龍灘水電站AGC試驗(yàn)綜述.doc

龍灘水力發(fā)電廠Longtan Hydropower Plant龍灘水電站AGC試驗(yàn)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(duì)龍灘水電站AGC試驗(yàn)的介紹，系統(tǒng)地說明了全廠AGC試驗(yàn)體系、試驗(yàn)內(nèi)容及安全性保護(hù)策略。本文在試驗(yàn)內(nèi)容的全面性、安全性保護(hù)策略等方面有其獨(dú)到之處，并在南方電網(wǎng)直調(diào)水電廠中得到推廣。關(guān)鍵詞：AGC 試驗(yàn) 站內(nèi) 調(diào)度 開環(huán) 閉環(huán) 定值 曲線 保護(hù)1 前言電廠自動(dòng)發(fā)電控制AGC安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行既關(guān)系到電廠發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行，又涉及到電網(wǎng)的穩(wěn)定水平和電能質(zhì)量。由于AGC某些安全性、保護(hù)性功能未得到完善導(dǎo)致溜負(fù)荷事件多次發(fā)生而影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。龍灘水電站位于廣西天峨縣境內(nèi)，初期蓄水位為375m，安裝7臺(tái)單機(jī)容量700MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組；二期蓄水位為400m，安裝9臺(tái)單機(jī)容量700MW混流式水輪發(fā)電機(jī)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(jī)組全部投產(chǎn)后完成了全廠AGC測(cè)試并投入正式運(yùn)行，在南方電網(wǎng)直調(diào)水電廠中首個(gè)完成了AGC安全性策略測(cè)試，確保了AGC投運(yùn)后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2 試驗(yàn)體系2.1 試驗(yàn)方案的確定：依據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定及南方電網(wǎng)相關(guān)要求，與調(diào)度專業(yè)人員協(xié)商確認(rèn)測(cè)試內(nèi)容，確定每項(xiàng)試驗(yàn)的詳細(xì)步驟和對(duì)應(yīng)的安全防范措施，從而形成完整的測(cè)試方案。2.2 成立試驗(yàn)小組：鑒于AGC試驗(yàn)涉及時(shí)間長(zhǎng)、涉及面廣，成立主管生產(chǎn)的廠領(lǐng)導(dǎo)為組長(zhǎng)的AGC試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)小組，生產(chǎn)部門負(fù)責(zé)人、專業(yè)技術(shù)人員、廠家調(diào)試人員組成的試驗(yàn)小組，負(fù)責(zé)決策試驗(yàn)方案，針對(duì)試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題及時(shí)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(duì)與調(diào)度相關(guān)的參數(shù)明確了其設(shè)定值及設(shè)置原則：表1 AGC調(diào)度相關(guān)參數(shù)設(shè)置表序號(hào)參數(shù)名稱設(shè)定值設(shè)置原則1故障頻率上限50.3Hz調(diào)度文件要求2故障頻率下限49.7Hz調(diào)度文件要求3遠(yuǎn)方有功設(shè)值上限5040MW7臺(tái)機(jī)組高水頭下最大功率滿發(fā)最大值4遠(yuǎn)方有功設(shè)值下限70MW單機(jī)最小水頭下最小負(fù)荷值5遠(yuǎn)方設(shè)定有功與實(shí)發(fā)值差限200MW跨過單機(jī)最大振動(dòng)區(qū)并有一定余度6遠(yuǎn)方設(shè)定有功梯度限值200MW跨過單機(jī)最大振動(dòng)區(qū)并有一定余度7全廠有功調(diào)整死區(qū)35MW參考機(jī)組振動(dòng)區(qū)，避免機(jī)組頻繁穿越振動(dòng)區(qū)8有功設(shè)值死區(qū)20MW避免小負(fù)荷情況下機(jī)組頻繁調(diào)節(jié)4 AGC靜態(tài)試驗(yàn)利用龍灘電廠監(jiān)控系統(tǒng)工程師站、移動(dòng)操作員站及筆記本電腦，組成獨(dú)立的離線測(cè)試平臺(tái)，進(jìn)行AGC靜態(tài)測(cè)試，與實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)無關(guān)，因此可以模擬全廠任意機(jī)組組合的AGC調(diào)試，而不會(huì)影響全廠的機(jī)組實(shí)際運(yùn)行。