水电机组一次调频限幅与自动发电控制协调规范探讨

水电机组一次调频限幅与自动发电控制协调规范探讨

徐广文,黄青松,姚泽,陈磊,蒋芊

(广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080)

摘要:以广东电网一次调频运行管理规定为例,探讨了水电机组一次调频限幅及与自动发电控制(a uto matic gener ation co ntro l,A G C)协调规范。针对在一次调频过程中可能发生抬机的原因,指出无需限制轴流式机组的一次调频限幅,建议设定水电机组一次调频的调节范围,以避免抬机、水力振动和超出力对机组稳定运行的不利影响;列举了2种电厂常用的A G C与调速器的配合方式,指出一次调频与A G C配合的矛盾及其原因,并介绍了一次调频与A G C相互协调的实例。

关键词:水电机组;一次调频;限幅;自动发电控制

中图分类号:T V734 4;T M312文献标志码:B文章编号:1007 290X(2011)04 0046 03

Discussion on Limiting of Primary Frequency in Hydropower Units and

Coordination Norm for AGC

X U G uang w en,H U AN G Q ing song,Y A O Z e,CHEN L ei,JIA NG Q ian

(Ele ctric Po wer R esear ch Institute o f G uangdong Pow er G rid C or p ,G uangzho u,G uang do ng510080,C hina)

Abstract:T his ar ticle takes administr ative pro v isions f or o per atio n o f primar y fr equency in G uangdong P ow er G r id Cor por atio n a s an exam ple and discusses limiting of pr imar y fr equency in hydr opo wer units and co o rdina tio n no rm f or aut oma tic g enera tio n co ntr ol(AG C) A iming a t r easons fo r po tentia l tur bine lifting in the pro cess o f pr imar y fr equency,the ar ticle indica tes that there is no need to re str ict limit ing of pr ima ry f re quency of a xial flow t ype units,it sug gests to set a rang e o f adjustme nt f or primar y f reque ncy in av oida nce of unfa vo rable impact o f turbine lif ting,hydr aulic v ibr ation and excess o utput o n stable oper ation o f units The art icle lists tw o co njunct ive modes betw een A G C and spe ed r eg ulato rs in comm on use and it pr esents the co ntr adiction and rea sons f o r the co njunc tio n;besides,it intr oduce s ex amples of mut ual coo rdination betwe en pr im ar y fr equency and AG C.

Key words:h ydro pow er units;pr imar y fr equency;limiting;A GC

一次调频是发电机组的基础功能之一,是保障电网安全、稳定、优质运行的重要技术手段,水电厂一次调频功能的投入对保持电网频率稳定、确保供电质量有着至关重要的作用[1]。广东电网对入网机组的一次调频提出了明确的技术性能要求,指导其一次调频运行管理工作,但其中关于水电机组一次调频限幅及与自动发电控制(auto m atic g ener a tio n co ntro l,AG C)协调规定不足,阻碍了水电机组一次调频性能的提升,有必要进行进一步探讨并使其完善。1 限幅及与AG C协调规范

广东电网对水电机组一次调频技术性能的要求包括技术参数规范、动态品质规范、限幅及与AGC协调规范,其中,限幅及与AGC协调规范的具体内容为[2]:

a)一次调频负荷变化幅度不加以限制(轴流转桨式机组负荷变化幅度可根据机组特性适当限制);

b)对于投入AGC功能的机组,在电网频率超出(50 0 05)Hz时,应能暂时闭锁不利于频率恢复的AGC指令,直到机组一次调频作用结束或暂停时间超过45s。

第24卷第4期广东电力V ol 24N o 4 2011年4月GUANGDONG ELEC TRIC POWER A pr 2011

收稿日期:2010 10 25

2 一次调频限幅

一次调频限幅有2层含义:一是调节幅度限制;二是调节区域限制。规范中只对调节幅度提出了要求。

与火电机组不同,水电机组没有对蒸汽参数的限制,一次调频的负荷调节幅度也可不加限制[3-4]。限制轴流式机组的一次调频负荷变化幅度是为了避免一次调频过程中发生抬机,而抬机主要是由甩负荷时尾水管内的反水锤和水轮机进入水泵工况后向上的轴向水推力造成的[5]。因此,只要设定好参与一次调频的轴流式机组的导叶动作下限,即可防止抬机。

俄罗斯萨扬 舒申斯克水电站事故再次敲响了水力振动危害的警钟[6]。部分负荷时,混流式机组会进入水力振动区,转轮后偏心涡带将引发机组振动、大轴摆动、出力不稳、损坏尾水管等危害,影响机组的安全运行及稳定性。另外,机组满负荷运行时,可能会因一次调频动作而超出力运行,对一些机组是非常不利的。

为避免抬机、水力振动和超出力对机组的破坏,非常有必要对一次调频调节区域(即负荷上、下限)进行限制。

3 一次调频与AGC协调

一次调频即调速器根据系统的频率偏差自动调整机组负荷,稳定系统的频率出力,其特点是响应速度快,但永态调差系数不为零,无法实现系统频率的无差调节;而二次调频是当发现系统频率超过规定的偏差时,有调频任务的电站采用人工或自动方式控制调速器(开度或功率给定),使频率恢复额定值[7]。2种调频本身没有矛盾,是调速器同时具备的2个功能。

电厂AGC是完成二次调频,同时具备优化负荷分配的自动控制装置,其与调速器有2种常用的配合方式,分别如图1、图2所示。

采用图1电厂AGC与调速器配合的方式时,一次调频会与AGC产生矛盾,引起机组功率振荡[8],如图3所示。

在一次调频动作过程中,若监控系统捕捉到的机组功率与功率给定的差值超过设定的功率死区,

监控系统的功率控制闭环就会反向调节开度给定,

g

―机组频率;f c―频率给定;Y c―开度给定;Y g―导叶开度。

图1 电厂AGC指令为开度给定的控制框图

P c―功率给定;P g―机组功率。

图2 电厂AGC指令为功率给定的控制框图

图3 一次调频与电厂AGC矛盾示意图

从而与一次调频产生矛盾,需要采取一定的措施使两者协调工作[9]。

图2电厂AGC与调速器配合的方式可避免一次调频与AG C的矛盾,因为该方式下电厂AG C 不进行功率闭环调节,功率闭环调节任务由处于功率调节模式的调节系统完成,机组出力等于功率给

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第4期徐广文,等:水电机组一次调频限幅与自动发电控制协调规范探讨