水電機(jī)組一次調(diào)頻關(guān)鍵問題探討

水電機(jī)組一次調(diào)頻關(guān)鍵問題探討

當(dāng)電網(wǎng)頻率超過規(guī)定的正常范圍時(shí)，線路的調(diào)幅系統(tǒng)將自動降低或增加線路的輸出功能。機(jī)組一次調(diào)頻功能對電網(wǎng)和機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的影響,根據(jù)調(diào)度部門的規(guī)定,所有并入電網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組都必須進(jìn)行合理的整定設(shè)置以具備和投入一次調(diào)頻功能。水電機(jī)組與火電機(jī)組相比,具有負(fù)荷調(diào)節(jié)速率快、調(diào)節(jié)幅度大、調(diào)整范圍廣、調(diào)整方向可以不加以限制等優(yōu)點(diǎn),可以在電網(wǎng)突發(fā)大負(fù)荷變化時(shí)提供更大、更持久的功率支援,一般不存在限幅的問題,因此水電機(jī)組更適合擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的一次調(diào)頻任務(wù)。但在實(shí)際應(yīng)用中,由于水電機(jī)組的特性和調(diào)速器的設(shè)計(jì)等原因,可能導(dǎo)致水電機(jī)組一次調(diào)頻的性能較差。因此有必要針對水電機(jī)組一次調(diào)頻存在的關(guān)鍵問題進(jìn)行探討,提出解決辦法。1次調(diào)速器pid參數(shù)的確定一次調(diào)頻管理規(guī)定要求,機(jī)組的一次調(diào)頻功能應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo),并作為商業(yè)化運(yùn)行的條件之一。影響機(jī)組一次調(diào)頻性能的因素,除了水電機(jī)組的特性外,主要與調(diào)速器的PID參數(shù)設(shè)置有關(guān)。采用輸入信號階躍變化用于控制系統(tǒng)的性能評價(jià),是控制工程的經(jīng)典方法。對機(jī)組一次調(diào)頻性能的評價(jià),一般以模擬頻率階躍變化后,機(jī)組出力變化的過渡過程情況為依據(jù)。在進(jìn)行一次調(diào)頻功能試驗(yàn)時(shí),以頻率階躍變化后,機(jī)組出力響應(yīng)滯后時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間等指標(biāo)滿足一次調(diào)頻管理規(guī)定要求,同時(shí)又保證機(jī)組的負(fù)荷調(diào)整不至于過快為原則,來優(yōu)化選擇一組參數(shù)作為一次調(diào)頻運(yùn)行的PID參數(shù)。實(shí)際上,系統(tǒng)頻率是不可能以階躍方式變化的,即使系統(tǒng)因?yàn)槟撤N原因出現(xiàn)機(jī)組甩負(fù)荷,導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷階躍變化,但由此引起的系統(tǒng)頻率變化也是緩慢的。如華中電網(wǎng)進(jìn)行的全網(wǎng)一次調(diào)頻聯(lián)調(diào)試驗(yàn)中,在系統(tǒng)甩600MW負(fù)荷時(shí),在某機(jī)組所檢測到的從頻率開始變化到頻率穩(wěn)定歷時(shí)達(dá)10s以上。顯然,以頻率階躍變化所選定的調(diào)速器PID參數(shù),在系統(tǒng)頻率緩慢變化時(shí),其一次調(diào)頻功能運(yùn)行方式下的機(jī)組出力變化的響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間等重要性能指標(biāo)會大大降低,影響系統(tǒng)的頻率恢復(fù)能力。為保證在系統(tǒng)實(shí)際頻率變化的情況下,調(diào)速器PID參數(shù)滿足一次調(diào)頻性能要求,現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)模擬系統(tǒng)頻率實(shí)際變化情況。因此,調(diào)度部門應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)典型故障下頻率變化的實(shí)際規(guī)律,提供較為明確的用于現(xiàn)場試驗(yàn)的頻率變化曲線,以便選取更為合適的調(diào)速器PID參數(shù)。