CN108649619A - 水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水电机组一次调频技术领域，公开了水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法，该方法包括：获取自身测频偏差，并根据测频偏差，确定水电机组一次调频理论动作死区；持续检测电网频率，在确定不在调频死区内后，产生一次调频动作开关量信号，向LCU上送一次调频动作开关量信号，LCU在接收到一次调频动作开关量信号后，按照预设的有功调节闭锁逻辑对水电机组的有功调节信号进行闭锁。本发明能够解决监控有功闭环调节功能与一次调频功能可能存在矛盾导致机组一次调频考核评分低的问题，可以及时将电网频率重新拉回调频死区，避免水电机组一次调频考核不合格。

Description

水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法

技术领域

本发明涉及水电机组一次调频技术领域，尤其涉及水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法。

背景技术

为了保证电力系统安全、稳定运行，电网要求相关发电机组需具备一次调频功能，并能正确响应。所谓一次调频功能，是指当电网频率发生变化时，机组调速系统根据频率偏差迅速做出响应，自动控制机组的有功功率，使电网频率重新回到调频死区内，以保持电网功率平衡和频率稳定的功能。为保障电网机组的安全运行，提高电网稳定性和电能质量，电网系统会对机组的一次调频能力进行评分，根据评分确定机组的一次调频能力是否满足相关规范的指标要求，进而进行奖励或考核。

目前，水电机组在一次调频动作时，以导叶开度作为控制量调节机组负荷，从而使电网频率重新回到调频死区内。具体来说，当调速器检测到实际的电网频率超出电网标准频率，并且二者的频差不在调频死区时，执行一次调频减(有功)功率，减小导叶开度，以降低机组负荷，降低电网频率，使电网频率重新回到调频死区内；当调速器检测到实际的电网频率低于电网标准频率，并且二者的频差不在调频死区时，执行一次调频增(有功)功率，增大导叶开度，以增加机组负荷，增大电网频率，使电网频率重新回到调频死区内。

现有水电机组中，其计算机监控系统中的现地控制单元(Local Control Unit，LCU)具有监控有功闭环调节的功能，也可通过该功能监控机组有功功率，手动或自动调节机组负荷。然而，这一功能与机组的一次调频可能存在矛盾。例如，在水电机组一次调频减功率过程中，若操作人员或自动发电控制单元(Automatic Generation Control，AGC)通过监控有功闭环调节功能将一次调频动作量拉回，从而投入加负荷，则会导致水电机组的一次调频动作无法按照规范要求将电网频率重新回到调频死区内，使得机组一次调频考核的评分低；或者，在水电机组一次调频增功率过程中，若操作人员或AGC通过监控有功闭环调节功能投入减负荷，同样会导致水电机组的一次调频动作无法按照规范要求将电网频率重新回到调频死区内，使得机组一次调频考核的评分低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法，以至少解决现有技术中监控有功闭环调节功能与一次调频功能可能存在矛盾从而导致机组一次调频考核评分低的问题，能够在当电网频率发生变化时迅速控制机组有功功率将电网频率重新拉回调频死区，避免水电机组一次调频考核不合格。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

提供一种水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法，包括：

步骤1，水轮机调速器获取自身测频偏差Δf，并根据所述测频偏差Δf，确定水电机组一次调频理论动作死区f_t；

步骤2，所述水轮机调速器持续检测电网频率f_g，并确定电网频率f_g与预设的标准频率的差值f_Δg是否在调频死区内；其中，所述预设的标准频率为50Hz，f_Δg＝50-f_g；

步骤3，所述水轮机调速器确定差值f_Δg不在调频死区内后，产生一次调频动作开关量信号，向水电机组计算机监控系统中的LCU上送所述一次调频动作开关量信号，以使所述LCU在接收到所述一次调频动作开关量信号后根据所述差值f_Δg以及水电机组一次调频理论动作死区f_t，按照预设的有功调节闭锁逻辑对水电机组的有功调节信号进行闭锁；

其中，所述预设的有功调节闭锁逻辑包括：

当f_Δg＞f_t时，闭锁有功调节减导叶开度脉冲信号；

当f_Δg＜-f_t时，闭锁有功调节增导叶开度脉冲信号。

基于本发明上述方法，通过产生一次调频动作开关量信号，利用一次调频动作开关量信号进行有功调节闭锁，并将理论的一次调频动作加入有功调节闭锁中，利用两种一次调频动作，以“与”逻辑的方式进行相互校验，实现对水电机组一次调频动作的控制，从而解决现有技术中存在的监控有功闭环调节功能与一次调频功能可能矛盾从而导致机组一次调频考核评分低的问题。

