龙滩水电站AGC试验综述.doc

龙滩水力发电厂Longtan Hydropower Plant龙滩水电站AGC试验综述程抱贵 王鹏宇 吴丹丹 李镇江 赵英宏（龙滩水电站 广西 天峨 547300）摘 要：本文通过对龙滩水电站AGC试验的介绍，系统地说明了全厂AGC试验体系、试验内容及安全性保护策略。本文在试验内容的全面性、安全性保护策略等方面有其独到之处，并在南方电网直调水电厂中得到推广。关键词：AGC 试验 站内 调度 开环 闭环 定值 曲线 保护1 前言电厂自动发电控制AGC安全、可靠、稳定的运行既关系到电厂发电机组经济优化运行，又涉及到电网的稳定水平和电能质量。由于AGC某些安全性、保护性功能未得到完善导致溜负荷事件多次发生而影响电网的稳定运行。龙滩水电站位于广西天峨县境内，初期蓄水位为375m，安装7台单机容量700MW混流式水轮发电机组；二期蓄水位为400m，安装9台单机容量700MW混流式水轮发电机组，监控部分为南瑞控制公司的NC2000系统。龙滩水电站在一期机组全部投产后完成了全厂AGC测试并投入正式运行，在南方电网直调水电厂中首个完成了AGC安全性策略测试，确保了AGC投运后的安全稳定运行。2 试验体系2.1 试验方案的确定：依据国家相关规定及南方电网相关要求，与调度专业人员协商确认测试内容，确定每项试验的详细步骤和对应的安全防范措施，从而形成完整的测试方案。2.2 成立试验小组：鉴于AGC试验涉及时间长、涉及面广，成立主管生产的厂领导为组长的AGC试验领导小组，生产部门负责人、专业技术人员、厂家调试人员组成的试验小组，负责决策试验方案，针对试验过程中出现的问题及时提出处理建议。3 AGC参数配置依据AGC组态软件完成AGC输入输出参数配置并形成参数配置表。表1中对与调度相关的参数明确了其设定值及设置原则：表1 AGC调度相关参数设置表序号参数名称设定值设置原则1故障频率上限50.3Hz调度文件要求2故障频率下限49.7Hz调度文件要求3远方有功设值上限5040MW7台机组高水头下最大功率满发最大值4远方有功设值下限70MW单机最小水头下最小负荷值5远方设定有功与实发值差限200MW跨过单机最大振动区并有一定余度6远方设定有功梯度限值200MW跨过单机最大振动区并有一定余度7全厂有功调整死区35MW参考机组振动区，避免机组频繁穿越振动区8有功设值死区20MW避免小负荷情况下机组频繁调节4 AGC静态试验利用龙滩电厂监控系统工程师站、移动操作员站及笔记本电脑，组成独立的离线测试平台，进行AGC静态测试，与实时运行系统无关，因此可以模拟全厂任意机组组合的AGC调试，而不会影响全厂的机组实际运行。离线静态测试内容与下步动态测试内容完成一致，此处不做详细介绍。由于静态测试各种条件可以随意模拟，故而静态测试应尽可能的测试全面，从而为动态测试打下基础。静态测试只是单纯的模拟测试条件，而不像动态情况时不同条件间彼此关联，因此静动态测试试验结果不会完全一致。静态试验结束后应将结果上报调度审核通过后，再进行下步动态试验。5 调度信息核对主要依据调度相关规范要求，规范上送调度及下发相关信息。需要特别注意的是，由于调度及厂家对相关信息定义有可能存在不一致，因此对双方相关信息定义需明确说明，使二者能够对应起来。6 人机接口测试人机接口测试主要有以下几个方面内容：6.1 负荷给定曲线测试：除了测试负荷给定曲线接收、今明日负荷曲线过零点自动切换是否正常外，增加了每天23点仍未接受到明日负荷曲线报警功能、今明日曲线切换点负荷差值报警功能以及今日负荷曲线运行中更新时间点设值差值报警功能。6.2 全厂控制方式测试：主要测试画面显示、信息上送及不同控制方式切换。全厂控制方式有调度定值、站内定值、站内曲线三种方式。为保证切换的可靠性，提出了切换安全策略，切换前后实发值与给定值偏差大于调节死区20MW时不允许切换。6.3 AGC控制参数测试：主要测试系统频率、不同控制方式下现地全厂功率给定值及调度全厂功率给定值、不同水头下机组调节范围及实时振动区、不同水头投入不同台数机组AGC时全厂可调容量上下限及全厂联合振动区上下限是否正常，精度是否满足要求。为了保证AGC投入率，增加了水头容错及手自动切换功能，实现了水头信号故障时保持当前水头信号不变，不退全厂AGC功能。