2對一次調(diào)調(diào)負(fù)荷限幅設(shè)置一次調(diào)頻的最大調(diào)整負(fù)荷限幅,是從火電機(jī)組移植過來的。對于火電機(jī)組的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)而言,鍋爐的響應(yīng)能力與汽壓超界問題是制約機(jī)組一次調(diào)頻幅度的主要因素。因此,一次調(diào)頻管理規(guī)定對不同類型的火電機(jī)組確定了不同的一次調(diào)頻的最大調(diào)整負(fù)荷限幅,同時(shí)也對水電機(jī)組規(guī)定了一次調(diào)頻的最大調(diào)整負(fù)荷限幅值。水電機(jī)組參與一次調(diào)頻的最大優(yōu)勢,在于它可以不受限制地進(jìn)行大范圍的一次調(diào)頻,可以在機(jī)組負(fù)荷的全范圍內(nèi)輕易調(diào)節(jié),這將使得在電網(wǎng)頻率偏離穩(wěn)態(tài)值很大的事故情況下,作出比火電機(jī)組大得多的貢獻(xiàn),為電網(wǎng)頻率安全恢復(fù)贏得寶貴時(shí)間。因此,可以考慮不對水電機(jī)組的一次調(diào)頻負(fù)荷調(diào)整幅度進(jìn)行限制。但如有可能,應(yīng)考慮避開振動區(qū)運(yùn)行,同時(shí)對不同水頭下并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的最大導(dǎo)葉開度和最小導(dǎo)葉開度進(jìn)行限制,以防止因系統(tǒng)頻率偏差過大,導(dǎo)致機(jī)組過負(fù)荷或處于電動機(jī)方式運(yùn)行,引起機(jī)組過負(fù)荷和逆功率保護(hù)動作停機(jī),避免產(chǎn)生對系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的不利影響。3水輪發(fā)電機(jī)組功率反調(diào)節(jié)特性在對水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整時(shí),導(dǎo)葉開度會發(fā)生改變,引用流量和水輪機(jī)水力矩也跟著發(fā)生變化,而流量的變化會在引水系統(tǒng)中引起水擊,反過來引起水輪機(jī)水力矩的變化。引水系統(tǒng)的水擊現(xiàn)象對于水輪機(jī)特性的影響是不可忽視的,特別是這種影響在初始時(shí)是與導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)相反的。比如當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增大、頻率降低時(shí),需增大導(dǎo)葉開度以加大流量、增加水輪機(jī)水力矩,但由于流量增大瞬間所引起的負(fù)水擊會使水輪機(jī)的工作水頭降低,反而減少了水輪機(jī)水力矩,水輪發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率反而會減少;同樣在系統(tǒng)負(fù)荷減少的情況下,由于導(dǎo)葉開度減小引起的正水擊使工作水頭升高,水輪發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率反而會增加。這也就是通常所說的水輪發(fā)電機(jī)組的“功率反調(diào)節(jié)”。水輪發(fā)電機(jī)組功率反調(diào)節(jié)特性的存在,會導(dǎo)致一次調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)滯后時(shí)間增大,并且在調(diào)節(jié)初期由于出力變化的方向與要求變化的方向相反,實(shí)際上會加劇系統(tǒng)頻率的惡劣變化。水輪發(fā)電機(jī)組功率反調(diào)節(jié)與導(dǎo)葉開度變化的速率和大小有關(guān),即導(dǎo)葉開度變化越快,開度變化越大,功率反調(diào)節(jié)越嚴(yán)重。而對機(jī)組一次調(diào)頻特性來說,導(dǎo)葉開度變化的速率和大小又與系統(tǒng)頻率變化的速率和大小有關(guān),即在相同的調(diào)速器PID參數(shù)下,系統(tǒng)頻率變化越快,變化越大,則導(dǎo)葉開度變化也就越快,頻率呈階躍變化時(shí),導(dǎo)葉開度變化的速率最快。