一种开度模式下电厂AGC与一次调频配合控制系统及方法与流程

本发明属于水电站自动控制领域，具体涉及一种开度模式下电厂agc与一次调频配合控制系统及方法。

背景技术：

目前电厂agc及一次调频动作目的都是保证电网有功功率供给平衡，但是开度模式下电厂agc及一次调频二者存在配合问题，一次调频无法与电厂agc下发值叠加，一次调频作用效果会被电厂agc新下发值影响消失，容易发生控制动作矛盾，影响机组和电网的正常安全稳定运行。

现有技术中，电网agc下发的指令电厂agc无逻辑处理接收，而开度模式下电厂agc与一次调频配合控制方法有以下几种：

1)、采用电厂agc与一次调频直接叠加方式；

2)、采用电厂agc与一次调频软叠加方式，同时采用一次调频动作闭锁模式，即当一次调频动作时，闭锁监控系统下发开度调节指令。

上述方式有以下缺陷：

电网agc下发的指令电厂agc无逻辑处理接收会导致电网agc下发的错误指令被执行。

开度模式下采用电厂agc与一次调频直接叠加方式，会导致当一次调频动作时，一次调频的动作量会被电厂agc动作抵消，从而失去机组一次调频的作用。

开度模式下采用电厂agc与一次调频软叠加方式，同时采用一次调频动作闭锁模式，会导致电厂agc在一次调频动作期间失去作用，从而失去电网agc二次调频功能。

针对上述问题，该领域研究人员进行了研究探索，文章《水电机组一次调频与agc协联控制改造及试验分析》(水电与抽水蓄能第6卷第2期(总第30期)，2020年04月20日，卢舟鑫，涂勇，叶青等)介绍了电网公司对电厂侧一次调频、agc以及监控系统协调策略进行优化的要求，以及电厂相关改造及应用试验情况，但未系统的全面公开电网agc、电厂agc及一次调频配合控制方法。特别关于电厂agc与一次调频配合控制方法，论文中提出“一次调频优先”状态位相关置位和复位逻辑表述不清，逻辑不严密，同时未清楚说明“一次调频优先”状态位用途，导致本领域的研究人员无法理解应用复现该方法。

技术实现要素：

本发明提供一种开度模式下电厂agc与一次调频配合控制系统及方法，适用于水力发电厂水轮发电机组，旨在协调电厂agc及一次调频之间相互配合关系，避免两者在水轮发电机组控制上出现矛盾冲突，保证机组和电网的正常安全稳定运行。

本发明采取的技术方案为：

一种开度模式下电厂agc与一次调频配合控制方法，包括以下步骤：

步骤1：监控系统检测调速系统是否开度模式，若是，进入步骤2；否则，采用非开度模式电厂agc与一次调频配合控制方法；

步骤2：监控系统检测调速系统上送的机组频率信号和一次调频动作信号，进入步骤3；

步骤3：监控系统检测诊断一次调频是否动作，若一次调频未动作，则一次调频动作量目标值为0；若一次调频动作，则根据永态调差系数ep和频差△f，其中，△f＝1-f/50，实时计算一次调频动作量目标值，计算方法：一次调频动作量目标值＝△f/ep。进入步骤4；

步骤4：监控系统计算有功功率目标值＝电厂agc下发的agc指令+一次调频动作量目标值，进入步骤5；

步骤5：监控系统的有功脉冲调节系统根据有功功率目标值和机组实时发电输出的有功功率信号，实时下发给调速系统开度脉冲调节指令，返回步骤1。

一种开度模式下电厂agc与一次调频配合控制系统，包括：监控系统、调速系统；

所述监控系统接受电厂agc下发的agc指令，接受调速系统上送的机组频率信号和一次调频动作信号，采集机组实时发电输出的有功功率信号，输出快速脉冲调节指令；

监控系统根据机组频率和电网对一次调频的性能要求，计算出一次调频动作量目标值，叠加在电厂agc下发的agc指令之上，生成有功功率目标值；

监控系统的有功脉冲调节系统根据有功功率目标值和机组实时发电输出的有功功率信号，实时下发给调速系统开度脉冲调节指令。

本发明一种开度模式下电厂agc与一次调频配合控制方法，优点在于：

协调电厂agc及一次调频之间相互配合关系，避免二者在水轮发电机组开度模式控制方式下出现矛盾冲突，保证一次调频作用效果不受电厂agc新下发值影响，完美实现效果叠加，保证机组和电网的正常安全稳定运行

