水电厂机组一次调频程序修改及试验方案

1、水电厂机组一次调频程序修改及试验方案1. 前言 按照南方电监局南方区域电厂并网运行管理若干指导意见（试行）和省电力调度通信中心关于开展发电机一次调频工作的通知和关于发电机组一次调频参数性能测试内容及工作要求的通知的相关要求，为了保证电网及并网发电机组安全稳定运行，迅速减小或消除电网频率波动，提高系统抗干扰能力，需要全网发电机组投入一次调频功能。根据我厂水轮发电机组的特性、上下游水情、调速器改造、压油装置、监控系统有功控制、远方及现地自动发电控制（AGC）等的具体情况，特制定本试验方案。1.1一次调频功能简介机组一次调频功能是指当电力系统频率超偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整

2、有功出力减少频率偏差的过程，是根据发电机组调速系统的静态特性F=f（p）及其PID动态调节特性，通过水轮发电机组和火力发电机组调速系统的负荷频率特性对电网的功率和频率的控制，自动地降低或增加机组出力的功能。机组一次调频功能对电网和机组的安全稳定运行有着极其重要影响。1.2 编制依据1.2.1 水轮机调速器与油压代替装置试验验收规程GB/T 9652.219971.2.2 水轮机电液调节系统及装置调整试验导则DL/T496-20011.2.3 关于印发并网发电厂辅助服务管理暂行办法的通知（国家电力监管委员会的电监市场200643号文件）1.2.4 关于印发南方区域电厂并网运行管理若干指导意见（试

3、行）的通知（南方电监安全200627号文件）1.2.5 关于开展发电机一次调频工作的通知（省调方2006272号文件）1.2.6 关于发电机组一次调频参数性能测试内容及工作要求的通知（省调方20071号文件）1.2.7 中国南方电网自动发电控制（AGC）调度管理规定（中国南方电网电力调度通信中心，2006年6月版）1.2.8 水电站调速器改造相关的产品说明书、技术要求及图纸1.2.9 水电站监控系统产品说明书、技术要求及图纸1.3 编制目的本方案编制目的是为了确定水电厂机组一次调频工作所涉及的程序修改范围、试验方式、相关内容及步骤，指导一次调频试验工作的进行，从而充分了解我厂机组一次调频的静态

4、特性和相关技术指标，对调速系统相关联的系统进行全面认识，并确定机组一次调频功能与其他系统的安全、合理、准确的配合方式，可靠投入一次调频功能，按照相关标准保证电网的电能质量。2一次调频试验前的准备工作2.1. 组织措施：在进行一次调频试验前，应由省调相关人员、水电厂、电力试验院、调速器生产厂家和监控系统（AGC）生产厂家联合成立一次调频试验小组。具体组成如下：组 长： 副组长： 项目负责： 成 员： 2.2 一次调频试验小组职责：2.2.1 负责一次调频工作的关联协调工作，制定监控系统修改方案、调速器改动方案、电厂AGC配合改动方案、省调AGC配合改动方案，并负责审核和批准一次调频工作有关的修改

5、方案；对修改方案的准确性负责；2.2.2 负责一次调频试验工作，制定试验方案和试验过程中的安全措施，并报送电力试研院、省调审核批准。对整个试验过程进行有效协调，保证试验的安全和顺利进行。各级技术人员全力配合；2.3 省调职责：2.3.1 负责审核批准本方案；2.3.2 省调自动化科编写与本试验有关的省调AGC系统的技术修改方案并做好AGC程序的修改准备；2.3.3 指挥一次调频试验的有序进行，对一次调频试验工作中的运行情况和其它厂负荷要求予以调度，保证一次调频试验的正常开展。2.4 电力试研院职责：2.4.1 负责提交经省调审核批准的电厂一次调频功能测试试验方案（正式版）；（试验前5天）2.4

6、.2 负责一次调频试验和参数测试的技术指导和监督；2.4.3 在电厂协助下负责完成一次调频测试仪器的接入；2.4.4 负责完成原动机和调速器的传递函数框图各环节参数的实测工作；2.4.5 负责完成一次调频性能指标的测试工作；2.4.6 负责于所有试验测试工作完成后30日内向水电厂提交试验测试报告。2.5 调速器厂家职责：2.5.1 负责提供原动机与调速器的传递函数框图及相关参数设定值； 2.5.2 负责调速器一次调频相关程序修改；2.5.3 负责调速器一次调频试验工作的指导；2.5.4 负责提供一次调频相关程序说明。2.6 监控系统厂家职责：2.6.1 负责一次调频与AGC、远方有功控制功能协

