(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

1 概述

亭子口水电厂为装机容量4×275MW混流式机组，使用的是能事达公司MGC4000系列调速器，该套系统采用了高性能双微机调节器作为控制核心，A套控制伺服电机，B套控制伺服比例阀的双调节型调速器。调速器使用频率模式、开度模式、功率模式三种控制方式，机组并网后采用功率模式或开度模式进行负荷调节，一次调频功能长期投入运行。西南电网和华中电网异步联网后，需通过全面优化西南网内水电机组调速器参数解决西南电网超低频振荡。根据相关技术要求，亭子口水电厂调速系统需要进行程序升级或改造后完成小网模式参数确认及孤网调节试验。

2 参数优化方案

对照西南电网异步后对水电机组调速系统提出的13项技术要求，亭子口公司机组调速器现已具备功能具体如下：

(1)大网、孤网调节模式具有基本一致的调节框图；

(2)大网模式根据“频率偏差+延时”判据自动切换至孤网模式，并都具备手动切至孤网模式的功能；

(3)大网模式、孤网调节模式采用PID调节规律，死区、限幅、PID、bp等独立配置；

(4)调速器具备自动和手动(包括远方和就地方式)进行孤网模式切换的功能；

(5)大网模式可自动和手动方式切换至孤网模式运行；

(6)孤网模式不能自动返回大网模式；

(7)孤网模式不能接受上位机调节指令；

(8)调速系统可接受上位机模式切换指令；

(9)调速系统运行的模式(含开度模式、频率模式、功率模式)状态信号已送给监控系统；

(10)亭子口电站机组调速系统未增加一次调频增强功能。

为了实现西南异步后对机组调速系统的技术要求，亭子口电厂需进行以下优化改造：

(1)调速器控制柜侧新增“远方切大网开度模式”、“远方切小网开度模式”、“远方切孤网模式”开关量输入回路接线；新增“调速器小网开度模式”、“调速器孤网模式”开关量输出信号送监控LCU；

(2)在PLC程序逻辑中将原“远方切开度模式”修改为“远方切大网开度模式”，修改输入备用点定义“远方切小网开度模式”，修改输入备用点定义“远方切孤网模式”并修改相关逻辑；

(3)修改调速器PLC“切开度模式”条件以及“大网开度模式”和“小网开度模式”、“孤网模式”切换逻辑，无论切“大网开度模式”还是切“小网开度模式”，调速器均为开度模式；“大网开度模式”运行时具备手动切至“小网开度模式”、手动切至“孤网模式”和自动切至“孤网模式”；“小网开度模式”运行时具备手动切至“大网开度模式”、手动切至“孤网模式”和自动切至“孤网模式”；“孤网模式”运行时必须手动切至“大网开度模式”或者手动切至“小网开度模式”；

(4)修改调速器PLC控制逻辑，在负载大网开度模式并且一次调频投入时调用原开度模式PID，在负载小网开度模式并且一次调频投入时只能调用小网开度模式PID，孤网模式运行时调用孤网PID。添加切频率模式条件，当自动孤网模式运行切为手动或电手动运行，再次切回自动时，仍然维持孤网模式运行；

(5)修改监控大网开度、小网开度、孤网模式切换功能及逻辑，在上位机可进行各种状态切换及调速器状态判断功能。

3 调速器参数及功能应用静态试验

在调速器现场改造完成后，需进行现场静、动态试验，检验参数及逻辑模式是否符合西南异步电网要求。“静态”是指机组未启动，蜗壳无水或静压，调速器液压系统调试合格后的状态。

3.1 频率死区检查校验

(1)在调速器电气柜端子上加50Hz稳定信号，模拟并网信号，手动接力器行程稳定于约50%附近，调速器模拟机组并网带负荷工况，自动开度模式运行，人工频率死区置为：E=±0.5Hz；

(2)使频率给定发生阶跃扰动，扰动量为±0.2Hz、±0.22Hz、±0.3Hz记录接力器行程的变化过程以及调速器人工频率死区设定值；

(3)接力器行程稳定于约20%附近，将人工频率死区置为E=±0.05Hz，以0.01Hz步长将机频由50Hz逐次降到49.8Hz，稳定后返回50Hz；然后再由50Hz逐次加到50.2Hz，稳定后返回。测出在设定频率死区下导叶接力器的开度与频率的关系，计算其实测值与误差值。