具体来说，当水轮机调速器检测到当前不在调频死区内时，即会产生一次调频动作开关量信号，并向水电机组计算机监控系统中的LCU上送一次调频动作开关量信号，LCU根据在接收到一次调频动作开关量信号后即会根据按照预设的有功调节闭锁逻辑对水电机组的有功调节信号进行闭锁：若当前为一次调频减功率过程，则电网频率f_g与预设的标准频率的差值f_Δg将小于-f_t，LCU将闭锁有功调节增导叶开度脉冲信号，这样，操作人员或AGC即无法通过监控有功闭环调节功能投入加负荷，水电机组的一次调频动作即可及时将电网频率重新回到调频死区内，从而避免机组一次调频考核的评分低；若当前为一次调频增功率过程，则电网频率f_g与预设的标准频率的差值f_Δg将大于水电机组一次调频理论动作死区f_t，LCU将闭锁有功调节减导叶开度脉冲信号，这样，操作人员或AGC即无法通过监控有功闭环调节功能投入减负荷，水电机组的一次调频动作即可及时将电网频率重新回到调频死区内，从而避免机组一次调频考核的评分低。

综上所述，本发明提供一种水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法，能够解决现有技术中监控有功闭环调节功能与一次调频功能可能存在矛盾从而导致机组一次调频考核评分低的问题，当电网频率发生变化时迅速控制机组有功功率将电网频率重新拉回调频死区，避免水电机组一次调频考核不合格。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的上述水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法的控制逻辑图；其中，图2(a)为水电机组一次调频减功率过程中的控制逻辑图；图2(b)为水电机组一次调频增功率过程中的控制逻辑图；

图3为本发明实施例提供的另一种水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明实施例提供的一种水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法的流程示意图；

如图1所示，本发明实施例提供的水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法，包括以下步骤：

步骤1，水轮机调速器获取自身测频偏差Δf，并根据测频偏差Δf，确定水电机组一次调频理论动作死区f_t。

具体的，可事先按照如下方法获得所述测频偏差Δf：

利用频率发生装置向水轮机调速器发送一系列频率不同的电压信号，并记录水轮机调速器测量的频率值，计算测量值与真实值的差值，对全部差值取平均值，即得到水轮机调速器的测频偏差Δf。其中，频率发生装置发送的一系列电压信号的频率应接近标准频率(50Hz)，例如，可以取如下所示的15个频率：48、49、49.5、49.8、49.9、49.95、49.98、50、50.02、50.05、50.1、50.2、50.5、51、52(单位：Hz)，本发明实施例对此不作具体限定。

步骤2，水轮机调速器持续检测电网频率f_g，并确定电网频率f_g与预设的标准频率的差值f_Δg是否在调频死区内；其中，预设的标准频率为50Hz，f_Δg＝50-f_g。

步骤3，水轮机调速器确定差值f_Δg不在调频死区内后，产生一次调频动作开关量信号，向水电机组计算机监控系统中的LCU上送一次调频动作开关量信号，以使LCU在接收到一次调频动作开关量信号后根据差值f_Δg以及水电机组一次调频理论动作死区f_t，按照预设的有功调节闭锁逻辑对水电机组的有功调节信号进行闭锁。

其中，所述预设的有功调节闭锁逻辑包括：当f_Δg＞f_t时，闭锁有功调节减导叶开度脉冲信号；当f_Δg＜-f_t时，闭锁有功调节增导叶开度脉冲信号。

图2所示为本发明实施例提供的上述水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法的控制逻辑图。

如图2(a)所示，若当前为一次调频减功率过程，则满足电网频率f_g与预设的标准频率的差值f_Δg小于负的水电机组一次调频理论动作死区-f_t，水电机组计算机监控系统中的LCU将闭锁有功调节增导叶开度脉冲信号，而有功调节减导叶开度脉冲信号不受影响。这样一来，操作人员或AGC即无法通过监控有功闭环调节功能投入加负荷，从而避免有功闭环调节功能与一次调频功能矛盾，确保水电机组的一次调频动作能够及时将电网频率重新回到调频死区内，避免机组一次调频考核的评分低。

如图2(b)所示，若当前为一次调频增功率过程，则满足电网频率f_g与预设的标准频率的差值f_Δg大于水电机组一次调频理论动作死区f_t，LCU将闭锁有功调节减导叶开度脉冲信号，而有功调节增导叶开度脉冲信号不受影响。这样一来，操作人员或AGC即无法通过监控有功闭环调节功能投入减负荷，从而避免有功闭环调节功能与一次调频功能矛盾，确保水电机组的一次调频动作能够及时将电网频率重新回到调频死区内，避免机组一次调频考核的评分低。

