“西南電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)以后，機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作考核合格率普遍都這么低，我們也沒有什么辦法。”這是近年來水電科學(xué)技術(shù)研究院在技術(shù)監(jiān)督和技術(shù)服務(wù)過程中，聽到西南水電企業(yè)吐得最多的“苦水”。
為了解決服務(wù)企業(yè)心中“病灶”，該院專項(xiàng)攻關(guān)小組不斷在技術(shù)服務(wù)中積累寶貴實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完善物理模型，最終攻克了調(diào)速器機(jī)械傳動(dòng)死區(qū)、一次調(diào)頻低頻振蕩、現(xiàn)有理論電量計(jì)算偏差過大等難題，幫助多家生產(chǎn)企業(yè)將水電機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作準(zhǔn)確率從原有的3%提高至95%，為服務(wù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。不久前，經(jīng)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定，《水電機(jī)組AGC與一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)配合策略關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》項(xiàng)目成果整體達(dá)到了國際先進(jìn)水平，其中水電機(jī)組調(diào)頻評(píng)估方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。
查明原因，克服機(jī)械死區(qū)影響
“西南電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)以后，機(jī)組調(diào)速器從大網(wǎng)功率模式變成了小網(wǎng)開度模式，調(diào)速器調(diào)節(jié)速度大幅降低?！痹撛杭夹g(shù)骨干對調(diào)速器各部件進(jìn)行了深入分析，發(fā)現(xiàn)在機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行后，控制系統(tǒng)機(jī)械部分磨損量增大，各連接部件間隙增加，導(dǎo)致導(dǎo)葉反饋正常，但實(shí)際導(dǎo)葉開度不足，甚至出現(xiàn)實(shí)際導(dǎo)葉開度沒有變化的情況，進(jìn)而引起機(jī)組功率響應(yīng)變差，最終被電網(wǎng)考核。
“如果能讓控制系統(tǒng)以導(dǎo)葉實(shí)時(shí)開度作為控制系統(tǒng)接收的反饋信號(hào)，是不是就能克服這個(gè)機(jī)械死區(qū)的問題？”為了克服機(jī)械死區(qū)的影響，該院技術(shù)團(tuán)隊(duì)展開多次專題討論，結(jié)合多家水電企業(yè)機(jī)組結(jié)構(gòu)，發(fā)明了一種用于減小調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械死區(qū)的裝置，將測出的導(dǎo)葉實(shí)時(shí)開度作為控制系統(tǒng)接收的反饋信號(hào)，確保機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)作量超過機(jī)械死區(qū)，在多次調(diào)節(jié)后將導(dǎo)葉開度調(diào)整至設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組輸出功率的有效調(diào)節(jié)。
創(chuàng)新方法，實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)控制疊加
“一次調(diào)頻與監(jiān)控系統(tǒng)AGC出現(xiàn)同時(shí)參與調(diào)節(jié)的情況，導(dǎo)致一次調(diào)頻調(diào)動(dòng)作量會(huì)被監(jiān)控系統(tǒng)AGC拉回控制功率，使得機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作量基本為0，最后也會(huì)導(dǎo)致被考核?！表?xiàng)目小組技術(shù)專家向生產(chǎn)企業(yè)的班組人員解釋到。
“有沒有辦法消除這個(gè)拉回，這兩個(gè)控制沒有辦法只動(dòng)作一個(gè)？”電站專業(yè)負(fù)責(zé)人急切問到。
“如果不能單一控制，那我們就嘗試疊加控制”該院技術(shù)專家說到。
