小灣電廠一次調頻考核淺析

閆明 宋艷偉

【摘 要】電網“兩個管理實施細則”的實施加大了對發電廠電能質量的考核，制定了詳細的考核方法。其中對一次調頻的調節質量是其中的重點考核內容之一。為了滿足“兩個細則”的要求，在保證機組安全性的前提下，對控制系統中一次調頻的控制結構、控制方法、與自動發電控制（AGC）的配合協調等方面需要進行相應的改進，才能提高一次調頻的合格率，避免被考核。本文就近年來小灣電廠一次調頻出現不合格而被南網考核的情況做總結分析，并制定整改措施，積極改進達到電網指定要求。

【關鍵詞】一次調頻；計算死區；AGC；調速器

1 引言

水電廠機組調速系統的一次調頻是調速器的一項基本功能，它對改善電網頻率品質有著積極的作用，尤其是小范圍的頻率波動，其速動性和準確性是無可挑剔的。從機組投產后，電網會根據一套自身的考核方法及算法，從電網頻率波動出發，以單位時間內（60s）的有功調節量及動作正確率為判據，對電廠給予考評。經過近幾年對小灣電廠運行情況的了解，一次調頻被電網考核的主要原因在于一次調頻動作量不夠造成積分電量被考核及一次調頻與AGC的控制協調關系不完善而造成。下面針對此類被考核情況做進一步探討。

2 積分電量算法及小灣電廠一次調頻被考核現狀分析

2.1 積分電量的算法及考核標準

2.2 小灣電廠一次調頻被考核現狀分析

2.2.1 小灣電廠在一次調頻中積分電量（有功調節量）考核原因分析

電網頻率變化超過一次調頻動作死區后，機組接力器動作方向正確，但積分電量不合格原因分析如下：

根據錄波和監控簡報記錄，積分電量被考核多出現在系統頻率超過死區臨界點的狀態下，這樣如果本身波動的死區又不大，調速器內部參與PID計算的頻差是減過死區后的頻差，這樣調節下來的開度就比較小，功率也基本沒大的變化。小灣電廠一次調頻采用開度控制模式，計算頻差=頻差—計算死區，計算死區為0.05Hz，南網輔助服務考核系統記錄頻率為50.07Hz，頻差為0.07Hz。由于計算死區較大，計算頻差較小0.07-0.05=0.02Hz，轉差系數bp=4%時，對應的導葉調節量僅為1%，對機組有功及頻率影響不大，導致機組頻率長時間處于50.05Hz以上，不滿足一次調頻考核要求，因調節量不夠導致考核電量產生。

由于調速器PID算法中微分環節的作用，使得頻率在過波峰后導葉開度變化速率變小，考核時段內實際動作積分電量 變小。從而，一次調頻實際調節的積分電量達不到考核系統理論計算積分電量的50%的可能性將變大。

在同一水頭下，導葉開度和機組有功不成線性關系，不同水頭下，相同開度對應的機組有功也不一樣，造成實際有功調節量與理論值有一定偏差，從而可能產生考核電量。雖然導葉接力器動作方向正確，但由于水流具有慣性的作用，機組本身存在一定反調現象，也是造成考核的一個重要因素。

2.2.2 小灣電廠在一次調頻與AGC控制協調關系存在問題而導致考核原因分析

《南方電網自動發電控制（AGC）技術規范》中規定在一次調頻與AGC協調配合上，應滿足的條件為：1、機組在執行AGC調節任務時不應該受到一次調頻功能的干擾。2、一次調頻在AGC調節間斷時期應該正常響應。3、一次調頻在動作過程中如果有新的AGC調節命令，應該立即執行AGC調節命令。4、機組的一次調頻動作引起的全廠總功率的偏差應該不能被監控系統重新調整回去。但小灣電廠AGC程序中設定：未參加AGC機組的實發值差值+參加AGC且一次調頻動作機組的實發值之和在相鄰兩個計算周期大于全廠AGC設值死區的0.5倍（6MW）時，則進入負荷重新分配，通過調整參加AGC機組的有功功率，來維持全廠總有功不變。這與《中國南方電網自動發電控制（AGC）技術規范》中規定一次調頻與AGC協調條件中第四條相沖突，導致小灣電廠一次調頻經常被南網考核。一次調頻過程中若同時存在AGC指令，則機組會優先執行AGC指令，按技術規范要求不應受到一次調頻功能的影響，結果導致干擾一次調頻調節，可能造成在一次調頻考核時段內，實際積分電量與要求的理論積分電量反向而遭到考核。

