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user: 3. 云南异步联网试验 异步联网，就是将两部分电网的交流通道全部断开，仅有直流联系。直流联系是通过整流(交流转换为直流)、逆变(直流转换为交流)过程来实现的，在这一过程中，相位是可以人为干预的。异步联网后的两部分电网不再有直接交流联系作为频率的强约束，两部分的频率彼此独立，是为异步。 3.1. 调速器参数不变 根据南网安排，2016年3月28日金安桥电厂参与了云南异步联网系统性整体验证试验。现将云南电网转为异步运行时进行小扰动试验期间，19时小湾电厂向上调节600 MW时，金安桥电厂侧的一次调频与AGC的动作情况分析。 金安桥电站AGC与一次调频的关系：机组在AGC指令不变的情况下，只要一次调频动作，机组能迅速响应一次调频动作到位，一次调频动作复归后，继续响应AGC指令；在一次调频首先动作后，AGC指令随即变化，机组有功功率实际响应AGC指令。机组在执行AGC设定值时不受一次调频功能的影响，出力变化是优先响应AGC指令。 在19:00~19:02时，小湾电厂以调节速率600 MW/min向上调节600 MW，金安桥电厂#4机组一次调频动作记录如图2所示。下面详细分析金安桥电厂在此期间两次一次调频动作前后的机组功率、频率和导叶开度情况。 19:00:04~19:00:12时，19:00:04时金安桥电厂#4机组调速器一次调频动作，#4机组P set = 456.5 MW，P 实发 = 473.0 MW，机组频率50.07 Hz，导叶开度60.88%，如图3所示；19:00:12时#4机组调速器一次调频动作复归，#4机组P set = 456.5 MW，P 实发 = 419.2 MW，机组频率50.03 Hz，导叶开度58.37%；由于此时(一次调频动作复归后) #4机组有功功率实发值与有功功率设定值差值大于调节死区(7 MW)，AGC动作，开启导叶开度，增加有功功率。 19:00:19~19:00:28时，19:00:19时金安桥电厂#4机组调速器一次调频动作，#4机组P set = 460 MW，P 实发 = 475.6 MW，机组频率50.1 Hz，导叶开度62.02%，如图3所示；19:00:28时#4机组调速器一次调频动作复归，#4机组P set = 460MW，P 实发 = 433.5MW，机组频率50.03 Hz，导叶开度59.43%；由于此 图2. 一次调频动作记录 图3. 金安桥#4机组功频曲线 时#4机组有功功率实发值与有功功率设定值差值大于调节死区(7 MW)，AGC动作，开启导叶开度，增加导叶开度。 由于此试验阶段，金安桥电厂#4机组频率平均偏高于电网正常频率(50.01 Hz至50.11 Hz)，所以一次调频频繁动作，一次调频动作复归后由于机组实发有功功率与有功功率设定值差值大于调节死区(7 MW)，AGC动作，来回进行负荷调节。 3.2. 修改调速器参数 针对在异步联网期间，云南电网在小扰动试验时云南电网频率出现小幅度的波动。根据试验期间各个水电厂以及换流站的试验数据分析，调速系统可能存在负阻尼现象，为此参与异步联网的各个电厂调速器参数要进行优化。而金安桥水电厂机组并网运行时，无PID控制，调速器的控制结构如图4所示。 由于各个调速器生产厂家的调速器控制结构都不相同，改变参数的形式也不一样。在没有PID控制器的情况下，要实现改变调速器阻尼特性，通过滤波环节时间常数地改变，来等效地实现PID参数改变的效果。 滤波环节的工作原理：简单说就是一个RC电路，如图5所示；输入、输出关系如公式(1)，在 参数一定时，幅值A随着角频率的逐渐增大，而从1快速的趋近于0；相角θ随着角频率的逐渐增大，而从0˚趋近于−90˚； (1) 令 ，则： ， (2) 由于在传统一次调频控制下，其滤波环节的时间常函数T f = 1 s，根据现场调试经验以及一次调频的调节时间。如图6所示，分别取T f = 1 s和T f = 15 s从频率特性进行分析：可以看出在角频率相同时，滤 图4. 调速系统控制框图 图5. RC电路 图6. 滤波环节Bode图 波时间常数越大，其幅值衰减的越快，阻尼强度就越大；而相角负向变化的也相对越快。 根据参考文献 [ 4 ] [ 5 ] ，利用MATLAB仿真软件，在SIMULINK环境下搭建金安桥水电机组的调速系统，分别进行滤波时间常数T f = 1 s和T f = 15 s，频差为0.12 Hz的仿真。仿真结果如图7所示，从曲线可以观察到，改变滤波时间常数，只是影响一次调频的调节速率和稳定时间，对调节量没有影响。 3.3. 一次调频响应测试 金安桥电厂#1机组进水阀门全关状态，机组处于停机状态，油压装置运行正常，调速器主机各项参数调整完毕，把导叶开度信号、仿真机频信号和一次调频动作信号接入仿真测试仪，进行±0.2 Hz频差的一次调频响应试验，相关参数如表1、图8、图9所示。 从表2及表3数据对比可以看出，在相同扰动量下(±0.2 Hz)，工况二比工况一，导叶开度与有功功率基本没有变化，这与调速系统调节参数的影响特性相符；稳定时间增加了约60 s；有功调整速率减小了约5.5 MW/s。