综上，基于本发明实施例提供的上述水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法方法，通过产生一次调频动作开关量信号，利用一次调频动作开关量信号进行有功调节闭锁，并将理论的一次调频动作加入有功调节闭锁中，利用两种一次调频动作，以“与”逻辑的方式进行相互校验，实现对水电机组一次调频动作的控制，从而解决现有技术中存在的监控有功闭环调节功能与一次调频功能可能矛盾从而导致机组一次调频考核评分低的问题，能够在当电网频率发生变化时迅速控制机组有功功率将电网频率重新拉回调频死区，避免水电机组一次调频考核不合格。

本发明实施例的一种具体的实现方式中，水轮机调速器根据测频偏差Δf，确定水电机组一次调频理论动作死区f_t，具体可以包括：

水轮机调速器判断测频偏差Δf的绝对值是否小于0.002Hz：

若|Δf|＜0.002Hz，则确定水电机组一次调频理论动作死区f_t＝f_a，f_a表示电网规定的水电机组一次调频动作死区；

若|Δf|≥0.002Hz，则确定水电机组一次调频理论动作死区

其中，电网规定的水电机组一次调频动作死区f_a＝0.05Hz。

本发明实施例的一种优选的实现方式中，如图2所示，在步骤1之后，步骤2之前，还可以包括：

步骤4，水轮机调速器根据水电机组一次调频理论动作死区f_t，确定水电机组一次调频实际动作死区f_u＝f_t-f_Δ，f_Δ∈[0.001，0.01]。

则，步骤2中，水轮机调速器确定电网频率f_g与预设的标准频率的差值f_Δg是否在调频死区内，具体可以包括：

水轮机调速器根据水电机组一次调频实际动作死区f_u，检测f_Δg是否在调频死区内；若|f_Δg|＜f_u，则确定f_Δg在调频死区内；若|f_Δg|≥f_u，则确定f_Δg不在调频死区内。

由于部分低水头的灯泡贯流式机组存在一次调频动作能力不足的问题，对于该类机组，即使解决了监控有功闭环调节功能与一次调频功能矛盾的问题，仍然存在无法迅速将电网频率重新拉回调频死区的问题，机组一次调频考核可能会不合格。而基于本发明实施例上述方法，通过设置略小于一次调频理论动作死区的一次调频实际动作死区，可将该类机组一次调频在电网要求下提前动作，从而有效提升水电机组的一次调频过程中的积分电量，既避免机组一次调频考核不合格，也增加机组部分工况下监控有功功率调节的可调性和裕度。同时，为了增加一次调频的能力，对于一次调频与监控有功调节动作方向一致的情况，也应该合理利用，这也同样增加了监控有功功率的可调性和裕度。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种水电机组一次调频与有功调节闭锁控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，水轮机调速器获取自身测频偏差Δf，并根据所述测频偏差Δf，确定水电机组一次调频理论动作死区f_t；

步骤2，所述水轮机调速器持续检测电网频率f_g，并确定电网频率f_g与预设的标准频率的差值f_Δg是否在调频死区内；其中，所述预设的标准频率为50Hz，f_Δg＝50-f_g；

步骤3，所述水轮机调速器确定差值f_Δg不在调频死区内后，产生一次调频动作开关量信号，向水电机组计算机监控系统中的LCU上送所述一次调频动作开关量信号，以使所述LCU在接收到所述一次调频动作开关量信号后根据所述差值f_Δg以及水电机组一次调频理论动作死区f_t，按照预设的有功调节闭锁逻辑对水电机组的有功调节信号进行闭锁；

其中，所述预设的有功调节闭锁逻辑包括：

当f_Δg＞f_t时，闭锁有功调节减导叶开度脉冲信号；

当f_Δg＜-f_t时，闭锁有功调节增导叶开度脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，水轮机调速器根据所述测频偏差Δf，确定水电机组一次调频理论动作死区f_t，包括：

水轮机调速器判断所述测频偏差Δf的绝对值是否小于0.002Hz：

若|Δf|＜0.002Hz，则确定水电机组一次调频理论动作死区f_t＝f_a，f_a表示电网规定的水电机组一次调频动作死区；

若|Δf|≥0.002Hz，则确定水电机组一次调频理论动作死区

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1之后，步骤2之前，所述方法还包括：

步骤4，所述水轮机调速器根据水电机组一次调频理论动作死区f_t，确定水电机组一次调频实际动作死区f_u＝f_t-f_Δ，f_Δ∈[0.001，0.01]；

步骤2中，所述水轮机调速器确定电网频率f_g与预设的标准频率的差值f_Δg是否在调频死区内，具体包括：

所述水轮机调速器根据水电机组一次调频实际动作死区f_u，检测f_Δg是否在调频死区内；若|f_Δg|＜f_u，则确定f_Δg在调频死区内；若|f_Δg|≥f_u，则确定f_Δg不在调频死区内。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，电网规定的水电机组一次调频动作死区f_a＝0.05Hz。