导叶给定阶跃

3.2 孤网频率/开度调频限幅检查校验

(1)在调速器电气柜端子上加50Hz稳定信号，模拟并网信号，手动接力器行程稳定于约50%附近，调速器模拟机组并网带负荷工况，自动开度模式运行(大网模式或小网模式)，人工频率死区置为：E=±0.1Hz。

(2)使频率给定发生阶跃扰动，逐步增大扰动量直到调速器输出限幅动作。

小网开度模式频率无限幅

孤网模式频率无限幅

3.3 模拟并网下自动切换孤网模式试验

(1)调速系统模拟并网运行，调速系统大网、孤网参数按照正常参数设置，在调速器电气柜端子上加50Hz稳定信号，自动开度/功率模式运行。根据调速系统孤网切换频率设定值，设定信号发生器输出频率发生阶跃扰动，若频率扰动量超过切换频率±0.5Hz，并持续足够时间，调速系统将自动切换至孤网模式运行；

(2)增大频率阶跃量，重新进行阶跃试验，测试在孤网模式下的PID输出调节特性；

大网切孤网模式无频率限幅

(3)在监控上位机进行远方切换操作：大网-小网-孤网-大网-孤网-大网-小网-大网，各切换操作流程正常、逻辑正确，在切换过程调速器无扰动运行。

监控侧进行调速器状态模式切换

4 调速器参数及功能应用动态试验

“动态”是指机组并网带负荷运行的发电状态，动态频率扰动在开度模式、功率模式及监控功率闭环调节模式等调节方式下进行。

4.1 25%额定出力下小网模式动态频率扰动试验

(1)机组稳定运行于25%额定出力，将调速器开度控制小网模式运行；

(2)确认机组稳定运行，各项安全措施均已到位的情况下，逐次改变调速器频率给定值(或模拟机组频率信号，下同)，变化过程为±0.1Hz、±0.2Hz、±0.25Hz；

(3)测试记录每一次扰动过程，测试结束后，检查数据的合理性。

4.2 调速系统稳定运行于小网模式参数下试验

机组并网运行，带不少于25%的额定负荷，待负荷稳定后，小网模式切孤网模式的切换频率设置为50.2Hz和49.8Hz，切换延时设置为5s，设置孤网模式不自动返回小网模式。分别改变模拟机组频率发生器输出频率，使机组根据不同的频率变化量进入孤网模式调节，观测并记录频率、接力器、功率等信号，测试功能是否正常。

小网切孤网运行

4.3 大网模式自动转孤网模式下机组运行监视

机组并网运行，带不少于25%的额定负荷，待负荷稳定后，大网模式切孤网模式的切换频率设置为50.2Hz和49.8Hz，切换延时设置为5s，设置孤网模式不自动返回大网模式。分别改变模拟机组频率发生器输出频率，使机组根据不同的频率变化量进入孤网模式调节，观测并记录频率、接力器、功率等信号，测试功能是否正常。

大网切孤网运行

4.4 机组运行过程甩负荷带厂用电小网模式下自动转孤网模式试验

(1)机组带25%(70MW)负荷左右稳定运行；机组设备无故障，调速器、油压装置等试验设备正常工作；

(2)调速器建模和一次调频试验完成，参数设定正常；机组过速试验、甩负荷试验完成，各项参数在设计范围内；机组各设备工作正常；孤网模式下死区的大小和孤网模式下的PID参数仿真已由主管电力调度部门确认；

(3)检查500kV系统正常后进行与电网解列，5001开关跳闸后调速器由小网运行进入孤网模式运行，机组与电网分离带厂用电Ⅱ段运行稳定(负荷正常在25MW)，观测并记录频率、接力器位移等信号在此切换过程中的变化，验证调节过程稳定运行；在甩负荷后2号机组带厂用电Ⅱ段运行稳定，无异常现象，调速器调节稳定。

甩负荷带厂用电试验

5 结语

根据国网西南网调安排，亭子口电厂积极快速完成4台机组调速器参数优化及相关试验；于2018年4月24至26日根据西南电网异步运行试验要求，4台机组调速器切换至小网开度模式运行，配合电网各项试验。4月26日，随着“锦苏直流双极200万kW速降不切机试验结束”，为期3d的西南电网异步运行试验圆满完成，在配合试验过程中，亭子口电厂机组运行稳定未出现异常现象。电网主体结构的调整对电厂的要求越来越高，要保证合格的电量供给需要不断的进行设备稳定性研究并改进，渝西鄂背靠背柔直工程投产后仍可能存在低频震荡现象，电厂调速器参数的要求可能还需要进一步优化、调整，电厂侧要及时跟进并进行设备优化，满足电网安全要求。