離線靜態(tài)測(cè)試內(nèi)容與下步動(dòng)態(tài)測(cè)試內(nèi)容完成一致，此處不做詳細(xì)介紹。由于靜態(tài)測(cè)試各種條件可以隨意模擬，故而靜態(tài)測(cè)試應(yīng)盡可能的測(cè)試全面，從而為動(dòng)態(tài)測(cè)試打下基礎(chǔ)。靜態(tài)測(cè)試只是單純的模擬測(cè)試條件，而不像動(dòng)態(tài)情況時(shí)不同條件間彼此關(guān)聯(lián)，因此靜動(dòng)態(tài)測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果不會(huì)完全一致。靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)將結(jié)果上報(bào)調(diào)度審核通過后，再進(jìn)行下步動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。5 調(diào)度信息核對(duì)主要依據(jù)調(diào)度相關(guān)規(guī)范要求，規(guī)范上送調(diào)度及下發(fā)相關(guān)信息。需要特別注意的是，由于調(diào)度及廠家對(duì)相關(guān)信息定義有可能存在不一致，因此對(duì)雙方相關(guān)信息定義需明確說明，使二者能夠?qū)?yīng)起來。6 人機(jī)接口測(cè)試人機(jī)接口測(cè)試主要有以下幾個(gè)方面內(nèi)容：6.1 負(fù)荷給定曲線測(cè)試：除了測(cè)試負(fù)荷給定曲線接收、今明日負(fù)荷曲線過零點(diǎn)自動(dòng)切換是否正常外，增加了每天23點(diǎn)仍未接受到明日負(fù)荷曲線報(bào)警功能、今明日曲線切換點(diǎn)負(fù)荷差值報(bào)警功能以及今日負(fù)荷曲線運(yùn)行中更新時(shí)間點(diǎn)設(shè)值差值報(bào)警功能。6.2 全廠控制方式測(cè)試：主要測(cè)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(diào)度定值、站內(nèi)定值、站內(nèi)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(shí)發(fā)值與給定值偏差大于調(diào)節(jié)死區(qū)20MW時(shí)不允許切換。6.3 AGC控制參數(shù)測(cè)試：主要測(cè)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(diào)度全廠功率給定值、不同水頭下機(jī)組調(diào)節(jié)范圍及實(shí)時(shí)振動(dòng)區(qū)、不同水頭投入不同臺(tái)數(shù)機(jī)組AGC時(shí)全廠可調(diào)容量上下限及全廠聯(lián)合振動(dòng)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(cuò)及手自動(dòng)切換功能，實(shí)現(xiàn)了水頭信號(hào)故障時(shí)保持當(dāng)前水頭信號(hào)不變，不退全廠AGC功能。7 AGC保護(hù)功能測(cè)試本測(cè)試項(xiàng)目主要測(cè)試單機(jī)及全廠AGC在異常情況下不能投入并自動(dòng)退出功能，確保AGC正常運(yùn)行。7.1 單機(jī)AGC保護(hù)測(cè)試：按表2測(cè)試在機(jī)組調(diào)速器非自動(dòng)狀態(tài)、有功PID調(diào)節(jié)未投入、機(jī)組LCU與主機(jī)通訊中斷、機(jī)組有功測(cè)量源故障情況下單機(jī)AGC應(yīng)退出并有相應(yīng)的報(bào)警語句。表2 單機(jī)AGC保護(hù)測(cè)試結(jié)果機(jī)組號(hào)調(diào)速器非自動(dòng)有功PID調(diào)節(jié)未投入與主機(jī)通訊中斷機(jī)組有功測(cè)量故障AGC能否正常退出，全廠負(fù)荷無波動(dòng)報(bào)警語句是否正常X號(hào)機(jī)組10000100001000017.2 全廠AGC保護(hù)測(cè)試：在全廠AGC在無機(jī)組參加AGC、系統(tǒng)頻率故障、并網(wǎng)機(jī)組狀態(tài)發(fā)生突變、AGC運(yùn)算時(shí)設(shè)定值與實(shí)發(fā)值相差過大、并網(wǎng)機(jī)組事故或切機(jī)、并網(wǎng)機(jī)組LCU與主機(jī)通訊中斷、并網(wǎng)機(jī)組有功測(cè)量源故障、調(diào)度通信故障等情況下全廠AGC應(yīng)自動(dòng)退出并有相應(yīng)的報(bào)警語句。