但在一次調(diào)頻聯(lián)調(diào)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)頻率變化的速率是比較慢的,并且不可能呈階躍變化,因此水輪發(fā)電機(jī)組的功率反調(diào)節(jié)對機(jī)組一次調(diào)頻功能的影響,可以忽略。4無功功率調(diào)節(jié)量計(jì)算方法由于大多數(shù)水輪機(jī)調(diào)速器是以導(dǎo)葉開度作為調(diào)節(jié)目標(biāo)值,因此在不同的水頭下,一次調(diào)頻動作后的有功功率實(shí)際調(diào)節(jié)量是不同的,要準(zhǔn)確得到實(shí)際有功功率調(diào)節(jié)量,必須首先掌握不同水頭下有功功率與導(dǎo)葉開度的關(guān)系曲線。調(diào)度部門為了準(zhǔn)確掌握水電機(jī)組的一次調(diào)頻的有功功率實(shí)際調(diào)節(jié)量,就必須了解參與一次調(diào)頻的所有每臺機(jī)組的有功功率與導(dǎo)葉開度的關(guān)系曲線,這樣就增加了工作量,而且還不一定能夠準(zhǔn)確地計(jì)算有功功率調(diào)節(jié)量。另外,由于受蝸殼進(jìn)口水壓和尾水管水壓脈動變化的影響,在導(dǎo)葉開度保持不變時(shí),水電機(jī)組有功功率電量值的波動值也較大,因此水電機(jī)組的有功功率的測量,必須進(jìn)行濾波,取其過程平均值。但根據(jù)目前的檢測手段,很難準(zhǔn)確測量一次調(diào)頻動作過程的有功功率變化過程。根據(jù)一次調(diào)頻功能試驗(yàn)和聯(lián)調(diào)試驗(yàn)結(jié)果,在一次調(diào)頻動作下,導(dǎo)葉開度的變化過程比較穩(wěn)定,沒有大的波動,容易測量準(zhǔn)確。因此建議將導(dǎo)葉開度(導(dǎo)葉接力器行程)作為一次調(diào)頻動作后的考核目標(biāo)值。5調(diào)速器回用時(shí)間根據(jù)一次調(diào)頻管理規(guī)定要求,需要對機(jī)組一次調(diào)頻動作次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。一般認(rèn)為,在機(jī)組頻率偏差從超過一次調(diào)頻死區(qū)并恢復(fù)到一次調(diào)頻死區(qū)以內(nèi)時(shí),即為一次調(diào)頻動作1次。但實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),調(diào)速器在短時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)到的一次調(diào)頻動作次數(shù)很多,甚至1天能夠達(dá)到近萬次。分析原因,是由于機(jī)組頻率偏差不斷地來回跨越人工頻率死區(qū),使得計(jì)數(shù)較多。為此,需要設(shè)定回程差來解決,即當(dāng)頻率偏差越過人工死區(qū)(如±0.05Hz)后即計(jì)數(shù)1次,如果頻率偏差一直處于較大值而來回跨越人工頻率死區(qū)上限或下限時(shí),就不再計(jì)數(shù)了,只有當(dāng)頻率偏差回復(fù)到某一規(guī)定值(如±0.04Hz)即回程差以下后,頻率偏差再次增大越過人工頻率死區(qū)后,才再計(jì)數(shù)1次。這樣就避免了頻率偏差在人工頻率死區(qū)邊緣來回變化時(shí),計(jì)數(shù)過多的現(xiàn)象。6次高效調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行方面貫流式水輪機(jī)和軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)都屬于轉(zhuǎn)槳式機(jī)組,轉(zhuǎn)槳式機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),在不同水頭下,不同的導(dǎo)葉開度對應(yīng)不同且唯一的槳葉轉(zhuǎn)角,這就是所謂的協(xié)聯(lián)關(guān)系。轉(zhuǎn)槳式機(jī)組在協(xié)聯(lián)運(yùn)行狀態(tài),其效率最高,機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性狀況最佳,因此一般不允許機(jī)組在非協(xié)聯(lián)工況下運(yùn)行。