恰甫其海水電站機組一次調頻功能優化與改進

肖云亞

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 伊寧 835400）

恰甫其海水電站機組一次調頻功能優化與改進

肖云亞

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 伊寧 835400）

恰甫其海水電站按照行業規程及電網的要求，對機組一次調頻功能存在的問題進行核查，并針對問題進行了優化與改進，達到了規程和電網的要求，使恰甫其海水電站在西北電網兩個細則考核中一次調頻免受考核。

一次調頻；優化與改進

0 引言

電力系統運行的主要任務之一就是對頻率進行監視和控制，使其維持在50 Hz附近的一個允許范圍內。機組一次調頻是穩定電網頻率最有效且最快的措施，新疆電網隨著大機組、風電、光伏等電源的不斷接入，使得電網頻率控制問題更加突出。為此，2014～2015年新疆電網調度控制中心（以下簡稱“省調”）相繼下發了多個關于開展一次調頻核查與整改的通知文件，恰甫其海水電站針對文件的各項要求進行了對照核查，并對相關問題進行了整改優化。

1 恰甫其海水電站機組與調速器概述

恰甫其海水電站位于伊犁州鞏留縣境內特克斯河干流上，電站總裝機容量320 MW，單機容量80 MW，屬大中型電站，在新疆電網主要承擔基荷、調峰、調頻和事故備用的任務，電站于2006年建成投產，2007年6月并入新疆主網運行。電站機組調速器系統選用武漢事達電氣有限公司生產的DFWT-100-4.0型微機伺服電機調速器，電站機組于2008年8月委托新疆電科院完成一次調頻性能測試試驗，電站機組與調速器自投運至今，運行正常穩定，未進行技術改造。

2 恰甫其海水電站一次調頻核查發現的問題

2014年，新疆省調相繼下發了《關于開展新疆電網機組一次調頻、AGC自查工作的通知》（新省調度字第 ［2014］32號）、《關于持續做好一次調頻整改工作的通知》（新省調調字第［2014］57號），按照省調通知要求，恰甫其海水電站對各臺機組一次調頻參數、信號上傳和與AGC功能調功配合等進行了逐一核查。核查后發現了較為突出的幾項問題。①一次調頻投入狀態、一次調頻動作信號、調頻死區（Hz）、永態轉差系數（%）、一次調頻有功調節指令（MW）、機組實際有功變化量（MW）等信號未通過調速器上傳至電站監控系統；②機組一次調頻動作與受AGC調功或電站監控系統閉環調功的影響存在反向調節的問題；③在現有的調速器程序功能下，開展一次調頻性能模擬試驗較為復雜，工作時安全風險較大。

3 針對問題的優化與改進

3.1 增加調速器通信量上傳監控

經修改調速器PLC通信段程序，增加了一次調頻投退狀態、一次調頻動作信號開關量的送出，同時將調速器調頻死區、永態轉差系數、一次調頻有功調節理論功率和機組一次調頻有功調節實際動作功率模擬量送出。

（1）一次調頻投退狀態判別條件需同時滿足“負載”“開度模式”“導葉自動”3個條件之后，判為“一次調頻功能投入”。即程序變更后如下：

IF（Load AND Ymode AND AUTO）THEN

Freq_differ_priority_TO：=1；

Freq_differ_priority_TO1：=1；

ELSE

Freq_differ_priority_TO：=0；

Freq_differ_priority_TO1：=0；

END_IF；

（2）一次調頻動作信號判別條件為：在一次調頻功能投入的狀態下，當機組頻率與50 Hz的差值大于頻率死區時，即動作送出。

（3）調速器調頻死區、永態轉差系數模擬量直接讀取所設置參數轉發送出。

（4）一次調頻有功調節理論功率計算方法，新增程序如圖1所示。

圖1 一次調頻有功調節理論功率計算

當“一次調頻動作的上升沿”，將機組功率值Power向Power_before_act賦值1次，即記錄一次調頻動作前的有功功率。

一次調頻動作期間，以Power與Power_before_act做差值運算，并由REAL轉換為觸摸屏顯示的INT型。

Power_before_act REAL

power_actural_differ INT 400240

（5）一次調頻有功調節實際動作功率計算方法，新增程序如圖2所示。

圖2 一次調頻有功調節實際動作功率計算

Power_act_calculated為通過插值運算得到的與水頭關聯的一次調頻理論動作值，該值乘以-1.0表達理論動作值是帶有方向的，是與一次調頻頻差Freq_differ_priority的方向是反向的，所以最終得到的Power_act_calculate是實際方向與一次調頻頻差相反的實數。

power_act_multi是修正系數，以保證 Power_act_calculate_int與實際動作值基本相符。

Power_act_calculate_int INT 400238

power_act_multi INT 400508

機組額定容量為80 MW，機組空載開度至滿發開度導葉大約動作60%（約15%～75%），平均為1.33 MW/1%。bp=3%時，0.05 Hz的頻差會使得接力器動作3.33%，約為4.42 MW，而由于導葉開度與機組功率之間的對應并非完全線性的，所以在開度/功率曲線斜率較大的區間機組一次調頻的理論值和實際值能夠相符，甚至實際值會高于理論值，但在接近滿發時，由于開度/功率曲線斜率較小，一次調頻實際值很難達到上述理論值，因此可通過調整修正系數進行修正。