現(xiàn)地定值或現(xiàn)地曲線方式下測(cè)試結(jié)果見表3，調(diào)度定值方式下不同點(diǎn)在于調(diào)度通訊故障時(shí)退全廠AGC。表3 現(xiàn)地方式下全廠AGC保護(hù)測(cè)試結(jié)果表無機(jī)組投入AGC網(wǎng)頻越故障上下限機(jī)組狀態(tài)保護(hù)AGC運(yùn)算時(shí)設(shè)定與實(shí)發(fā)偏差過大機(jī)組事故或切機(jī)LCU與主機(jī)通訊中斷機(jī)組功率測(cè)量故障調(diào)度通訊故障全廠AGC能否正常退出報(bào)警語句是否正常并網(wǎng)機(jī)組未并網(wǎng)機(jī)組并網(wǎng)機(jī)組未并網(wǎng)機(jī)組并網(wǎng)機(jī)組未并網(wǎng)機(jī)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(jī)組PLC及監(jiān)控主機(jī)重啟測(cè)試：主要測(cè)試機(jī)組PLC主備掉電或離線/復(fù)位以及監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)主從切換、重啟測(cè)試，確定單套故障時(shí)應(yīng)不影響AGC運(yùn)行。測(cè)試結(jié)果見表4。表4 機(jī)組PLC及監(jiān)控主機(jī)重啟測(cè)試結(jié)果表序號(hào)測(cè)試內(nèi)容機(jī)組AGC是否退出全廠AGC是否退出全廠負(fù)荷是否發(fā)生變化1機(jī)組備用PLC斷電或離線否否否2機(jī)組主用PLC斷電或離線否否否3機(jī)組主備同時(shí)斷電或離線是是否4監(jiān)控系統(tǒng)主備機(jī)正常切換否否否5監(jiān)控系統(tǒng)備機(jī)重啟否否否6監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)重啟否否否7監(jiān)控系統(tǒng)備機(jī)重啟后未完全啟動(dòng)結(jié)束，進(jìn)行主機(jī)重啟是是否8監(jiān)控系統(tǒng)主、備機(jī)同時(shí)重啟是是否7.4 指令校驗(yàn)測(cè)試：全廠總有功給定值在全廠調(diào)節(jié)上限、下限之外及在振動(dòng)區(qū)內(nèi)、給定值和當(dāng)前出力的差值超過調(diào)節(jié)步長(zhǎng)限制、相鄰兩次給定值超過梯度限制時(shí)，測(cè)試AGC執(zhí)行該指令是否符合要求，并給出相關(guān)告警語句。現(xiàn)地定值和現(xiàn)地曲線方式下測(cè)試結(jié)果見表5，調(diào)度定值方式不同之處在于結(jié)果全部為拒絕執(zhí)行。表5 現(xiàn)地方式下指令檢驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表序號(hào)檢驗(yàn)指令項(xiàng)目理論結(jié)果實(shí)際結(jié)果語句報(bào)警1全廠有功給定值在調(diào)節(jié)上限之外1）全廠增出力閉鎖；2）將出力上限設(shè)為當(dāng)前給定值2全廠有功給定值在調(diào)節(jié)下限之外1）全廠減出力閉鎖；2）將出力下限設(shè)為當(dāng)前給定值3全廠有功給定值在振動(dòng)區(qū)內(nèi)按給定值在振動(dòng)區(qū)內(nèi)負(fù)荷分配原則將全廠振動(dòng)區(qū)上限或下限設(shè)為給定值-4給定值與當(dāng)前出力超過調(diào)節(jié)步長(zhǎng)限制200MW拒絕執(zhí)行8 “站內(nèi)”方式下功能試驗(yàn)及約束條件測(cè)試站內(nèi)方式（站內(nèi)定值、站內(nèi)曲線）下功能試驗(yàn)主要測(cè)試小調(diào)節(jié)響應(yīng)測(cè)試、機(jī)組負(fù)荷分配測(cè)試、多機(jī)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)是否按照最優(yōu)經(jīng)濟(jì)方式運(yùn)行、機(jī)組躲避振動(dòng)區(qū)是否正常、機(jī)組調(diào)節(jié)性能是否符合相關(guān)要求。