小湾电厂一次调频考核浅析

闫　明，盛　蕊，李金科

小湾电厂一次调频考核浅析

闫明，盛蕊，李金科

（华能澜沧江水电股份有限公司检修分公司，云南 昆明 650214）

电网“两个管理实施细则”的实施加大了对发电厂电能质量的考核，并制定了详细的考核方法。其中对一次调频的调节质量是其中的重点考核内容之一。为了满足“两个细则”的要求，在保证机组安全性的前提下，对控制系统中一次调频的控制结构、控制方法、与自动发电控制（AGC）的配合协调等方面需要进行相应的改进，才能提高一次调频的合格率。本文就近年来小湾电厂一次调频出现不合格而被南网考核的情况做总结分析，并制定了整改措施，积极改进达到电网指定要求。

一次调频；计算死区；AGC；调速器

1　引言

水电厂机组调速系统的一次调频是调速器的一项基本功能，它对改善电网频率品质有着积极的作用，尤其是小范围的频率波动，其速动性和准确性是无可挑剔的。从机组投产后，电网会根据一套自身的考核方法及算法，从电网频率波动出发，以单位时间内（60s）的有功调节量及动作正确率为判据，对电厂给予考评。经过近几年对小湾电厂运行情况的了解，一次调频被电网考核的主要原因在于一次调频动作量不够造成积分电量被考核，及一次调频与AGC的控制协调关系的不完善。下面针对此类被考核情况做进一步探讨。

2　积分电量算法及小湾电厂一次调频被考核现状分析

2.1积分电量的算法及考核标准

机组一次调频动作的积分电量Qr达到理论动作积分电量Qt的50%判为动作合格，计算方法如下：

其中，Pk为实际出力；PSk为积分起始出力，积分起始时间为频率过死区时间，积分结束时间为频率回到死区的时间（最大限值1min）；f为系统频率，f0为机组一次调频动作死区频率门槛；5%为机组转速不等率；Sk为机组额定容量。

从公式（1）、（2）中可以看出，水电厂调速器调差特性是频率和导叶开度的关系。所以，调速器在联网模式下，检测到频率大于设置死区，就会调节。调速器此时只是调节开度，只要开度满足计算要求即认为调频是合格的。换言之，调速器联网模式下是开度调节模式，即便一次调频动作，调节的也是开度。而在电网侧，关注的是频率和功率。这样就会出现电厂机组的调节和电网的目标要求不对应的问题。

2.2小湾电厂一次调频被考核现状分析

通过对2012年7月至9月期间1至6号机组考核数据（表1）的对比分析，发现一次调频被考核主要存在两种情况：一是一次调频动作后，调节量不满足要求，即一次调频实际调节的积分电量达不到考核系统理论计算积分电量的50%，该种情况占28.27%。二是实际动作方向与理论计算要求相反，如系统频率偏高时，机组出力不但没有降低反而有所增加，或一次调频动作而引起的负荷偏差被监控系统重新调整回去，这种情况占71.73%。

表12012　年7月至9月期间1至6号机组南网辅助服务考核数据

2.2.1小湾电厂在一次调频中积分电量（有功调节

量）考核原因分析

电网频率变化超过一次调频动作死区后，机组接力器动作方向正确，但积分电量不合格原因分析如下：

根据录波和监控简报记录，积分电量被考核多出现在系统频率超过死区临界点的状态下，这样如果本身波动的死区又不大，调速器内部参与PID计算的频差是减过死区后的频差，这样调节下来的开度就比较小，功率也基本没大的变化。小湾电厂一次调频采用开度控制模式，计算频差=频差—计算死区，计算死区为0.05Hz，南网辅助服务考核系统记录频率为50.07Hz，频差为0.07Hz。由于计算死区较大，计算频差较小0.07-0.05=0.02Hz，转差系数bp=4%时，对应的导叶调节量仅为1%，对机组有功及频率影响不大，导致机组频率长时间处于50.05Hz以上，不满足一次调频考核要求，因调节量不够导致考核电量产生。

由于调速器PID算法中微分环节的作用，使得频率在过波峰后导叶开度变化速率变小，考核时段内实际动作积分电量Qr变小。从而，一次调频实际调节的积分电量达不到考核系统理论计算积分电量的50%的可能性将变大。

在同一水头下，导叶开度和机组有功不成线性关系，不同水头下，相同开度对应的机组有功也不一样，造成实际有功调节量与理论值有一定偏差，从而可能产生考核电量。虽然导叶接力器动作方向正确，但由于水流具有惯性的作用，机组本身存在一定反调现象，也是造成考核的一个重要因素。

