CN108206546A - Agc系统中调节机组穿越振动区的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，包括以下步骤：a.根据全站出力的给定值，根据一定策略，计算所有参与AGC调节的机组的最终的出力分配值；b.选取穿越振动区的机组与反向调节的机组；c.同时调节穿越振动区的机组与反向调节的机组，直到穿越振动区的机组与反向调节的机组都进入死区；d.重复步骤b与步骤c，最终所有机组都达到出力分配值，完成全站的调节。所述一定策略包括合理避免穿越振动区或者减少穿越振动区的次数或者优化穿越振动区的约束条件。

Description

AGC系统中调节机组穿越振动区的方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化控制领域，具体地说涉及一种AGC系统中调节机组穿越振动区的方法。

背景技术

当前电网AGC(自动发电控制)系统中，参与AGC调节的机组类型主要有火电机组和水电机组两大类。水电机组相对于火电机组具有调节范围大、调节速度快等特点，因此在水电容量充沛的电网中，水电机组是主站AGC系统有功功率调节的主力。但水电机组由于水轮机的特性，在水电机组容量范围内，会存在一段或几段振动区域。

水轮机的振动区：水轮机在一定出力区间运行时，会出现汽蚀现象，叶片绕流情况变坏，水轮机功率下降，效率降低，过流部件形成空蚀、剥蚀甚至穿孔。伴随着汽蚀的发生，还会产生噪音和压力脉动，尤其是尾水管中的脉动涡带，当其频率一旦与相关部件的自振频率相吻合，则必然引起共振，造成机组的振动、出力的摆动等，严重威胁着机组的安全运行，该出力区间称为机组振动区。

机组如果长时间在振动区内运行，会对水轮机甚至整个电厂造成严重的影响。在水电机组的运行过程中，需要有手段引导机组躲避或快速穿越振动区域，以实现水电机组的平稳运行。同时由于振动区域的存在，会对主站AGC水电控制造成一定的阻碍，使得主站AGC总调节容量受限，延误了调节时机，从而造成区域控制效果不佳、控制指标恶化。

1)中国发明专利申请CN104299054A公开了一种考虑水电机组振动区的发电计划优化方法，其引入水电机组振动区约束，形成考虑水电机组振动区约束的数学模型，并不涉及穿越振动区时如何对机组进行控制调节的问题。

2)中国发明专利CN101917015B公开了一种基于主站AGC系统的水电厂振动区跨越方法，其可使水电机组出力有效避开水轮机的振动区间，并在合适的时机选择机组跨越振动区。但并不涉及穿越振动区时如何对机组进行控制调节的问题。

3)中国发明专利CN102684189B公开了一种水电站调压井AGC控制方法，其在所有调节分配方法中删除机组穿越振动区次数超过2次或者至少有2个机组同时穿越振动区的调节分配方案。该方法不涉及穿越振动区时如何对机组进行控制调节的问题。

4)中国发明专利申请CN103036232A公开了一种AGC系统在水电厂不同水头下跨越振动区的方法，其使得机组合理避开振动区，根据不同水头穿越振动区分配负荷，充分改善机组运行状态。其类似于CN101917015B公开的一种基于主站AGC系统的水电厂振动区跨越方法，不涉及穿越振动区时如何对机组进行控制调节的问题。

以上公开的专利文件研究的重点都在于如何优化出力分配值，从而避免穿越振动区或者减少穿越振动区的次数，对于在不得已的情况下需要穿越振动区时，如何在机组穿越振动区的过程中进行调节，没有公开相关技术内容。

当启用水电站AGC功能时，由于全站出力的调整及机组振动区的限制，会出现1台机组需要穿越振动区，同时2台或以上的机组反向调节的情况，当所有机组的出力调节速度相同时，会导致反向调节的出力变化快于穿越振动区方向的出力，导致全站出力出现大的波动，在这种条件下，如何确保全站实际出力与全站出力给定值一致是电站的机组调节过程中所面临的问题。