7、调技术指导；2.6.2 负责监控系统相关一次调频功能程序修改；2.6.3 负责提供程序修改说明。2.7 水电厂职责：2.7.1 负责制定一次调频功能函数测试试验工作计划，并报上级有关部门批准；2.7.2 负责一次调频试验工作的组织协调和落实；2.7.3 负责提供落实一次调频试验测试相关条件；2.7.4 协助配合中试院完成一次调频测试仪器的接入；2.7.5 负责一次调频试验过程相关安全措施的落实和应急操作；2.7.6 协助配合中试院完成一次调频测试相关数据的记录。2.8 方案及相关规定学习与一次调频工作有关的所有人员应对本方案进行仔细学习，同时也要对本方案中的“1.2编制依据”（其中17项详见附

8、件）中的相关文件的学习和了解。2.9 技术资料准备：2.9.1 水电厂：水轮发电机组的相关技术资料（机组容量、水轮机型号、发电机型号、调速系统类型等），一次调频功能相关技术方案；2.9.2 调速器厂家准备：原动机与调速器的传递函数框图及相关参数设定值，一次调频部分的逻辑图、设置定值、控制流程等；主流程图、负载工况的控制逻辑等；2.9.3 监控系统厂家准备：一次调频与AGC控制策略指导意见。2.9.4 电力试验院准备：一次调频试验测试方案，保证一次调频试验的准确性和安全性。2.9.5 省调自动化科准备：AGC相关一次调频部分的修改技术方案。2.10 试验前，作好数据备份工作（各系统逻辑修改前）：

9、2.10.1 设备部配合调速器生产厂家，作好调速器系统程序备份工作；2.10.2 设备部作好监控系统程序备份工作；2.10.3 上述程序备份可靠保存，以便应急使用。2.11 一次调频试验过程中：2.11.1 一次调频试验小组全面负责相关工作协调；2.11.2 设备部：负责提供试验电源、电缆敷设、接线、拆线，协助完成数据记录、仪器安装等；负责完成调速器改造相关监控系统数据库修改；提供试验用的频率发生器等试验用具；负责调速系统状态检查。2.11.3 检修公司：负责调速器改造后的机组及调速系统状态检查和试验过程的紧急处理。2.11.4 发电部：负责与试验有关的负荷调整、机组起停申请，以及试验过程中的

10、安全措施和应急处理的落实；2.11.5 调速器生产厂家：负责对一次调频试验过程中发现的问题进行相应的逻辑处理和修改；并保证修改的准确性，不得影响机组的正常运行；2.11.6 总工室：针对调速器生产厂家的逻辑修改，负责组织相关单位进行试验，确认准确无误；并对一次调频工作进行统一部署和协调，负责试验完成后的相关对外工作。3一次调频试验应当具备的条件3.1. 水轮发电机组：水轮发电机组各系统、各装置工作正常，无影响一次调频试验测试的缺陷。（#2机）3.1.2 水轮发电机组各部检修工作结束，调速器参数优化及开机试验已完成（除一次调频试验测试项目外），经验收合格。（#3机）3.1.3 水轮发电机组各部检

11、修工作结束，新调速器改造工作结速，调速器无水试验、联动试验结束、调速器改造相关开机试验项目结束（除一次调频试验测试项目外）。（#1、#4机）3.2 水车保护逻辑修改：机组水机保护相关逻辑（机组过速保护三取二改造、4号机温度模块改造等）修改结束、并经模拟试验、联动试验和开机试验结束。水机保护功能正常投入。3.3 监控系统、AGC、有功控制：3.3.1 调速器上送监控系统的“一次调频功能投入”和“一次调频动作”信号正确数据库、画面、语音等修改及模拟试验、联动试验工作结束，经验收合格；3.3.2 水电厂上送省调AGC的“一次调频功能投入”和“一次调频动作”信号电厂侧和省调侧通讯数据库修改完成，并经联

12、动试验正确，经验收合格；3.3.3 水电厂侧AGC数据库程序已一次调频功能协调控制按要求修改结束，并经模拟试验、联动试验正确，经验收合格；3.3.4 省调侧AGC数据库程序已按一次调频功能协调控制要求修改结束，并经模拟联动试验正确，经验收合格。3.4 调速器一次调频相关参数设置：调速器需要整定的参数如下：3.4.1 永态转差率整定为Bp=4%；（南网要求34%）3.4.2 调速系统迟缓率0.1%；（南网要求小于0.1%）3.4.3 一次调频死区设置为±0.05Hz；（南网要求小于±0.034Hz,按火电的±2转/分钟换算而来，建议水电厂设置为±0.05H