但在機(jī)組進(jìn)行有功功率調(diào)整的過渡過程中,導(dǎo)葉開度調(diào)整后,由于槳葉轉(zhuǎn)角的調(diào)整不能夠及時(shí)達(dá)到協(xié)聯(lián)關(guān)系狀態(tài),因此實(shí)際處于非協(xié)聯(lián)運(yùn)行狀態(tài),對機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行不利。現(xiàn)場試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),貫流式機(jī)組在負(fù)荷頻繁調(diào)節(jié)時(shí),機(jī)組各部位的振動、擺度幅值較穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)明顯增大,水導(dǎo)擺度、水導(dǎo)軸承體振動及轉(zhuǎn)輪室振動劇增,并且振動幅值嚴(yán)重超標(biāo),調(diào)速器油壓裝置油泵啟動時(shí)間縮短。另外,由于轉(zhuǎn)槳式水電機(jī)組額定水頭一般都比較低,水庫上、下游水位的波動對機(jī)組工作水頭的影響較大,如某200MW的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組,在導(dǎo)葉開度不變的情況下,單機(jī)本身負(fù)荷波動范圍達(dá)0.5%～2%,全廠實(shí)際有功誤差可達(dá)7～28MW,這樣對于一次調(diào)頻的考核就會受到影響。對于投入一次調(diào)頻功能的轉(zhuǎn)槳式機(jī)組,應(yīng)從如下方面予以重視和考慮:(1)處于負(fù)荷末端的電廠,如果系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期間,其系統(tǒng)頻率偏差長期較大,應(yīng)考慮將轉(zhuǎn)槳式機(jī)組的人工頻率死區(qū)適當(dāng)加大。因?yàn)樵谙到y(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),對于聯(lián)絡(luò)線的考核頻率來說是合格的,但某些點(diǎn)的頻率可能會超過規(guī)定的頻率死區(qū),如果頻率長期在越過死區(qū)不大的范圍內(nèi)變化,勢必造成轉(zhuǎn)槳式機(jī)組調(diào)節(jié)頻繁,而對系統(tǒng)的貢獻(xiàn)并不大。因此可以考慮由混流式機(jī)組或火電機(jī)組來進(jìn)行頻率調(diào)節(jié),適當(dāng)加大轉(zhuǎn)槳式機(jī)組的頻率死區(qū),讓其在系統(tǒng)異常、頻率變化較大時(shí)再發(fā)揮一次調(diào)頻的作用。(2)對于一次調(diào)頻性能的考核,應(yīng)充分考慮轉(zhuǎn)槳式機(jī)組的特性。對一次調(diào)頻的出力響應(yīng)滯后時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間以及調(diào)節(jié)量、貢獻(xiàn)電量等指標(biāo),轉(zhuǎn)槳式機(jī)組可能不完全滿足規(guī)定的要求,因此在進(jìn)行一次調(diào)頻考核時(shí),應(yīng)予以考慮。7次頻譜與agc負(fù)荷調(diào)整現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)除了完成發(fā)電機(jī)組頻率調(diào)節(jié)任務(wù)之外,還可以具有電網(wǎng)一次調(diào)頻、二次調(diào)頻和區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制等附加的控制功能。由調(diào)速器的功率頻率靜態(tài)調(diào)差特性和電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率靜態(tài)效應(yīng)特性對系統(tǒng)頻率所進(jìn)行的相互調(diào)節(jié)作用為一次調(diào)頻過程。由于一次調(diào)頻是發(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)負(fù)荷之間的自然調(diào)節(jié)特性,因此具有快速響應(yīng)頻率變化的特點(diǎn)。