000000退出正常00000100000不退出-00000010000退出正常00000001000不退出-00000000100退出正常00000000010不退出-00000000001不退出-7.3 機組PLC及監(jiān)控主機重啟測試：主要測試機組PLC主備掉電或離線/復位以及監(jiān)控系統(tǒng)主機主從切換、重啟測試，確定單套故障時應不影響AGC運行。測試結果見表4。表4 機組PLC及監(jiān)控主機重啟測試結果表序號測試內容機組AGC是否退出全廠AGC是否退出全廠負荷是否發(fā)生變化1機組備用PLC斷電或離線否否否2機組主用PLC斷電或離線否否否3機組主備同時斷電或離線是是否4監(jiān)控系統(tǒng)主備機正常切換否否否5監(jiān)控系統(tǒng)備機重啟否否否6監(jiān)控系統(tǒng)主機重啟否否否7監(jiān)控系統(tǒng)備機重啟后未完全啟動結束，進行主機重啟是是否8監(jiān)控系統(tǒng)主、備機同時重啟是是否7.4 指令校驗測試：全廠總有功給定值在全廠調節(jié)上限、下限之外及在振動區(qū)內、給定值和當前出力的差值超過調節(jié)步長限制、相鄰兩次給定值超過梯度限制時，測試AGC執(zhí)行該指令是否符合要求，并給出相關告警語句?，F(xiàn)地定值和現(xiàn)地曲線方式下測試結果見表5，調度定值方式不同之處在于結果全部為拒絕執(zhí)行。表5 現(xiàn)地方式下指令檢驗測試結果表序號檢驗指令項目理論結果實際結果語句報警1全廠有功給定值在調節(jié)上限之外1）全廠增出力閉鎖；2）將出力上限設為當前給定值2全廠有功給定值在調節(jié)下限之外1）全廠減出力閉鎖；2）將出力下限設為當前給定值3全廠有功給定值在振動區(qū)內按給定值在振動區(qū)內負荷分配原則將全廠振動區(qū)上限或下限設為給定值-4給定值與當前出力超過調節(jié)步長限制200MW拒絕執(zhí)行8 “站內”方式下功能試驗及約束條件測試站內方式（站內定值、站內曲線）下功能試驗主要測試小調節(jié)響應測試、機組負荷分配測試、多機聯(lián)合運行時是否按照最優(yōu)經濟方式運行、機組躲避振動區(qū)是否正常、機組調節(jié)性能是否符合相關要求。8.1 單機開環(huán)試驗：測試在全廠AGC投入后“AGC分配的全廠有功值”是否等于當?shù)厝珡S總有功給定值減去其他運行機組的有功實發(fā)值，并正確分配到投入AGC的機組上；通過對其他機組實發(fā)值進行小負荷增減，觀察機組AGC的分配值、AGC分配的全廠有功值，確認AGC開環(huán)負荷分配正確；只有單機開環(huán)試驗正常情況下才可進行單機閉環(huán)試驗。8.2 單機閉環(huán)試驗：單機開環(huán)試驗正常后，將AGC調節(jié)方式切至“閉環(huán)”控制，觀察AGC機組負荷是否進行閉環(huán)調節(jié)；改變未參加AGC機組實發(fā)值，完成AGC機組的調節(jié)死區(qū)測試、小調節(jié)響應測試、負荷分配測試、穿越振動區(qū)測試、指令校驗功能測試等實驗，測試過程中因測試指令校驗功能、穿越振動區(qū)會造成全廠負荷與給定有偏差，需提前向調度專業(yè)人員說明。8.3 機組調節(jié)性能測試：調整機組PID參數(shù)，通過大負荷階躍響應試驗，使機組調節(jié)性能滿足相關規(guī)范要求，測試方法為申請15%額定負荷（105MW）向下調節(jié)兩次再向上調節(jié)兩次，每次調整的間隔為10分鐘，測試現(xiàn)地機組AGC響應時間、調節(jié)速率、AGC響應延時、負荷調節(jié)的動態(tài)偏差、靜態(tài)偏差；而反向延時的測試為給定機組10%機組容量的向下負荷調節(jié)，實際負荷響應完成該次調節(jié)量80%時將目標負荷指令重新恢復為調整前設定值。