8.1 單機(jī)開環(huán)試驗(yàn)：測(cè)試在全廠AGC投入后“AGC分配的全廠有功值”是否等于當(dāng)?shù)厝珡S總有功給定值減去其他運(yùn)行機(jī)組的有功實(shí)發(fā)值，并正確分配到投入AGC的機(jī)組上；通過對(duì)其他機(jī)組實(shí)發(fā)值進(jìn)行小負(fù)荷增減，觀察機(jī)組AGC的分配值、AGC分配的全廠有功值，確認(rèn)AGC開環(huán)負(fù)荷分配正確；只有單機(jī)開環(huán)試驗(yàn)正常情況下才可進(jìn)行單機(jī)閉環(huán)試驗(yàn)。8.2 單機(jī)閉環(huán)試驗(yàn)：?jiǎn)螜C(jī)開環(huán)試驗(yàn)正常后，將AGC調(diào)節(jié)方式切至“閉環(huán)”控制，觀察AGC機(jī)組負(fù)荷是否進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)；改變未參加AGC機(jī)組實(shí)發(fā)值，完成AGC機(jī)組的調(diào)節(jié)死區(qū)測(cè)試、小調(diào)節(jié)響應(yīng)測(cè)試、負(fù)荷分配測(cè)試、穿越振動(dòng)區(qū)測(cè)試、指令校驗(yàn)功能測(cè)試等實(shí)驗(yàn)，測(cè)試過程中因測(cè)試指令校驗(yàn)功能、穿越振動(dòng)區(qū)會(huì)造成全廠負(fù)荷與給定有偏差，需提前向調(diào)度專業(yè)人員說明。8.3 機(jī)組調(diào)節(jié)性能測(cè)試：調(diào)整機(jī)組PID參數(shù)，通過大負(fù)荷階躍響應(yīng)試驗(yàn)，使機(jī)組調(diào)節(jié)性能滿足相關(guān)規(guī)范要求，測(cè)試方法為申請(qǐng)15%額定負(fù)荷（105MW）向下調(diào)節(jié)兩次再向上調(diào)節(jié)兩次，每次調(diào)整的間隔為10分鐘，測(cè)試現(xiàn)地機(jī)組AGC響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)速率、AGC響應(yīng)延時(shí)、負(fù)荷調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)偏差、靜態(tài)偏差；而反向延時(shí)的測(cè)試為給定機(jī)組10%機(jī)組容量的向下負(fù)荷調(diào)節(jié)，實(shí)際負(fù)荷響應(yīng)完成該次調(diào)節(jié)量80%時(shí)將目標(biāo)負(fù)荷指令重新恢復(fù)為調(diào)整前設(shè)定值。向上發(fā)指令重復(fù)一次，計(jì)算反向延時(shí)，反向延時(shí)時(shí)間取兩次平均；機(jī)組階躍響應(yīng)測(cè)試結(jié)果表見表6，反向延時(shí)測(cè)試結(jié)果表見表7（每臺(tái)機(jī)組不同，表中為1號(hào)機(jī)組數(shù)據(jù)）；表6 機(jī)組階躍響應(yīng)測(cè)試結(jié)果表負(fù)荷變化(MW)監(jiān)控收到指令時(shí)間機(jī)組起始實(shí)發(fā)值(MW)機(jī)組實(shí)際負(fù)荷變化超過5MW時(shí)間機(jī)組實(shí)際負(fù)荷離目標(biāo)值5MW時(shí)間響應(yīng)時(shí)間(30s)調(diào)節(jié)速度(60%)動(dòng)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(yīng)時(shí)間：監(jiān)控系統(tǒng)收到負(fù)荷指令至實(shí)際負(fù)荷朝負(fù)荷指令方向變化超過5MW為止的時(shí)間間隔，其值應(yīng)不超過30秒；2）調(diào)節(jié)速率：以機(jī)組開始響應(yīng)開始計(jì)時(shí)，到機(jī)組離目標(biāo)值5MW結(jié)束計(jì)時(shí)，計(jì)算機(jī)組的調(diào)節(jié)速率，其值應(yīng)不小于60%所控機(jī)組額定功率/分鐘；3）調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)偏差：機(jī)組功率達(dá)到目標(biāo)值后，出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)的超調(diào)或欠調(diào)量，其值應(yīng)不超過機(jī)組容量的5%；4）機(jī)組靜態(tài)偏差：機(jī)組功率穩(wěn)定后，和目標(biāo)值的偏差，其值應(yīng)不超過容量的1.5%。