發(fā)電機(jī)組的功率變化量是根據(jù)頻率變化量與調(diào)差系數(shù)固定比例關(guān)系而得出的,所以一次調(diào)頻的結(jié)果只能是有差調(diào)頻;自動發(fā)電控制(AGC)的最終作用機(jī)制是上下平移發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的功頻靜態(tài)調(diào)差特性曲線位置,其調(diào)節(jié)作用為二次調(diào)頻過程。因此,調(diào)速器應(yīng)在二次調(diào)頻設(shè)定的功頻靜態(tài)調(diào)差特性曲線位置的基礎(chǔ)上完成一次調(diào)頻過程,共同實(shí)現(xiàn)無差調(diào)頻。兩者之間理論上是不同的作用機(jī)制,是相互協(xié)同關(guān)系,不應(yīng)存在相互矛盾的問題。但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),AGC和一次調(diào)頻還是存在一定的矛盾。AGC的負(fù)荷指令一般是由調(diào)度給出,然后通過電廠監(jiān)控系統(tǒng)再進(jìn)行負(fù)荷下達(dá),而負(fù)荷的最終調(diào)整還是需要通過調(diào)速器來實(shí)現(xiàn),調(diào)速器實(shí)際上成了監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。監(jiān)控系統(tǒng)為了保證負(fù)荷調(diào)整的準(zhǔn)確性,一般采用閉環(huán)調(diào)節(jié),隨時(shí)對存在的負(fù)荷偏差進(jìn)行調(diào)節(jié),保證實(shí)際負(fù)荷值與給定值的偏差在允許范圍內(nèi)。一次調(diào)頻是調(diào)速器根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差,通過調(diào)速器自動調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)整。監(jiān)控系統(tǒng)除了接受AGC的自動和人工指令或電廠運(yùn)行人員的操作指令外,不會接受其他的負(fù)荷調(diào)節(jié)指令。因此調(diào)速器因一次調(diào)頻動作而調(diào)整的負(fù)荷,監(jiān)控系統(tǒng)是不知道的,而監(jiān)控系統(tǒng)又是閉環(huán)調(diào)節(jié),會將一次調(diào)頻進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整后引起的與給定值的偏差重新調(diào)整過來,這樣就導(dǎo)致機(jī)組一次調(diào)頻功能失去作用。這就是在實(shí)際應(yīng)用中一次調(diào)頻與AGC負(fù)荷調(diào)整的矛盾。針對存在的問題,曾有人提出解決方案。一是一次調(diào)頻動作期間閉鎖AGC負(fù)荷調(diào)整,二是AGC負(fù)荷調(diào)整期間閉鎖一次調(diào)頻,實(shí)際上這2種方法都存在一定的問題。首先分析一次調(diào)頻動作期間閉鎖AGC負(fù)荷調(diào)整存在的問題。在調(diào)速器一次調(diào)頻動作,即頻率偏差大于人工頻率死區(qū)后,調(diào)速器會響應(yīng)頻率變化值進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整,這時(shí)由調(diào)速器將一次調(diào)頻動作信號傳遞給監(jiān)控系統(tǒng),由監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖AGC的負(fù)荷調(diào)整,即監(jiān)控系統(tǒng)不給調(diào)速器發(fā)送新的負(fù)荷調(diào)整指令。這樣雖然可以消除監(jiān)控系統(tǒng)對存在的負(fù)荷指令與實(shí)際負(fù)荷偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)作用,保證一次調(diào)頻功能起作用,但卻妨礙了AGC進(jìn)行二次調(diào)頻的正常調(diào)節(jié)功能。如果頻率偏差持續(xù)或繼續(xù)增大,一次調(diào)頻動作不能復(fù)歸,AGC負(fù)荷調(diào)節(jié)指令將無法傳遞給調(diào)速器,實(shí)際上當(dāng)頻率偏差較大時(shí),必須通過AGC的二次調(diào)頻作用實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié),將系統(tǒng)頻率偏差調(diào)節(jié)到允許的范圍內(nèi)。