向上發(fā)指令重復一次，計算反向延時，反向延時時間取兩次平均；機組階躍響應測試結果表見表6，反向延時測試結果表見表7（每臺機組不同，表中為1號機組數(shù)據(jù)）；表6 機組階躍響應測試結果表負荷變化(MW)監(jiān)控收到指令時間機組起始實發(fā)值(MW)機組實際負荷變化超過5MW時間機組實際負荷離目標值5MW時間響應時間(30s)調節(jié)速度(60%)動態(tài)偏差(5%)靜態(tài)偏差(1.5%)690-58516:42:15446.116:42:2516:42:371075%2.1%0.5%585-47016:53:03555.316:53:1916:53:361652.9%1.8%0.05%470-58517:00:32656.117:00:4217:01:021045%1.8%0.5%585-69017:11:3456017:11:4617:11:581275%2.6%0.1%平均值1262%2.05%0.3%說明：1）響應時間：監(jiān)控系統(tǒng)收到負荷指令至實際負荷朝負荷指令方向變化超過5MW為止的時間間隔，其值應不超過30秒；2）調節(jié)速率：以機組開始響應開始計時，到機組離目標值5MW結束計時，計算機組的調節(jié)速率，其值應不小于60%所控機組額定功率/分鐘；3）調節(jié)動態(tài)偏差：機組功率達到目標值后，出現(xiàn)的動態(tài)的超調或欠調量，其值應不超過機組容量的5%；4）機組靜態(tài)偏差：機組功率穩(wěn)定后，和目標值的偏差，其值應不超過容量的1.5%。表7 機組反向延時測試結果表負荷變化(MW)機組實發(fā)值第一次指令下發(fā)時間第二次指令時間實際負荷返回量超過5MW時間反向延時(s)600-530605.910:54:0810:54:2810:54:4214600-670604.311:09:4411:10:0011:10:1616平均值15說明：1）反向延時：從目標負荷指令重新恢復為設定前功率給定值開始，至機組實際負荷偏差開始縮?。▽嶋H負荷返回量超過5MW）的時間，機組反向延時不應大于30秒。8.4 多機聯(lián)合試驗：各單機AGC調節(jié)功能試驗完成后，進行多機聯(lián)合測試，多機聯(lián)合測試的主要項目為機組間負荷分配是否經濟合理、穿越聯(lián)合振動區(qū)情況以及在負荷調節(jié)過程中投入和退出單機AGC應不影響全廠負荷調節(jié)測試。9 “調度”方式下功能試驗及約束條件測試在完成“站內”方式“調度”方式下測試只是功率給定值來源不同，因此只需驗證調度給定值能正確分配到機組即可。10 AGC與一次調頻關系測試南方電網規(guī)范要求電廠一次調頻和AGC的協(xié)調關系為：機組在執(zhí)行AGC設定值時應該不受一次調頻功能的影響，出力變化應該是二者疊加的效果。如果調速機構不能同時執(zhí)行一次調頻功能和AGC負荷調節(jié)功能時，應該以AGC負荷調節(jié)優(yōu)先，等AGC調整到位后再開放一次調頻功能。龍灘電廠調速器內一次調頻和二次調頻給定回路獨立，可以同時接收一次調頻令、二次調頻令，但由于功率調節(jié)采用監(jiān)控大閉環(huán)方式，故而各種方式下最終調節(jié)到二次調頻給定值，達到的效果仍然是AGC二次調節(jié)優(yōu)先。一次調頻和二次調頻疊加試驗測試結果見表8。表8 一次調頻和二次調頻疊加測試結果序號調頻前機組功率給定一次調頻二次調頻調整后機組有功功率測試方法-0.1Hz+0.1Hz增負荷減負荷1500-527無二次調頻令，頻率恢復正常后功率也恢復正常2500-470無二次調頻令，頻率恢復正常后功率也恢復正常3500-50-554先一次調頻增令，后二次調頻增令4500-50446先一次調頻增令，后二次調頻減令5550-50451先二次調頻減令，后一次調頻增令6500-50-554先二次調頻增令，后一次調頻增令7500-50446先一次調頻減令，后二次調頻減令8500-50-543先一次調頻減令，后二次調頻增令9500-50446先二次調頻減令，后一次調頻減令10500-50-551先二次調頻增令，后一次調頻減令11 AGC站內閉環(huán)24小時測試及AGC調度定值閉環(huán)24小時測試AGC全部試驗測試完成后，需進行站內24小時連續(xù)運行及調度定值閉環(huán)24小時連續(xù)運行測試，確定全廠及機組AGC運行穩(wěn)定，無異常情況出現(xiàn)。12 結束語龍灘電廠整個AGC試驗歷時40多天，測試項目、策