3.2 機組一次調頻動作存在反向調節問題的改進

通過實際模擬機頻進行機組一次調頻動作試驗中發現，在電站監控系統有功調節閉環功能投入時，當一次調頻動作后機組功率會根據實際頻率偏差進行增減功率，但當增減功率越過監控系統有功調節死區功率后，將導致功率會被重新調整到監控系統有功功率目標值。在投入AGC功能的情況下，反調節的現象仍然存在。為解決機組一次調頻動作反調節的問題，經省調多次組織專題會議討論，最終對該問題的整改進行了明確，并下發了《關于開展水電機組一次調頻與AGC協調整改工作的通知》（電調函［2014］35號），根據要求，恰甫其海水電站主要采取如下措施進行整改：

（1）按照電調函［2014］35號文件，通過加強運行管理，要求運行值班人員嚴格按照文件進行監控有功調節閉環功能的投退。即：當省調要求投入AGC功能的機組，現場應在投入機組AGC的同時投入有功調節閉環功能；對于省調未要求投入AGC功能的機組，現場必須退出機組有功調節閉環，人為調整機組出力時，可短時投入有功調節閉環。

（2）引入電網頻率判據，在監控系統增加閉鎖機組AGC功能調節功率的邏輯。

在恰甫其海水電站本地監控系統增加閉鎖機組AGC的功能，即當水電站監測到電網頻率（調速器機端頻率）超過頻率門檻值50±0.08 Hz時，閉鎖機組AGC執行反向功率調整指令，頻率恢復到50±0.06Hz范圍內時，解除對AGC指令的閉鎖。

1）電網頻率高過頻率門檻值50.08 Hz時，閉鎖機組AGC的增有功指令，不允許機組增加出力，但不閉鎖AGC的減有功指令，允許AGC降低出力，當電網頻率低于頻率門檻值50.06 Hz時，解除對AGC指令的閉鎖，邏輯原理圖見圖3；

2）電網頻率低過頻率門檻值49.92 Hz時，閉鎖機組AGC的減有功指令，不允許機組減少出力，但不閉鎖AGC的增有功指令，允許AGC增加出力，當電網頻率高于頻率門檻值49.94 Hz時，解除對AGC指令的閉鎖，邏輯原理圖見圖4。

圖4 低頻閉鎖/解除原理圖

3.3 在調速器增加一次調頻動作模擬試驗功能

通過修改調速器PLC程序，并在調速器觸摸屏上增加一次調頻動作測試功能界面，以方便定期對機組一次調頻功能進行模擬測試，具體修改如下：

圖5 調速器人機界面觸摸屏上增加的一次調頻試驗功能界面

（1）增加“調頻模擬試驗”界面，其中“調頻試驗投入”“調頻試驗退出”“模擬機頻設定”按鈕與400199關聯?！罢{頻試驗投入”之后，調頻試驗置為“ON”狀態，“調頻試驗退出”或者“斷路器分閘”狀態下，調頻試驗被復位。

Touch_CTRL WORD 400199

freq_simu_set BOOL 400199.bit9

freq_simu_reset BOOL 400199.bit10

freq_simu_enable BOOL 400199.bit11

圖6

（2）在一次調頻投入的前提下，按下“調頻試驗投入”和“模擬機頻設定”按鈕之后，運算頻差=模擬機頻設定值-50.0，條件不滿足則“模擬機頻設定”=50.0

IF Freq_simu_on AND Ymode AND LOAD AND AUTO AND freq_simu_enable THEN

FreQ_Differ：=Frequency_Simulated-50.0；

Frequency_Simulated：=（INT_TO_REAL （IN：= Frequency_simulated_INT）/100.0）；

ELSE

Frequency_Simulated：=50.0；

Frequency_simulated_INT：=5000；

END_IF；

Frequency_simulated_INT INT 400520 Frequency_Simulated REAL

4 結束語

恰甫其海水電站機組一次調頻功能優化與改進后，使得功能界面更加開放，通過監控系統監視到更多的數據信息，對于日常維護及一次調頻功能測試更加方便快捷而且試驗安全。自2015年10月新疆電網兩個細則考核以來，恰甫其海水電站一次調頻動作貢獻十分明顯，每月一次調頻均獲得了大量的補償得分。

TV736

B

1672-5387（2016）07-0038-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.012

2016-03-02

肖云亞（1982-），男，工程師，從事電力試驗、維護與檢修管理工作。