另外當(dāng)調(diào)速器一次調(diào)頻動作信號異常時(shí),如長期給出動作的誤動信號,也會影響AGC的負(fù)荷調(diào)整。采用AGC負(fù)荷調(diào)整期間閉鎖一次調(diào)頻也存在同樣的問題。當(dāng)機(jī)組一次調(diào)頻動作時(shí),調(diào)速器將向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)動作信號,監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)調(diào)速器動作信號閉鎖有功調(diào)節(jié)閉環(huán);機(jī)組一次調(diào)頻結(jié)束后,調(diào)速器將向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)一次調(diào)頻動作復(fù)歸信號,監(jiān)控系統(tǒng)依此信號恢復(fù)有功調(diào)節(jié)閉環(huán)。在調(diào)速器一次調(diào)頻動作還未結(jié)束的過程中,如果目標(biāo)功率值改變,監(jiān)控系統(tǒng)將會重新控制調(diào)速器,下發(fā)脈沖調(diào)功指令的同時(shí)給調(diào)速器1個(gè)“二次調(diào)頻投入”信號,調(diào)速器接收這個(gè)信號后就在當(dāng)前導(dǎo)葉開度給定的基礎(chǔ)上響應(yīng)外部給定信號,而不再將頻差增量疊加開度給定,實(shí)際上接收到這個(gè)信號后,調(diào)速器的一次調(diào)頻功能退出。當(dāng)頻率恢復(fù)到人工頻率死區(qū)范圍內(nèi),一次調(diào)頻動作結(jié)束后就將外部的這個(gè)信號狀態(tài)復(fù)歸,調(diào)速器一次調(diào)頻重新進(jìn)入備投狀態(tài),等待滿足下一個(gè)一次調(diào)頻的條件而動作。在二次調(diào)頻命令下發(fā)前,如果一次調(diào)頻不能恢復(fù)的話,一旦二次調(diào)頻指令下發(fā)就以二次調(diào)頻控制為主,一次調(diào)頻調(diào)節(jié)退出。一般的做法是,在AGC通過監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié),即調(diào)整后的負(fù)荷是AGC指令值,此時(shí)如果有一次調(diào)頻動作,也不會起作用。在監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)整完成后,退出其負(fù)荷閉環(huán)調(diào)節(jié)功能,此時(shí)如果有一次調(diào)頻動作,就會根據(jù)一次調(diào)頻的作用進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整,如果AGC沒有新的調(diào)節(jié)指令,就不會將由于一次調(diào)頻動作存在的誤差進(jìn)行彌補(bǔ)。在實(shí)際中,AGC負(fù)荷調(diào)整的指令變化是比較頻繁的,特別是對于水電機(jī)組,在機(jī)組運(yùn)行期間,可能就沒有一次調(diào)頻動作的時(shí)間間隔,因此實(shí)際導(dǎo)致一次調(diào)頻并不起作用。另外,如果在AGC指令調(diào)節(jié)完成后,退出負(fù)荷的閉環(huán)調(diào)節(jié),也就是運(yùn)允許在負(fù)荷給定值與實(shí)際值的偏差,這樣就會導(dǎo)致電廠被AGC管理的規(guī)定考核。由此看來,以上2種方式都是不可行的。雖然一次調(diào)頻管理規(guī)定中明確指出,對于因一次調(diào)頻的負(fù)荷調(diào)整而產(chǎn)生的機(jī)組實(shí)際負(fù)荷與計(jì)劃曲線的偏差,在相關(guān)考核中予以免責(zé),但在實(shí)際操作的技術(shù)手段上還沒有有效的辦法。比較可行的辦法是,在機(jī)組因一次調(diào)頻進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整時(shí),調(diào)速器應(yīng)將一次調(diào)頻的動作信號送給監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng)此時(shí)將調(diào)整后的負(fù)荷直接疊加在AGC的負(fù)荷給定上,這樣在一次調(diào)頻動作進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整后的實(shí)際負(fù)荷與給定值就一致了,監(jiān)控就不會再進(jìn)行負(fù)荷的調(diào)整了。