2.2.2小湾电厂在一次调频与AGC控制协调关系存

在问题而导致考核原因分析

《南方电网自动发电控制（AGC）技术规范》中规定在一次调频与AGC协调配合上，应满足的条件为：1）机组在执行AGC调节任务时不应该受到一次调频功能的干扰。2）一次调频在AGC调节间断时期应该正常响应。3）一次调频在动作过程中如果有新的AGC调节命令，应该立即执行AGC调节命令。4）机组的一次调频动作引起的全厂总功率的偏差应该不能被监控系统重新调整回去。但小湾电厂AGC程序中设定：未参加AGC机组的实发值差值+参加AGC且一次调频动作机组的实发值之和，在相邻两个计算周期大于全厂AGC设值死区的0.5倍（6MW）时，则进入负荷重新分配，通过调整参加AGC机组的有功功率，来维持全厂总有功不变。这与《中国南方电网自动发电控制（AGC）技术规范》中规定一次调频与AGC协调条件中第四条相冲突，导致小湾电厂一次调频经常被南网考核。

一次调频过程中若同时存在AGC指令，则机组会优先执行AGC指令，按技术规范要求不应受到一次调频功能的影响，结果导致干扰一次调频调节，可能造成在一次调频考核时段内，实际积分电量与要求的理论积分电量反向而遭到考核。如表1中：8月5日2号机组，频率降低超过一次调频动作死区，本应增大导叶开度，但同时存在AGC指令（减负荷），导致导叶开度减小，造成实际积分电量反向。虽然在《南方区域发电厂并网运行实施管理细则》中第27条中规定此情况可免于一次调频考核，但电厂往往疏于跟南网调度沟通或申诉不及时，常常遭受考核。曲线如下页图1所示。

3　为避免一次调频考核而制定的优化措施

针对一次调频实际动作积分电量达不到理论积分电量的50%而遭到考核的现象，小湾电厂制定措施，保持一次调频动作死区（±0.05Hz）不变，通过减小一次调频计算死区来增大调速器调节量，由于前期试验阶段效果明显，目前已将1至6号机组计算死区由0.05Hz全部改为0.0Hz，修改至今从考核数据看，改善效果明显，基本避免因调节量不满足要求而遭到考核的情况（见表2）。这样处理和减少调差系数有本质区别，尽管都能加大调节量，前者效果相当于整体加大一个固定的调节量，而后者是改变整体计算系数，这对频率大波动出现大频差调节是不利的，会造成超调。

图1　4号机组一次调频动作过程曲线

图2　4号机组一次调频动作过程曲线

表2　6号机组一次调频性能试验结果

从图2中4号机组一次调频动作过程曲线可以看出考核期间一次调频动作逻辑正确，一次调频动作期间初期负荷增加趋势并不明显，后期负荷逐渐增大。因南网辅助考核系统一次调频积分电量考核最大时限为1min，为此，很可能因前期调节幅度较小或期间负荷波动，造成考核时段内实际积分电量达不到要求。对此，还可在机组检修试验期间进行带负荷时的频率响应试验，通过优化调速器负载PID参数，在频差超过死区的较小范围内和调节初期，适当增大导叶开度增量，使调频功率曲线初期较陡。提高频差小幅度波动时一次调频的动作幅度及考核时段内实际积分电量变化值。

根据《南方电网自动发电控制（AGC）技术规范》要求，一次调频和AGC的协调关系规定“机组在执行AGC设定值时应该不受一次调频功能的影响，处理变化应该是二者叠加的效果”，叠加效果由调速器系统来完成，期间可能会造成反调的想象，从而被南网考核。遇此情况，应及时收集当时数据资料向南网调度申诉，加强沟通，避免考核。

为提高一次调频动作成功率，小湾电厂目前在AGC组态中取消“一次调频投入”和“一次调频动作”两个输入源，将旧的AGC逻辑更改为“未参加AGC机组的实发值与设定值的差值在相邻两个计算周期大于全厂AGC设置死区的1.0倍则重新进行AGC负荷分配”，这样相当于总差值由原来的6MW改为12MW，且只有未参加AGC的机组带来的负荷偏差才会触发此条件，避免机组一次调频动作引起的全厂总功率的偏差被监控系统重新调整回去的情况。

4　结束语

通过以上论述，针对《南方电网电厂并网运行及辅助服务管理算法规范》中积分电量的考核标准及《南方电网自动发电控制（AGC）技术规范》的相关要求，通过修改调速器一次调频计算死区、优化负载PID参数、完善一次调频与AGC协调存在的问题，均可提高一次调频动作合格率，并在实际运用中得到了良好的实践效果，但想要在较短时间内彻底解决一次调频被考核的问题很困难，还需继续探讨、研究。

[1]南方区域发电厂并网运行管理实施细则（修订稿）[Z].

[2]南方区域并网发电厂辅助服务管理实施细则（修订稿）[Z].

[3]赵旋宇，黄文伟，胡荣，等.中国南网电网自动发电控制（AGC）技术规范（试行）[S]，2009.

[4]张秋生，梁华，胡晓花.电网两个细则实施条件下AGC和一次调频控制回路的改进[J].神华科技，2010（01）.

TV737

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1672-5387（2016）08-0085-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.026

2016-06-29

闫明（1988-），男，助理工程师，从事水电站二次系统检修工作。