7 AGC保护功能测试本测试项目主要测试单机及全厂AGC在异常情况下不能投入并自动退出功能，确保AGC正常运行。7.1 单机AGC保护测试：按表2测试在机组调速器非自动状态、有功PID调节未投入、机组LCU与主机通讯中断、机组有功测量源故障情况下单机AGC应退出并有相应的报警语句。表2 单机AGC保护测试结果机组号调速器非自动有功PID调节未投入与主机通讯中断机组有功测量故障AGC能否正常退出，全厂负荷无波动报警语句是否正常X号机组10000100001000017.2 全厂AGC保护测试：在全厂AGC在无机组参加AGC、系统频率故障、并网机组状态发生突变、AGC运算时设定值与实发值相差过大、并网机组事故或切机、并网机组LCU与主机通讯中断、并网机组有功测量源故障、调度通信故障等情况下全厂AGC应自动退出并有相应的报警语句。现地定值或现地曲线方式下测试结果见表3，调度定值方式下不同点在于调度通讯故障时退全厂AGC。表3 现地方式下全厂AGC保护测试结果表无机组投入AGC网频越故障上下限机组状态保护AGC运算时设定与实发偏差过大机组事故或切机LCU与主机通讯中断机组功率测量故障调度通讯故障全厂AGC能否正常退出报警语句是否正常并网机组未并网机组并网机组未并网机组并网机组未并网机组10000000000退出正常01000000000退出正常00100000000退出正常00010000000退出正常00001000000退出正常00000100000不退出-00000010000退出正常00000001000不退出-00000000100退出正常00000000010不退出-00000000001不退出-7.3 机组PLC及监控主机重启测试：主要测试机组PLC主备掉电或离线/复位以及监控系统主机主从切换、重启测试，确定单套故障时应不影响AGC运行。测试结果见表4。表4 机组PLC及监控主机重启测试结果表序号测试内容机组AGC是否退出全厂AGC是否退出全厂负荷是否发生变化1机组备用PLC断电或离线否否否2机组主用PLC断电或离线否否否3机组主备同时断电或离线是是否4监控系统主备机正常切换否否否5监控系统备机重启否否否6监控系统主机重启否否否7监控系统备机重启后未完全启动结束，进行主机重启是是否8监控系统主、备机同时重启是是否7.4 指令校验测试：全厂总有功给定值在全厂调节上限、下限之外及在振动区内、给定值和当前出力的差值超过调节步长限制、相邻两次给定值超过梯度限制时，测试AGC执行该指令是否符合要求，并给出相关告警语句。现地定值和现地曲线方式下测试结果见表5，调度定值方式不同之处在于结果全部为拒绝执行。表5 现地方式下指令检验测试结果表序号检验指令项目理论结果实际结果语句报警1全厂有功给定值在调节上限之外1）全厂增出力闭锁；2）将出力上限设为当前给定值2全厂有功给定值在调节下限之外1）全厂减出力闭锁；2）将出力下限设为当前给定值3全厂有功给定值在振动区内按给定值在振动区内负荷分配原则将全厂振动区上限或下限设为给定值-4给定值与当前出力超过调节步长限制200MW拒绝执行8 “站内”方式下功能试验及约束条件测试站内方式（站内定值、站内曲线）下功能试验主要测试小调节响应测试、机组负荷分配测试、多机联合运行时是否按照最优经济方式运行、机组躲避振动区是否正常、机组调节性能是否符合相关要求。8.1 单机开环试验：测试在全厂AGC投入后“AGC分配的全厂有功值”是否等于当地全厂总有功给定值减去其他运行机组的有功实发值，并正确分配到投入AGC的机组上；通过对其他机组实发值进行小负荷增减，观察机组AGC的分配值、AGC分配的全厂有功值，确认AGC开环负荷分配正确；只有单机开环试验正常情况下才可进行单机闭环试验。8.2 单机闭环试验：单机开环试验正常后，将AGC调节方式切至“闭环”控制，观察AGC机组负荷是否进行闭环调节；改变未参加AGC机组实发值，完成AGC机组的调节死区测试、小调节响应测试、负荷分配测试、穿越振动区测试、指令校验功能测试等实验，测试过程中因测试指令校验功能、穿越振动区会造成全厂负荷与给定有偏差，需提前向调度专业人员说明。8.3 机组调节性能测试：调整机组PID参数，通过大负荷阶跃响应试验，使机组调节性能满足相关规范要求，测试方法为申请15%额定负荷（105MW）向下调节两次再向上调节两次，每次调整的间隔为10分钟，测试现地机组AGC响应时间、调节速率、AGC响应延时、负荷调节的动态偏差、静态偏差；而反向延时的测试为给定机组10%机组容量的向下负荷调节，实际负荷响应完成该次调节量80%时将目标负荷指令重新恢复为调整前设定值。