13、z），最终根据省调要求设置一次调频死区；3.4.4 一次调频达到死区延时启动时间暂为2.5秒；（南网要求一次调频响应滞后时间应小于或等于3秒），最终视试验结果进行相应调整；3.4.5 一次调频负荷调整速率：稳定时间小于60秒；（南网要求小于60秒），根据试验结果调整负荷调整速率；3.4.6 机组一次调频最大负荷调整限制幅度：±10%；根据南方电监局南方区域电厂并网运行管理若干指导意见（试行）中一次调频规定：“水电机组参与一次调频的负荷变化幅度不应加以限制（轴流转桨式机组负荷变化幅度可根据机组特性适当限制）”，我厂为轴流轴桨式水轮发电机组，为确保机组和电网安全暂整定为±10%

14、（华中电网等要求不低于±10%）。最后根据省调要求设置运行限幅参数；3.4.7 机组振动区：040MW；（机组负荷减小不能进行振动区，如机组已在振动区内时则只允许负荷增加离开振动区）3.5 调速器系统的修改：3.5.1 调速器系统人机界面修改、试验：3.5.1.1 在人机界面上增设：调速器内部根据定值设置，自动判别一次调频启动范围（50Hz±f）；3.5.1.2 在人机界面上试验：“一次调频投入”功能投退操作正常，上送上位机和省调信号正确；3.5.1.3 在人机界面上完善：最大负荷调整限制幅度定值（出力限制），通过开度限制。3.5.1.4 一次调频动作信号，人机界面上进行事

15、件记录；3.5.2 调速器系统逻辑修改3.5.2.1 当调速器在“发电”工况，自动根据网频信号进行判断偏差大于（50Hz±f）时，自动进入一次调频逻辑启动回路（经延时相应时间后），然后根据相应逻辑功能进行限幅增减负荷；同时，发出“一次调频动作”信号，并上送机组LCU；3.5.2.2 按下图逻辑修改调速器PLC程序，经试验，无误后，方可投入运行。一次调频启动N减负荷？NY增负荷？YYY机组负荷小于40MW？（振动区最大值）机组负荷大于114MW？NNYY机组负荷减幅>设定值？机组负荷增幅>设定值？NN达到目标负荷？结束YN发出增命令发出减命令退出N达到目标负荷？退出Y结束3

16、.7 机组LCU数据库修改：3.7.1 “调速器一次调频功能投入”和“调速器一次调频动作”信号上送机组LCU按调速器施工图纸修改，并试验正确。3.7.2 当调速器一次调频启动后，机组LCU、AGC等二次调频设备联动修改方案：3.7.2.1 机组监控现地单元一次调频动作流程：本部分内容，凡是涉及省调AGC改动，必须争得省调同意后方能实施修改。启动条件： “机组一次调频动作”信号与“系统频率超范围（49.97Hz或50.03Hz）”启动与“机组处于并网状态”。复归条件：“机组一次调频动作”信号复归或“系统频率正常（49.95Hz50.05Hz）”。3.7.2.2 AGC在当地定值或退出方式时：当机

17、组LCU收到调速器“一次调频动作”信号，立即进行相应逻辑判断及操作：将机组当前“有功功率采样值”写入“有功功率设定值”，当“一次调频动作”信号复归，恢复正常运行状态（有功定值按一次调频动作后的执行）；机组频率在49.9750.03Hz范围内？机组处于发电态？NY告警：机组一次调频误动作N告警：机组一次调频误动作退出Y将机组当前“有功功率采样值”写入“有功功率设定值”开始Y系统频率在49.9550.05Hz范围内？或一次调频动作复归？YN将一次调频退出时的机组当前“有功功率采样值”写入“有功功率设定值”，AGC保持此定值不变。结束3.7.2.3 AGC在当地曲线方式时：当机组LCU收到调速器“一

