(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

亭子口水电站机组负荷异常波动原因分析及处理

丘书通

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

对亭子口水电站机组在小负荷运行调节过程中，存在的小负荷异常波动现象，进行多角度的原因分析及采取相应的处理措施，使机组小负荷波动异常现象问题得到解决，保证了机组的安全、稳定、经济运行。

亭子口水电站 调速器系统 小负荷异常波动 原因分析 处理措施

1 亭子口水电站机组概况

亭子口水电站混流式机组，装机容量4×275MW。机组调速器系统采用能事达公司MGC4000型高性能双微机调节器作为控制核心，A套调节器控制伺服电机，B套调节器控制比例伺服阀，自动方式下动作主配压阀实现导叶开度调节。

监控系统采用南京南瑞公司NC2000型全分布开放式系统，对机组功率(有功、无功)调节方式为脉冲调节方式，通过现地LCU控制单元PLC程序中的PID计算，将结果以脉冲形式经由继电器开出给调速系统(调节有功)或励磁系统(调节无功)，实现对机组有、无功的闭环调节。机组调速器系统在开机过程中采用频率模式，自动跟踪调节频率的稳定。并网后采用开度模式，根据监控下发调节指令相互配合进行负荷调节。机组在小负荷运行调节过程中，常存在频繁的负荷波动现象，致使调速系统出现负荷调节频繁、变动幅度过大、速率过快等情况，加上机组振动区运行工况的限制，这严重影响机组的安全、稳定、经济运行。

2 机组负荷异常波动的现象

图1 负荷调整后出现的异常波动

(1)事件一：2014年03月20日，电厂3号机组根据调度要求有功负荷设定200MW时，机组有功在190MW～210MW之间出现异常波动，导叶开度在71%～77%之间频繁波动，随后将有功设定降至0，负荷在0～10MW之间再次出现波动，调速器压油泵频繁启停，约3min一次。将调速器由A套切至B套运行，机组有功负荷及导叶开度逐步稳定，但主配仍频繁小幅抽动。再由B套切回A套运行，观察15min，机组有功及导叶开度未再发生大幅波动。

(2)事件二：2014年5月4日，电厂4号机组根据调度要求负荷由225MW减至200MW时，机组有功随后出现较大幅度波动，运行人员将调速器由A套切至B套自动，导叶突增至99.7%，再切至A套自动，手动将负荷降至200MW，恢复正常。电厂1号至4号机组后期陆续分别在20MW～50MW、180MW～200MW、220MW～250MW等不同工况下运行时，存在有功功率都发生小幅波动，调速器频繁调节等现象，运行人员现地将机组调速器切至手动模式，再切回自动模式后上述波动现象消失，负荷趋于稳定。

3 机组负荷异常波动的原因分析

3.1 微机调速器的调节及构成原理等方面的原因

从微机调速器的调节及构成原理等各方面分析引起小负荷波动的原因可能包括：

(1)调速器PLC内部程序逻辑错误与调速器配套的导叶位移传感器、主配中位反馈传感器等本身稳定性不好或外部干扰信号等均能引起机组负荷的较大幅度波动；

(2)由于不同水头对应不同的空载开度，但调速器触摸屏上不同水头对应的空载开度设置参数存在较大偏差，超出允许存在偏差±2%的范围，致使机组调节过程中出现超调越限；

(3)调速器由A套切至B套运行，有功调节虽平滑，但主配压阀仍有小幅抽动现象，可能为比例阀控制死区设置较小，灵敏度较高，造成主配有小幅抽动；

(4)调速器有功PID控制参数(kp+ki+kd)设置不正确，可能会导致配压阀有小幅抽动现象,接力器往复抽动，引起的有功调节动作频繁；

(5)主配压阀、比例伺服阀(或伺服电机)等元件控制油路存在卡阻现象，调速器的供排油管路内的油质劣化或存在空气等，均会造成调速器的机械执行和反馈元件的异常，致使主配发生抽动、卡阻现象。

(6)控制模块异常、零点漂移，电液转换器死区等，也会造成控制输出部分有异常，致使主配发生抽动、卡阻现象。

3.2 监控系统调节及控制逻辑原理等方面的原因

从监控系统调节及控制逻辑原理等方面分析引起小负荷波动的原因可能包括：

(1)监控系统和调速器系统有功PID调节速率匹配不一致，存在超调现象；

(2)机组监控LCU有功调节周期较长，监控系统至调速器系统有功PID调节的响应比偏小,在调节周期内，频繁发令，造成负荷波动；

(3)监控有功PID调节脉宽死区设置较小，功率给定和当前有功功率反馈的差值较大，致使监控系统下令频繁调节，造成有功负荷的波动。

4 机组负荷异常波动处理措施

针对机组负荷异常波动问题原因分析，为解决机组由于小负荷频繁波动现象及不合格电量的产生。我厂专业班组通过制定相关检查方案以及负荷调整试验，开展以下技术改造处理应对：

(1)缩短机组监控LCU有功调节周期，强化监控系统至调速器系统有功PID调节的响应比；

(2)修改调速器PLC内PID预置参数，减小调速器增减导叶开度速率，提高机组导叶开度调节稳定性能；

(3)优化升级监控和调速系统内部PLC程序、PID参数设定，调节速率性能；

(4)做好电量营销，优化日负荷曲线，尽量减少小负荷工况下的长时间运行；

(5)对新投运或大修后的机组，需对调速器系统的机械执行元件进行排气、更换新油，防止因系统油管路内存在空气或油质劣化，发生的抽动和振动等现象，而造成机组负荷调节过程中出现异常波动。

5 结语

机组在小负荷调节过程中，频繁的负荷波动，严重影响了机组的安全、稳定、经济运行，轻则对机组的各部元件因负荷频繁调节造成元件过热老化损耗或烧毁，重则因频繁的负荷波动产生大量的不合格考核电量，造成企业严重的经济损失。笔者通过列举亭子口电厂历年发生的机组负荷异常波动现象，针对负荷调节频繁、变动幅度过大、PID速率过快等情况，从调速器与监控系统的调节及控制原理，进行多角度的原因分析及采取相应的处理措施，结合亭子口电厂相关技术改造，使机组小负荷波动异常现象问题得到解决，保证了机组的安全稳定、经济、运行。

〔1〕李宏博．亭子口水电站调速器负荷波动分析与处理[J]．四川水利，2015(6)：22-23.

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2095-1809(2017)06-0014-02

丘书通(1989.06-)，男，广西陆川县人，本科，助理电自工程师，从事水轮发电机组运行值班工作。