向上发指令重复一次，计算反向延时，反向延时时间取两次平均；机组阶跃响应测试结果表见表6，反向延时测试结果表见表7（每台机组不同，表中为1号机组数据）；表6 机组阶跃响应测试结果表负荷变化(MW)监控收到指令时间机组起始实发值(MW)机组实际负荷变化超过5MW时间机组实际负荷离目标值5MW时间响应时间(30s)调节速度(60%)动态偏差(5%)静态偏差(1.5%)690-58516:42:15446.116:42:2516:42:371075%2.1%0.5%585-47016:53:03555.316:53:1916:53:361652.9%1.8%0.05%470-58517:00:32656.117:00:4217:01:021045%1.8%0.5%585-69017:11:3456017:11:4617:11:581275%2.6%0.1%平均值1262%2.05%0.3%说明：1）响应时间：监控系统收到负荷指令至实际负荷朝负荷指令方向变化超过5MW为止的时间间隔，其值应不超过30秒；2）调节速率：以机组开始响应开始计时，到机组离目标值5MW结束计时，计算机组的调节速率，其值应不小于60%所控机组额定功率/分钟；3）调节动态偏差：机组功率达到目标值后，出现的动态的超调或欠调量，其值应不超过机组容量的5%；4）机组静态偏差：机组功率稳定后，和目标值的偏差，其值应不超过容量的1.5%。表7 机组反向延时测试结果表负荷变化(MW)机组实发值第一次指令下发时间第二次指令时间实际负荷返回量超过5MW时间反向延时(s)600-530605.910:54:0810:54:2810:54:4214600-670604.311:09:4411:10:0011:10:1616平均值15说明：1）反向延时：从目标负荷指令重新恢复为设定前功率给定值开始，至机组实际负荷偏差开始缩小（实际负荷返回量超过5MW）的时间，机组反向延时不应大于30秒。8.4 多机联合试验：各单机AGC调节功能试验完成后，进行多机联合测试，多机联合测试的主要项目为机组间负荷分配是否经济合理、穿越联合振动区情况以及在负荷调节过程中投入和退出单机AGC应不影响全厂负荷调节测试。9 “调度”方式下功能试验及约束条件测试在完成“站内”方式“调度”方式下测试只是功率给定值来源不同，因此只需验证调度给定值能正确分配到机组即可。10 AGC与一次调频关系测试南方电网规范要求电厂一次调频和AGC的协调关系为：机组在执行AGC设定值时应该不受一次调频功能的影响，出力变化应该是二者叠加的效果。如果调速机构不能同时执行一次调频功能和AGC负荷调节功能时，应该以AGC负荷调节优先，等AGC调整到位后再开放一次调频功能。龙滩电厂调速器内一次调频和二次调频给定回路独立，可以同时接收一次调频令、二次调频令，但由于功率调节采用监控大闭环方式，故而各种方式下最终调节到二次调频给定值，达到的效果仍然是AGC二次调节优先。一次调频和二次调频叠加试验测试结果见表8。表8 一次调频和二次调频叠加测试结果序号调频前机组功率给定一次调频二次调频调整后机组有功功率测试方法-0.1Hz+0.1Hz增负荷减负荷1500-527无二次调频令，频率恢复正常后功率也恢复正常2500-470无二次调频令，频率恢复正常后功率也恢复正常3500-50-554先一次调频增令，后二次调频增令4500-50446先一次调频增令，后二次调频减令5550-50451先二次调频减令，后一次调频增令6500-50-554先二次调频增令，后一次调频增令7500-50446先一次调频减令，后二次调频减令8500-50-543先一次调频减令，后二次调频增令9500-50446先二次调频减令，后一次调频减令10500-50-551先二次调频增令，后一次调频减令11 AGC站内闭环24小时测试及AGC调度定值闭环24小时测试AGC全部试验测试完成后，需进行站内24小时连续运行及调度定值闭环24小时连续运行测试，确定全厂及机组AGC运行稳定，无异常情况出现。12 结束语龙滩电厂整个AGC试验历时40多天，测试项目、策