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)將此調(diào)整量送給調(diào)度部門,在調(diào)度部門進(jìn)行AGC的考核時(shí)予以免責(zé)。8同時(shí)網(wǎng)機(jī)組的一次強(qiáng)調(diào)算法目前,調(diào)度部門對于機(jī)組一次調(diào)頻性能的監(jiān)測、分析與考核主要依賴于“電網(wǎng)一次調(diào)頻統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)”,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要來源于電網(wǎng)EMS系統(tǒng),該系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)精度、系統(tǒng)頻率采集、系統(tǒng)的時(shí)間偏差等問題,因此無法準(zhǔn)確掌握系統(tǒng)頻率變化后機(jī)組一次調(diào)頻動作情況,引起考核誤差。鑒于此,有必要重新開發(fā)新的一次調(diào)頻在線監(jiān)測系統(tǒng),準(zhǔn)確真實(shí)地掌握系統(tǒng)頻率變化后機(jī)組一次調(diào)頻及系統(tǒng)頻率恢復(fù)的過程,為準(zhǔn)確進(jìn)行一次調(diào)頻和系統(tǒng)頻率穩(wěn)定提供數(shù)據(jù)支持。考慮到PMU裝置采集精度、刷新速率和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化速率等優(yōu)點(diǎn),并網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻相關(guān)數(shù)據(jù)(機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、有功功率、動作次數(shù))可通過PMU裝置傳送給電廠和調(diào)度部門的監(jiān)測系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上開發(fā)一次調(diào)頻監(jiān)測系統(tǒng)。對于沒有安裝PMU裝置的電廠,可以考慮研制專用的一次調(diào)頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),與調(diào)度聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集。一次調(diào)頻管理規(guī)定中,對于機(jī)組一次調(diào)頻的獎(jiǎng)懲的計(jì)算,主要考慮一次調(diào)頻運(yùn)行的正確動作率和貢獻(xiàn)電量,且這里的電量是絕對電量值。由于水電機(jī)組額定容量比較小,特別是那些低水頭的轉(zhuǎn)槳式水電機(jī)組,容量一般在50MW以下,與大容量的火電機(jī)組相比,其一次調(diào)頻貢獻(xiàn)電量很小。在目前的考核方式下,會導(dǎo)致水電廠并不會關(guān)心機(jī)組投入一次調(diào)頻后會有多少獎(jiǎng)勵(lì),而僅考慮不被懲罰就行了。特別是在AGC和一次調(diào)頻同時(shí)對水電機(jī)組進(jìn)行考核時(shí),更關(guān)心AGC的考核,這樣水電機(jī)組一次調(diào)頻動作的優(yōu)越性能就會大打折扣。因此建議在進(jìn)行一次調(diào)頻貢獻(xiàn)電量考核時(shí),以機(jī)組貢獻(xiàn)電量占機(jī)組總發(fā)電量的比例進(jìn)行,這樣對不同容量機(jī)組就有了比較公平的考核標(biāo)準(zhǔn)。9自由模糊控制方式下的功率調(diào)節(jié)從一次調(diào)頻功能試驗(yàn)結(jié)果看,一次調(diào)頻存在的與AGC負(fù)荷調(diào)整的矛盾、一次調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)速度、一次調(diào)頻調(diào)節(jié)目標(biāo)值、一次調(diào)頻最大調(diào)節(jié)幅度限制等問題,其主要原因,就是大部分調(diào)速器不是以機(jī)組有功功率作為調(diào)節(jié)目標(biāo)值,而是以接力器行程即導(dǎo)葉開度作為調(diào)節(jié)目標(biāo)值的,這樣導(dǎo)致調(diào)速器并不知道所要調(diào)節(jié)的目標(biāo)功率為多少,因此無法由調(diào)速器進(jìn)行有功功率的直接調(diào)節(jié)。