图1示意了AGC系统的基本逻辑图，如图1所示，AGC系统的基本逻辑控制包括以下步骤，1.模式切换逻辑及闭锁；2.AGC全厂给定值；3.AGC给定值安全校核；4.AGC给定值躲避振动区及优化分配；5.分配值约束策略；6.机组执行分配值；其中，本发明针对图1中的步骤五“分配值约束策略”提出了解决方案。

发明内容

本发明解决的技术问题在于在穿越振动区时如何对机组进行控制调节，提供了一种AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，本方法用于在有机组穿越振动区时，采用包括正在穿越振动区的机组在内的一对机组进行分组阶段性调节，从而避免全站出力波动过大。

本发明提供一种AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，包括以下步骤：a.根据全站出力的给定值，根据一定策略，计算所有参与AGC调节的机组的最终的出力分配值；b.选取穿越振动区的机组与反向调节的机组；c.同时调节穿越振动区的机组与反向调节的机组，直到穿越振动区的机组与反向调节的机组都进入死区；d.重复步骤b与步骤c，最终所有机组都达到出力分配值或者进入所分配值的死区，完成全站的调节。

根据本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，所述一定策略包括合理避免穿越振动区或者减少穿越振动区的次数或者优化穿越振动区的约束条件。

根据本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，当前有功出力值处于振动区之外的机组用于反向调节机组。

根据本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，当全站出力的给定值和每台机组的分配值发生变化并且有机组需要穿越振动区时，步骤a进一步包括：确定穿越振动区的机组和计算每台机组的出力分配值；步骤c进一步包括：调节选取的穿越振动区的机组和反向调节的机组，直到选取的穿越振动区的机组的实际出力值和反向调节的机组的实际出力值都进入死区；

根据本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，所选取的穿越振动区的机组的第一次调节量和所选取的反向调节的机组的第一次调节量不相同。

根据本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，所选取的穿越振动区的机组的第一次调节量等于所选取的反向调节机组的调节量和全站出力给定值的变化量之和。

根据本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，所选取的穿越振动区的机组的第N次调节量和所选取的反向调节的机组的第N次调节量相同，N为大于1的自然数。

本发明提供的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，对水电站的机组进行分组阶段性分时调节，抑制出力波动过大，使得水电站功率稳定，机组穿越振动区所在出力区间时，保证了各个机组和整个电站的安全。

附图说明

图1示意了AGC系统的基本逻辑图；

图2示意了本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法的流程图；

图3示意了本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法的出力调节图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面对本发明进行更详细、全面的描述。给出了本发明的优选实施例。但本领域技术人员容易理解，本发明可有以许多不同的形式来实现，并不限于下文中所描述的实施例。

图2示意了本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法的流程图，从流程图200中容易得出，在有机组穿越振动区时，本方法采用包括正在穿越振动区的机组在内的一对机组进行分组阶段性调节，从而避免全站出力波动过大。

在步骤210，根据全站出力的给定值，根据一定策略，计算所有参与AGC调节的机组的最终的出力分配值，因为全站的总出力值是确定的、已知的，所以可以根据各个机组的实际情况，确定各机组的出力分配值，在出力分配的过程中，应依据一定策略与原则，包括合理避免穿越振动区或者减少穿越振动区的次数或者优化穿越振动区的约束条件。

合理避免穿越振动区与减少穿越振动区的次数，振动区是指经过水电厂厂级控制系统分析计算后的全厂有功实时振动区，振动区段数和宽度由厂级控制系统根据机组成组台数、水头大小、机组最大出力等计算得出，由此可见，机组的振动区的段数与宽度各不相同，应区别对待，尽量避开每台机组的振动区，如果根据实际出力分配值，需要穿越振动区时，应当事先制定计划方案，减少穿越振动区的次数。