3 為避免一次調頻考核而制定的優化措施

針對一次調頻實際動作積分電量達不到理論積分電量的50%而遭到考核的現象，小灣電廠制定措施，保持一次調頻動作死區（土0.05Hz）不變，通過減小一次調頻計算死區來增大調速器調節量，由于前期試驗階段效果明顯，目前已將1至6號機組計算死區由0.05Hz全部改為0.0Hz，修改至今從考核數據看，改善效果明顯，基本避免因調節量不滿足要求而遭到考核的情況。這樣處理和減少調差系數有本質區別，盡管都能加大調節量，前者效果相當于整體加大一個固定的調節量，而后者是改變整體計算系數，這對頻率大波動出現大頻差調節是不利的，會造成超調。

從試驗可以看出考核期間一次調頻動作邏輯正確，一次調頻動作期間初期負荷增加趨勢并不明顯，后期負荷逐漸增大。因南網輔助考核系統一次調頻積分電量考核最大時限為1分鐘，為此，很可能因前期調節幅度較小或期間負荷波動，造成考核時段內實際積分電量達不到要求。對此，還可在機組檢修試驗期間進行帶負荷時的頻率響應試驗，通過優化調速器負載PID參數，在頻差超過死區的較小范圍內和調節初期，適當增大導葉開度增量，使調頻功率曲線初期較陡。提高頻差小幅度波動時一次調頻的動作幅度及考核時段內實際積分電量變化值。

根據《南方電網自動發電控制（AGC）技術規范》要求，一次調頻和AGC的協調關系規定“機組在執行AGC設定值時應該不受一次調頻功能的影響，處理變化應該是二者疊加的效果”，疊加效果由調速器系統來完成，期間可能會造成反調的想象，從而被南網考核。遇此情況，應及時收集當時數據資料向南網調度申訴，加強溝通，避免考核。

為提高一次調頻動作成功率，小灣電廠目前在AGC組態中取消“一次調頻投入”和“一次調頻動作”兩個輸入源，將舊的AGC邏輯更改為“未參加AGC機組的實發值與設定值的差值在相鄰兩個計算周期大于全廠AGC設置死區的1.0倍則重新進行AGC負荷分配”，這樣相當于總差值由原來的6MW改為12MW，且只有未參加AGC的機組帶來的負荷偏差才會觸發此條件，避免機組一次調頻動作引起的全廠總功率的偏差被監控系統重新調整回去的情況。

4 結語

通過以上論述，針對《南方電網電廠并網運行及輔助服務管理算法規范》中積分電量的考核標準及《南方電網自動發電控制（AGC）技術規范》的相關要求，通過修改調速器一次調頻計算死區、優化負載PID參數、完善一次調頻與AGC協調存在的問題，均可提高一次調頻動作合格率，并在實際運用中得到了良好的實踐效果，但想要在較短時間內徹底解決一次調頻被考核的問題很困難，還需繼續探討、研究。

參考文獻：

[1]南方區域發電廠并網運行管理實施細則（修訂稿）

[2]南方區域并網發電廠輔助服務管理實施細則（修訂稿）

[3]趙旋宇 黃文偉等，中國南網電網自動發電控制（AGC）技術規范（試行），2009

[4]張秋生 梁華 胡曉花，電網兩個細則實施條件下AGC和一次調頻控制回路的改進，1674-8492（2010）01-0046-05

[5]榮紅 馮源等，淺談水電廠一次調頻的積分電量考核，2011

（作者單位：華能瀾滄江水電股份有限公司檢修分公司）