之所以水輪機(jī)調(diào)速器沒有實(shí)現(xiàn)以有功功率作為調(diào)節(jié)目標(biāo)值的功率調(diào)節(jié),主要是由于水電機(jī)組的運(yùn)行性能與水頭的變化有密切關(guān)系,在不同水頭下,導(dǎo)葉接力器行程與機(jī)組有功功率關(guān)系是變化的,且在同一水頭下,其關(guān)系曲線也不是線性的,因此很難準(zhǔn)確掌握導(dǎo)葉開度變化后機(jī)組有功功率變化的情況。并且,水輪機(jī)調(diào)速器在早期就是將導(dǎo)葉開度作為調(diào)節(jié)目標(biāo),雖然實(shí)現(xiàn)了調(diào)速器微機(jī)化,但由于沒有對調(diào)速器進(jìn)行有功功率閉環(huán)調(diào)節(jié)的需要,因此,調(diào)速器主要以導(dǎo)葉開度作為調(diào)節(jié)目標(biāo)。目前,大部分水電機(jī)組的功率閉環(huán)調(diào)節(jié)是由監(jiān)控系統(tǒng)完成,由監(jiān)控系統(tǒng)將需要調(diào)節(jié)的增減指令以脈沖量形式送給調(diào)速器,調(diào)速器根據(jù)脈沖寬度的大小,相應(yīng)調(diào)整導(dǎo)葉開度,在有功功率實(shí)際測量值進(jìn)入調(diào)整目標(biāo)的死區(qū)范圍內(nèi),即完成一次負(fù)荷調(diào)整過程。從理論上說,實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)速器的功率調(diào)節(jié)功能是可行的,可由直接功率調(diào)節(jié)和間接功率調(diào)節(jié)2種方法來實(shí)現(xiàn)。直接功率調(diào)節(jié),是通過對給定功率及頻率值與實(shí)測值進(jìn)行對比,計(jì)算得出功率期望值后,通過PID計(jì)算輸出信號控制導(dǎo)葉開度,該輸出信號為比例、積分、微分部分的和迭加上前饋信號。而間接功率調(diào)節(jié),就是指在給定功率調(diào)整值后,調(diào)速器根據(jù)不同水頭下有功功率與導(dǎo)葉開度的對應(yīng)關(guān)系,計(jì)算出在相應(yīng)水頭下給定的有功功率給定所對應(yīng)的開度值給定,然后通過PID控制方式操作導(dǎo)葉達(dá)到給定開度。采用直接功率調(diào)節(jié),由于不關(guān)心在有功功率調(diào)整過程中導(dǎo)葉開度調(diào)整的大小,因此會由于運(yùn)行水頭的變化,造成超調(diào)或調(diào)節(jié)時(shí)間過長的現(xiàn)象。其解決辦法是,在一次有功功率調(diào)節(jié)過程中,根據(jù)有功功率給定值與實(shí)際值偏差,隨時(shí)改變PID調(diào)節(jié)參數(shù),也就是所謂的分段調(diào)節(jié),在偏差大時(shí),調(diào)節(jié)速快一些,在偏差小時(shí),調(diào)節(jié)速度適當(dāng)慢一些。采用間接功率調(diào)節(jié)在實(shí)際應(yīng)用中往往出現(xiàn)超調(diào)或調(diào)節(jié)時(shí)間長的問題,其主要原因是:測量到的凈水頭值不準(zhǔn)確;有功功率與導(dǎo)葉開度的關(guān)系曲線一般由模型特性曲線得到,而實(shí)際關(guān)系曲線與理論曲線偏差較大;關(guān)系曲線過少而水頭變化幅度較大,導(dǎo)致插值誤差較大等。通過試驗(yàn)證實(shí),準(zhǔn)確獲取有功功率與導(dǎo)葉開度關(guān)系曲線,以及提高運(yùn)行水頭和有功功率的測量精度后,其調(diào)節(jié)效果還是滿足要求的。一般根據(jù)不同水頭段,設(shè)置不同的PID調(diào)節(jié)參數(shù),保證在不同水頭下的有功功率調(diào)節(jié)過程基本一致,均能滿足運(yùn)行要求。在實(shí)現(xiàn)了調(diào)速器的功率調(diào)節(jié)后,監(jiān)控系統(tǒng)的功率閉