附图说明

图1是本发明开度模式下电厂agc与一次调频配合控制方法流程图。

图2(1)是本发明开度模式下电厂agc与一次调频配合控制系统结构示意图；

图2(2)是图2(1)的监控系统结构示意图。

图3是调速器电厂agc与一次调频配合逻辑试验波形图。

具体实施方式

如图1所示，一种开度模式下电厂agc与一次调频配合控制方法，包括以下步骤：步骤1：监控系统检测调速系统是否开度模式，若是，进入步骤2；否则，采用非开度模式电厂agc与一次调频配合控制方法；

非开度模式电厂agc与一次调频配合控制方法，采用发明专利cn105470953a一种水轮机调节系统用电子调节器模型，功率模式下，调速系统接受监控系统下发的电厂agc模拟量控制命令，在调速器内部叠加一次调频动作量，与调速器检测到的机组有功功率反馈，通过pid控制模块形成闭环控制，调节导叶开度；开度模式下，调速系统接受监控系统下发的电厂agc开关量控制命令，与调速器检测到的机组频率信号，通过pid控制模块形成闭环控制，调节导叶开度。

步骤2：监控系统检测调速系统上送的机组频率信号f和一次调频动作信号，进入步骤3；步骤3：监控系统检测诊断一次调频是否动作，若一次调频未动作，则一次调频动作量目标值为0；若一次调频动作，则根据永态调差系数ep和频差△f，其中，△f＝1-f/50，实时计算一次调频动作量目标值，计算方法：一次调频动作量目标值＝△f/ep。进入步骤4；

步骤4：监控系统计算有功功率目标值＝电厂agc下发的agc指令+一次调频动作量目标值，进入步骤5；

步骤5：监控系统的有功脉冲调节系统根据有功功率目标值和机组实时发电输出的有功功率信号，实时下发给调速系统开度脉冲调节指令，返回步骤1。

如图2(1)、图2(2)所示，一种开度模式下电厂agc与一次调频配合控制系统，包括：

监控系统、调速系统；

所述监控系统接受电厂agc下发的agc指令，接受调速系统上送的机组频率信号和一次调频动作信号，采集机组实时发电输出的有功功率信号，输出快速脉冲调节指令；

监控系统根据机组频率和电网对一次调频的性能要求，计算出一次调频动作量目标值，叠加在电厂agc下发的agc指令之上，生成有功功率目标值；

监控系统的有功脉冲调节系统根据有功功率目标值和机组实时发电输出的有功功率信号，实时下发给调速系统开度脉冲调节指令。

电厂监控系统总体层次上分为厂站层和现地控制单元层。现地控制单元层与电站控制网连接，采用现场总线技术，完成指定设备的现地监控任务。

本发明中监控系统特指的是现地控制单元层，按被控对象单元分布，由全厂各现地控制单元(lcu)构成，包括各机组lcu，厂用电lcu，公用lcu，开关站lcu及坝顶lcu。各现地控制单元(lcu)包括plc、触摸屏、网络设备、机柜等，负责设备数据采集和处理、设备状态监视及过程监视、设备控制和调节以及设备信息通讯。上述设备包括调速系统设备。

电厂调速系统采集机组转速、导叶开度、有功功率等信号，采用闭环控制方式，控制机组的导叶开度，从而控制机组的转速和功率。调速系统控制过程中，会检测机组频率和一次调频动作信号，并上送监控系统。

监控系统的有功脉冲调节系统具体是现有技术中的一种水电站机组lcu有功脉冲调节系统，申请号cn201610327273.6。一种水电站机组lcu有功脉冲调节系统，包括获取机组有功目标值模块、获取功率调节模式模块、插值算法获取开度模式初始值模块，修正比例算法获得调节脉宽模块、机组有功监视模块。本发明根据水电站水头变化运用插值算法，计算开度模式初始值，包括机组有功当前值、调节目标值、调节死区值及脉冲调节比例系数k值，运用修正比例算法计算功率脉冲宽度。首次提出水电站机组lcu有功功率脉冲调节调节系统，满足大型水电站监控系统对机组有功调节快速稳定性和可靠性要求。

本发明应用现场后，为验证开度模式下电厂agc及一次调频配合控制相互关系，进行电厂agc与一次调频配合逻辑试验，试验过程如下：

开度模式下，功率闭环投入，电厂agc初始下发值550mw,模拟机组频率阶跃至50.25hz，一次调频动作，一次调频动作目标值80mw，电厂agc下发新设定负荷650mw，最终机组有功稳定在570mw，试验波形见图3。根据试验波形分析，本实施例试验结果正常，电厂agc及一次调频之间相互配合关系良好，一次调频作用效果未被电厂agc新下发值影响消失，完美实现效果叠加，未出现矛盾冲突，达到了调节目的。