现场机组测试再次说明修改滤波时间常数对调节量没有影响，只影响调节速率及稳定时间。 3.4. 异步联网测试 云南省内部分机组调速器参数进行优化后，继续开展云南异步联网系统性整体验证试验。待云南电网从同步转异步稳定运行后，进行参数修改后的异步小扰动测试；由于金安桥水电站与小湾水电站通过 Table 1 A frequency modulation parameter 参数 Bp (%) Ef (Hz) 计算死区(Hz) 滤波时间常数(s) 工况一 4 0.05 0.05 1 工况二 4 0.05 0.05 15 表1. 一次调频参数 图7. 不同滤波时间常数下的一次调频响应曲线 Table 2 Jin’anqiao power plant unit #1 working condition of the test dat 频率 (Hz) 频率扰动前 频率扰动后 变化量 响应时间(s) 稳定时间(s) 有功化速率(MW/s) 开度(%) 有功(MW) 开度(%) 有功(MW) 开度(%) 有功(MW) 50~50.2 74.7 553.5 67.4 501.5 7.3 51.9 0.390 9.05 6.62 50~49.8 74.6 550.7 82.2 598.4 7.6 47.7 0.555 11.174 4.76 表2. 金安桥电厂#1机组工况一下试验数据 Table 3 Jin’anqiao power plant under the working condition of #1 unit 2 test dat 频率 (Hz) 频率扰动前 频率扰动后 变化量 响应时间(s) 稳定时间(s) 有功变化速率 (MW/s) 开度(%) 有功(MW) 开度(%) 有功(MW) 开度(%) 有功(MW) 50~50.2 74.6 551.5 67.2 500.5 7.4 51.1 0.983 65.3 1.18 50~49.8 74.3 548.2 81.9 597.5 7.6 49.3 0.779 79.4 1.11 表3. 金安桥电厂#1机组工况二下试验数据 图8. 金安桥电厂#1机组工况一试验曲线 楚穗直流换流站将电能输送至广东。因而进行小湾电厂功率上调600 MW，调节速率200 MW/MIN和功率下调600 MW，调节速率600 MW/MIN的系统小扰动，来验证金安桥水电站机组一次调频与AGC对电厂功率调节扰动的适应性及协调动作策略。 金安桥电厂AGC与一次调频的关系：机组在AGC指令不变的情况下，只要一次调频动作，机组能迅速响应一次调频动作到位，一次调频动作复归后，继续响应AGC指令；在一次调频首先动作后，AGC指令随即变化，机组有功功率实际响应AGC指令。机组在执行AGC设定值时不受一次调频功能的影响，出力变化是优先响应AGC指令。 在15:55~16:05期间：云南电网在异步运行后，小湾电厂以调节速率200 MW/MIN上调600 MW， 作为系统小扰动信号。从表4可以看出金安桥水电厂AGC与一次调频能够协调动作，使电网频率满足云南异步联网系统性试验方案的要求，其电网频率 ≤50 ± 0.11 Hz (稳态频率值)；从图10也可以看出，机组功率能够快速调节到位。 在16:55~17:05期间：小湾电厂以调节速率600 MW/MIN下调600 MW，以不同的速率作为系统的扰动信号。从表5以及图11可以看出，母线频率以及机组的功率都在正常范围内。 图9. 金安桥电厂#1机组工况二试验曲线 Table 4 Xiaowan raised 600 MW power plant power， adjust the rate of 200 MW/MI 测试量 最大值 最小值 最大值时间 最小值时间 频率(Hz) 50.07 49.95 15:57:08 15:55:00 P set (MW) 460.6 455.00 15:59:10 15:55:00 P 实际 (MW) 460.2 450.9 15:56:15 16:00:53 导叶开度(%) 62.8 62.34 15:55:00 15:57:21 表4. 小湾电厂功率上调600 MW，调节速率200 MW/MIN Table 5 Xiaowan power plant， power cut of 600 MW， regulate the rate of 600 MW/MI 测试量 最大值 最小值 最大值时间 最小值时间 频率(Hz) 50.03 49.89 16:59:53 16:57:22 P set (MW) 460.2 457.7 16:55:00 16:59:28 P 实际 (MW) 477.30 447.2 16:58:00 17:03:57 导叶开度(%) 64.69 61.83 16:57:54 17:01:52 表5. 小湾电厂功率下调600 MW，调节速率600 MW/MIN 图10. 小湾电厂功率上调600 MW，调节速率200 MW/MIN，金安桥#1机组功率曲线 图11. 小湾电厂功率下调600 MW，调节速率600 MW/MIN，金安桥#1机组功率曲线