优化穿越振动区的约束条件是指当机组不可避免地穿越振动区时，应把穿越振动区的障碍减小到最少，使机组快速穿越振动区并且给电站造成的负面影响最小，例如，在AGC控制区域分配给其它机组后仍然有较大的调节功率。

对穿越振动区的机组和反向调节的机组进行分组，合理的分组可以让机组高效率达到出力分配值，其中，反向调节机组应该能够遏制穿越振动区的机组的峰值波动。

在步骤220，选取穿越振动区的机组与反向调节的机组，机组的选取应当按照事先确定的方案。

在步骤230，同时调节穿越振动区的机组与反向调节的机组，直到穿越振动区的机组与反向调节的机组都进入死区，此时反向调节机组达到最终的出力分配值。由于反向调节机组与穿越振动区的机组的调节量与调节速度相同，从而实现有机组穿越振动区时，全站出力的平稳，抑制出力波动过大。

死区是指当有功出力调节时，有功给定值即分配值与有功出力实际值的偏差的绝对值小于某一数值时即可认为有功出力调节完成，这一数值称为死区，一般可根据水电机组特性来确定死区的数值。

在步骤240，比较穿越振动区的机组的最终的出力分配值与其当前出力分配值是否相同，如果不相同，需要再次选择穿越振动区的机组与另一台反向调节机组，同时调节穿越振动区的机组与反向调节的机组，直到被选择的反向调节机组达到出力分配值，此时再次比较穿越振动区的机组的最终的出力分配值与其当前出力分配值是否相等，如果仍不相同，再次选择穿越振动区的机组与另一台反向调节机组，以此类推，直到穿越振动区的机组达到出力分配值或者进入所分配值的死区。

最终所有机组都达到最终出力分配值或者进入最终分配值的死区，完成全站的调节。

在调节过程中，每次允许一台或几台机组穿越振动区，由于各运行限值和振动区范围随着水电厂出力的变化动态更新，需根据实际情况确定。

采用本方法对水电站的机组进行分组阶段性分时调节，抑制出力波动过大，使得水电站功率稳定，机组穿越振动区所在出力区间时，保证了各个机组和整个电站的安全。

图3示意了本发明的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法的出力调节图，如图3所示，本电站共四台机组，分别是A机组、B机组、C机组、D机组，其中，A1为A机组的最终的出力分配值，B1是B机组的最终的出力分配值，C1是C机组的最终的出力分配值，D1是D机组的最终的出力分配值；在本电站中每台机组的最大功率为400MW，振动区范围是200MW-350MW，死区为3MW。

当全厂总出力给定值为800MW时，每台机组的分配值为200MW。

当全厂总出力给定值变为830MW时，即全厂出力给定值增加30MW，此时需要重新确定每台机组的分配值，重新调节各个机组。

在出力分配的过程中，应依据一定策略与原则，包括合理避免穿越振动区或者减少穿越振动区的次数或者优化穿越振动区的约束条件。

首先，根据全站出力的给定值830MW，采用全厂最高效率的策略来分配机组出力，对于同一电站相同的机组来说，所有机组出力相等即可达到全厂最高效率，计算所有参与AGC调节的机组的最终的出力分配值。

如果按出力相等原则分配每台机组的出力值，那么每台机组的分配值为210MW，此时所有机组都处于振动区内；为了避免这种情况，必然需要有机组穿越振动区，在功率350MW之上运行。

由此确定A机组穿越振动区，其最终的出力分配值A1为350MW，B机组、C机组、D机组的最终的出力分配值均为160MW，即出力分配值B1、出力分配值C1、出力分配值D1均为160MW，在实际出力调整过程中分3次调整完成。

其次，选取穿越振动区的机组与反向调节的机组进行调节；

在第1次调节中，选择穿越振动区的A机组和反向调节的B机组，A机组的分配值为270MW，B机组的分配值为160MW，C机组和D机组的分配值维持不变，均为200MW，其中，A机组的分配值的变化量为70MW，B机组的分配值的变化量为40MW，两者的相差部分为全厂出力给定值增加的30MW。