18、次调频动作”信号，立即进行相应逻辑判断及操作：将AGC当地曲线方式切换到当地定值方式并报警：“一次调频动作当地曲线方式改为定值方式”，将机组当前“有功功率采样值”写入“有功功率设定值”，当“一次调频动作”信号复归，恢复正常运行状态（有功定值按一次调频动作后的执行）；（如省调有要求，如电话通知，则再进行方式切换，否则将按定值方式运行）开始Y告警：机组一次调频误动作Y机组频率在49.9750.03Hz范围内？NN告警：机组一次调频误动作机组处于发电态？Y将全厂AGC“当地曲线”方式切换为“当地定值”方式，并报警。将机组当前“有功功率采样值”写入“有功功率设定值”退出系统频率在49.9550.05H

19、z范围内？或一次调频动作复归？YN将一次调频退出时的机组当前“有功功率采样值”写入“有功功率设定值”，AGC保持此定值不变。结束3.7.2.4 AGC在远方控制方式时：当机组LCU收到调速器“一次调频动作”信号，立即进行相应逻辑判断及操作：将机组当前“有功功率采样值”写入“有功功率设定值”，当“一次调频动作”信号复归，恢复正常运行状态（暂时保持当前值，当有远方新定值时，有功设定值重新跟踪远方设定值）；（远方控制如刚退出，是否有信号下送，如有刚按当地定值方式控制？）Y开始Y退出告警：机组一次调频误动作N告警：机组一次调频误动作YN机组处于发电态？机组频率在49.9750.03Hz范围内？将机组当

20、前“有功功率采样值”写入“有功功率设定值”NY系统频率在49.9550.05Hz范围内？或一次调频动作复归？将一次调频退出时的机组当前“有功功率采样值”写入“有功功率设定值”，AGC暂时保持此定值不变，而当省调有新的控制值下发时，重新跟踪新设定值。结束4. 调速器静特性检查（在无水试验中进行）调速器转速死区和非线性度误差直接影响着机组一次调频调节的灵敏度和调节精度。通过该项测试，核定调速器转速死区和非线性度误差是否满足规范要求。4.1 将调速器切换至频率方式运行；4.2 解除调速器装置机组残压频率信号，并作好绝缘措施；4.3 将试验仪器的模拟残压信号接入调速器“机组残压频率”输入口；4.4 进

21、行调速器静特性试验5一次调频试验内容和步骤根据机组的实际运行情况，一次调频试验按照以下方式进行：当水机保护装置，调速器系统、监控系统数据库修改完毕，并完成其他准备条件。将机组负荷稳定在额定负荷50%80%范围内进行试验。调速器切换至“自动”运行方式，调节模拟电网频率，使调速器一次调频功能启动，然后观察调速器及机组LCU动作情况及信号，并测量调速器系统各类参数。分别在AGC不投入、投入当地定值、投入当地曲线、投入远方控制四种工况下进行试验：5.1 永态转差系数bP值的校验检查调速器永态转差系数的设定值也就直接影响着机组一次调频的调节深度，为此，对调速器设定的bP值进行校验检查，确保bP的的设定满

22、足相关要求。bP设定值（4%）与实测的偏差小于5%5.2 一次调频回路PID参数优化调速器调节参数的设置是否优化，直接影响到机组一次调频调节的速动性及调节品质。通过观察负荷变动情况下的调节品质，检查调节参数是否优化。5.3 机组一次调频试验频率设置5.3.1 确认设置合适的bp值（不大于4%）；一次调频死区值（±0.05Hz以内）；机组一次调频负荷变化幅度（±10%）；5.3.2 接着进行一次调频投运试验，将机组残压频率信号依次输入：（49.97，50）；（50.04，50）；（49.95，50）；（50.05，50）；（49.90，50）；（50.10，50）；（49.8

23、5，50）；（50.15，50）；（49.80，50）；（50.20，50）；观察机组功率波动情况，记录数据和机组LCU信号及动作情况；5.4 对整个试验过程进行初步分析，判断机组运行是否正常。如果不正常，试验结束；如果正常，继续进行下一阶段试验。5.5 测量参数及一次调频指标参数定义公式一次调频指标实测参数转速不等率在一个变化周期内，转速变化（减去一次调频死区内数值）与额定转速之比，除以功率变化与额定功率之比N/Ne=- * 100% P/Pe45%迟缓率（水电机组转速死区）在一个变化周期内，同一功率对应转速之差除以额定转速N=- * 100% Ne小于0.04%一次调频滞后时间TZH当电网频率变化达到一次调频动作值时，机组负荷开始变化所经历的时间小于8s一次调频目标响应时间TMB当电网频率变化达到一次调频动作值时，机组负荷达到调整幅度90%所经历的时间不大于40s一次调频目标稳定时间TWD