針對作為機(jī)組小閉環(huán)控制的一次調(diào)頻動(dòng)作量（導(dǎo)葉開度）會(huì)被作為大閉環(huán)控制的監(jiān)控系統(tǒng)AGC 拉回(控制功率）的情況，該院技術(shù)專家首創(chuàng)了水電機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量與監(jiān)控系統(tǒng)AGC調(diào)節(jié)量疊加的方法，達(dá)到最終動(dòng)作量為AGC 與一次調(diào)頻動(dòng)作量疊加的目的。雙閉環(huán)控制同時(shí)動(dòng)作時(shí)，一次調(diào)頻動(dòng)作量從0%提高到至少95%，從根本上解決了AGC影響一次調(diào)頻動(dòng)作的問題。
響應(yīng)提前，降低低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)
“超低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)雖然在調(diào)速器轉(zhuǎn)換以后得到了有效抑制，但是我們機(jī)組的一次調(diào)頻性能受到嚴(yán)重弱化，頻率越限風(fēng)險(xiǎn)也大幅增加了。愁??！”某水電站安生部主管感嘆到。
面對生產(chǎn)企業(yè)的問題，該院技術(shù)專家記在心里，動(dòng)在手上，在反復(fù)確認(rèn)可行性后，向電站提出研發(fā)一種水電機(jī)組一次調(diào)頻低頻振蕩抑制器，利用微分模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)組功率響應(yīng)時(shí)間提前，從而實(shí)現(xiàn)減小機(jī)組功率響應(yīng)滯后時(shí)間的目的，得到了服務(wù)企業(yè)的高度支持，最終成功應(yīng)用在多臺(tái)水電機(jī)組上。在該院抑制器的作用下，水電機(jī)組功率與電網(wǎng)頻率相位差從76.99°減小到28.65°，功率對電網(wǎng)貢獻(xiàn)為負(fù)的時(shí)間從6.0s減小至1.6s，有效降低了機(jī)組水力特性對電網(wǎng)超低頻振蕩的風(fēng)險(xiǎn)，大大增加了機(jī)組一次調(diào)頻對電網(wǎng)頻率的有效功率，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)。該院的技術(shù)實(shí)力也得到多家服務(wù)企業(yè)的高度認(rèn)可。
優(yōu)化方法，準(zhǔn)確計(jì)算機(jī)組功率
“還有一個(gè)難題需要我們攻克?，F(xiàn)行的一次調(diào)頻理論貢獻(xiàn)電量計(jì)算方法忽略了一次調(diào)頻動(dòng)作滯后的影響，而小網(wǎng)開度模式下一次調(diào)頻動(dòng)作調(diào)節(jié)功率滯后性大大提高，導(dǎo)致計(jì)算方法擬合得到的功率響應(yīng)曲線與實(shí)際功率曲線偏差高達(dá)35%。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王春在項(xiàng)目階段會(huì)上說到。
針對這個(gè)難點(diǎn)，小組成員結(jié)合機(jī)組實(shí)測參數(shù)，對現(xiàn)有一次調(diào)頻理論貢獻(xiàn)電量計(jì)算方法進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化，最終提出了在理論功率計(jì)算環(huán)節(jié)加入慣性環(huán)節(jié)，并進(jìn)一步減少接力器、水力特性等相關(guān)參數(shù)的影響，確保擬合結(jié)果與實(shí)際受到小網(wǎng)開度影響的機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作速率相符。經(jīng)過優(yōu)化后功率實(shí)際響應(yīng)曲線與實(shí)際功率曲線偏差降低至5%，與機(jī)組功率實(shí)際變化速率吻合度提高至95%，對機(jī)組輸出功率的計(jì)算準(zhǔn)確度大幅提高，極大降低了一次調(diào)頻動(dòng)作被考核的可能性。該項(xiàng)科技成果已在彭水、亭子口、雅礱江流域電站多臺(tái)機(jī)組上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益上億元，收獲發(fā)電企業(yè)一致好評(píng)。
集智攻關(guān)解難題，技術(shù)創(chuàng)新促發(fā)展。大唐水電科學(xué)技術(shù)研究院始終堅(jiān)持突出解決現(xiàn)場實(shí)際問題的科技創(chuàng)新，急企業(yè)之所急，想企業(yè)之所想，全力助推發(fā)電企業(yè)提質(zhì)增效，不斷為集團(tuán)公司高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)創(chuàng)新力量。