表7 機(jī)組反向延時(shí)測(cè)試結(jié)果表負(fù)荷變化(MW)機(jī)組實(shí)發(fā)值第一次指令下發(fā)時(shí)間第二次指令時(shí)間實(shí)際負(fù)荷返回量超過5MW時(shí)間反向延時(shí)(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(shí)：從目標(biāo)負(fù)荷指令重新恢復(fù)為設(shè)定前功率給定值開始，至機(jī)組實(shí)際負(fù)荷偏差開始縮?。▽?shí)際負(fù)荷返回量超過5MW）的時(shí)間，機(jī)組反向延時(shí)不應(yīng)大于30秒。8.4 多機(jī)聯(lián)合試驗(yàn)：各單機(jī)AGC調(diào)節(jié)功能試驗(yàn)完成后，進(jìn)行多機(jī)聯(lián)合測(cè)試，多機(jī)聯(lián)合測(cè)試的主要項(xiàng)目為機(jī)組間負(fù)荷分配是否經(jīng)濟(jì)合理、穿越聯(lián)合振動(dòng)區(qū)情況以及在負(fù)荷調(diào)節(jié)過程中投入和退出單機(jī)AGC應(yīng)不影響全廠負(fù)荷調(diào)節(jié)測(cè)試。9 “調(diào)度”方式下功能試驗(yàn)及約束條件測(cè)試在完成“站內(nèi)”方式“調(diào)度”方式下測(cè)試只是功率給定值來源不同，因此只需驗(yàn)證調(diào)度給定值能正確分配到機(jī)組即可。10 AGC與一次調(diào)頻關(guān)系測(cè)試南方電網(wǎng)規(guī)范要求電廠一次調(diào)頻和AGC的協(xié)調(diào)關(guān)系為：機(jī)組在執(zhí)行AGC設(shè)定值時(shí)應(yīng)該不受一次調(diào)頻功能的影響，出力變化應(yīng)該是二者疊加的效果。如果調(diào)速機(jī)構(gòu)不能同時(shí)執(zhí)行一次調(diào)頻功能和AGC負(fù)荷調(diào)節(jié)功能時(shí)，應(yīng)該以AGC負(fù)荷調(diào)節(jié)優(yōu)先，等AGC調(diào)整到位后再開放一次調(diào)頻功能。龍灘電廠調(diào)速器內(nèi)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻給定回路獨(dú)立，可以同時(shí)接收一次調(diào)頻令、二次調(diào)頻令，但由于功率調(diào)節(jié)采用監(jiān)控大閉環(huán)方式，故而各種方式下最終調(diào)節(jié)到二次調(diào)頻給定值，達(dá)到的效果仍然是AGC二次調(diào)節(jié)優(yōu)先。一次調(diào)頻和二次調(diào)頻疊加試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果見表8。表8 一次調(diào)頻和二次調(diào)頻疊加測(cè)試結(jié)果序號(hào)調(diào)頻前機(jī)組功率給定一次調(diào)頻二次調(diào)頻調(diào)整后機(jī)組有功功率測(cè)試方法-0.1Hz+0.1Hz增負(fù)荷減負(fù)荷1500-527無二次調(diào)頻令，頻率恢復(fù)正常后功率也恢復(fù)正常2500-470無二次調(diào)頻令，頻率恢復(fù)正常后功率也恢復(fù)正常3500-50-554先一次調(diào)頻增令，后二次調(diào)頻增令4500-50446先一次調(diào)頻增令，后二次調(diào)頻減令5550-50451先二次調(diào)頻減令，后一次調(diào)頻增令6500-50-554先二次調(diào)頻增令，后一次調(diào)頻增令7500-50446先一次調(diào)頻減令，后二次調(diào)頻減令8500-50-543先一次調(diào)頻減令，后二次調(diào)頻增令9500-50446先二次調(diào)頻減令，后一次調(diào)頻減令10500-50-551先二次調(diào)頻增令，后一次調(diào)頻減令11 AGC站內(nèi)閉環(huán)24小時(shí)測(cè)試及AGC調(diào)度定值閉環(huán)24小時(shí)測(cè)試AGC全部試驗(yàn)測(cè)試完成后，需進(jìn)行站內(nèi)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行及調(diào)度定值閉環(huán)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行測(cè)試，確定全廠及機(jī)組AGC運(yùn)行穩(wěn)定，無異常情況出現(xiàn)。12 結(jié)束語龍灘電廠整個(gè)AGC試驗(yàn)歷時(shí)40多天，測(cè)試項(xiàng)目、策