当A机组和B机组实际出力值都进入死区后，即A机组的实际出力值大于267MW，B机组的实际出力值小于163MW，本次调节完成。

在第2次调节中，选择穿越振动区的A机组和反向调节的C机组，A机组的分配值为310MW，C机组的分配值为160MW，C机组和D机组的分配值维持第一次调节的出力值不变，其中，A机组的分配值的变化量增加了40MW，C机组的分配值的变化量减少了40MW。

当A机组和C机组实际出力值都进入死区后，即A机组的实际出力值大于307MW，C机组的实际出力值小于163MW，本次调节完成。

在第3次调节中，选择穿越振动区的A机组和反向调节的D机组，A机组的分配值为350MW，D机组的分配值为160MW，B机组和C机组的分配值维持第二次调节的出力值不变，其中，A机组的分配值的变化量增加了40MW，C机组的分配值的变化量减少了40MW。

当A机组和D机组实际出力值都进入死区后，即A机组的实际出力值大于347MW，D机组的实际出力值小于163MW，本次调节完成。

至此，A机组、B机组、C机组、D机组的最终的出力值都进入死区，并且A机组已经穿越振动区，本次调节完成。

由于穿越振动区的机组的完成后的总调节量必然超过反向调节机组的调节量，因此本发明将穿越振动区的机组完成后的总调节量分成多次来完成调节，第一次调节的调节量等于反向调节机组的调节量再叠加全厂总给定值的变化量，之后的每次调节的调节量等于反向调节机组的调节量。这样既能抑制出力波动过大，同时快速响应全厂给定值的变化。

采用本方法对水电站的A机组、B机组、C机组和D机组进行分组阶段性分时调节，抑制出力波动过大，使得水电站功率稳定，机组穿越振动区所在出力区间时，保证了电网的安全运行。

本发明也可以用于有机组投入AGC时，这台机组需增加或减少出力值同时另外有1台以上的机组反向调节的情况。

以上记载了本发明的优选实施例，但是本发明的精神和范围不限于这里所公开的具体内容。本领域技术人员能够根据本发明的教导而做出更多的实施方式和应用，这些实施方式和应用都在本发明的精神和范围内。本发明的精神和范围不由具体实施例来限定，而由权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，包括以下步骤：

a.根据全站出力的给定值，根据一定策略，计算所有参与AGC调节的机组的最终的出力分配值；

b.选取穿越振动区的机组与反向调节的机组；

c.同时调节穿越振动区的机组与反向调节的机组，直到穿越振动区的机组与反向调节的机组都进入死区；

d.重复步骤b与步骤c，最终所有机组都达到出力分配值或者进入所分配值的死区，完成全站的调节。

2.根据权利要求1所述的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，所述一定策略包括合理避免穿越振动区或者减少穿越振动区的次数或者优化穿越振动区的约束条件。

3.根据权利要求1所述的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，当前有功出力值处于振动区之外的机组用于反向调节机组。

4.根据权利要求1所述的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，当全站出力的给定值和每台机组的分配值发生变化并且有机组需要穿越振动区时，

步骤a进一步包括：确定穿越振动区的机组和计算每台机组的出力分配值；

步骤c进一步包括：调节选取的穿越振动区的机组和反向调节的机组，直到选取的穿越振动区的机组的实际出力值和反向调节的机组的实际出力值都进入死区。

5.根据权利要求4所述的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，所选取的穿越振动区的机组的第一次调节量和所选取的反向调节的机组的第一次调节量不相同。

6.根据权利要求4所述的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，所选取的穿越振动区的机组的第一次调节量等于所选取的反向调节机组的调节量和全站出力给定值的变化量之和。

7.根据权利要求5所述的AGC系统中调节机组穿越振动区的方法，其中，所选取的穿越振动区的机组的第N次调节量和所选取的反向调节的机组的第N次调节量相同，N为大于1的自然数。