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摘要：随着跨区域超高压电网的逐步建成，局部电力波动都会对大电网造成影响，使得庞大繁复的电网安全稳定运行备受考验。针对水电来说，一次调频控制系统是水电机组中的关键控制部分。通过引进一次调频控制系统，有效避免机组频率的过大波动，同时也保障了机组甩负荷以及短路情形下的安全可控。由此可见，健全一次调频控制系统对于电网和电厂运行都是极为有利的，具体如何完善机组一次调频控制系统功能的思路与对策也是一项值得不断探索和关注的课题。
关键词：水电机组；一次调频控制系统；功能；对策
在水电机组控制系统内部，由于水轮发电机不断波动的机组频率需要得到随时不断的调整，这个调节过程既优化机组本身性能又保障电网频率安全稳定，所以一次调频控制系统的地位显得尤为关键。大型水电机组一旦突发跳闸故障或者机组短路故障，不加以控制调节，则会引起较大安全事故，甚至可能会伤害到人员安全[1]。目前亟待完善水电机组一次调频控制系统原有的系统运行功能，从而进一步保障机组与电网安全稳定运行。
一、水电机组一次调频控制系统的技术特征
（一）水电机组一次调频控制系统的特征及功能
对于水电机组而言，一次调频控制系统的功能就在于保持稳定与平衡的电网运行功率，从而对于频繁增减的系统有功功率需要借助自动化方式加以有效控制，以便于应对频繁改变的系统外界负荷波动[2]。由此可见，一次调频控制系统主要借助信息科技手段用于实现自动化的频率偏差纠正，确保整个水电机组可以始终维持平稳的机组运行状态。
（二）水电机组一次调频控制系统的重要性
技术人员如果未能做到关注机组调频功能，则会导致波动较为频繁的电网频率现象产生。在某些情况下，机组自动控制系统不能完全匹配调速器现有的设计方式，将会造成无法顺利投入电网运行。水电机组必须通过加强一次调频控制系统的完善来杜绝频繁性的机组负荷波动[3]。
从当前的现状来看，各地都在逐步建成较大规模的新型水电机组，并且正在逐步引进远距离与超高压的机组输电模式。但是与此同时，日益复杂化的水电机组构造客观上将会造成频繁产生的水电机组故障。在情形严重时，整个水电机组都可能会呈现跳闸的状态，并且威胁到操作人员本身的安全。通过引进一次调频控制的方式，技术人员对于显著的电网频率波动情况即可做到全面进行消除，确保达到最大化的机组运行效益。
二、完善一次调频控制系统功能的具体对策
水轮发电机组一次调频试验主要包含调速器机频测频回路校准、调速系统永态转差率测试、调速系统固有频率死区测试、调速系统一次调频死区测试、一次调频负荷调节参数选择、一次调频负荷调节时间测试、一次调频负荷限制幅度测试以及一次调频跟踪电网响应测试。对于不同型号以及不同种类的水电机组来讲，调频控制系统也应当体现差异性。一次调频控制系统能否达到最佳的系统运行效能，其直接决定于调频控制系统现有的自动控制模式。通过运用自动化的手段来控制现有的系统运行模式，该措施可以显著优化调频控制系统的各项基本控制功能，确保调频控制系统可以成为必要的机组辅助运行设施。具体对于水电机组的全过程运行控制而言，完善一次调频控制系统主要涉及如下的改进对策：
（一）引进非线性的反馈环节
对于一次调频负荷调节参数选择以及一次调频负荷限制幅度测试而言，目前已经能够运用非线性反馈的技术手段来实现灵活的机组负荷调节。运用开度闭环控制的措施可以达到较好的机组调节效果，尤其是针对水电机组而言。但是实际上，开度闭环控制模式本身并不包含实时性的机组运行反馈，因此必须能够予以适当调整与优化。运用非线性反馈的方式来完善目前现存的开度闭环控制，确保在根源上消除了非线性的调频曲线缺陷[4]。由此可见，运用非线性的系统反馈方式可以体现最佳的调频系统控制效果。
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针对水电机组如果能做到成功引进非线性反馈的重要系统运行环节，那么还能保证达到较好的系统运行效益，对于非线性的一次调频曲线特征进行了有效的修正。在此基础上，水电机组应当能够维持最佳的一次调频性能，并且还可以保证迅速响应不断波动的机组电网频率。因此相比于功率闭环控制的传统方式而言，建立在功率开环控制前提下的全新机组控制模式可以消除机组速动性与机组稳定性之间的差异与冲突，显著优化水电机组效能。
（二）运用闭环调节的方式来控制机组运行
作为闭环控制系统中的典型模式而言，AGC的系统控制模式主要体现在灵活控制现有的系统运行功率，并且运用自动化的方式来实现最佳的系统控制效果。在水电机组的某些运行阶段中，机组的真实运行功率有可能会偏离最佳的机组功率值，因此就需要立即予以修正[5]。在调节系统的辅助下，机组真实功率与既定功率之间可以维持较好的吻合性，进而体现了闭环调节系统的显著优势。
此外，在闭环调节控制的领域引进AGC模式还可以维持原有的系统功率稳态值，对于既定的功率稳态值不会进行任何的改变。从本质上讲，AGC控制模式可以预先设置系统扰动量，然后据此达到灵活调整目前电网频率的效果。在闭环控制与闭环调节的过程中，技术人员应当确保随时关注现有的动态响应速度，确保整个水电机组能始终维持最佳的系统响应状态，确保运用动态响应的方式来改造机组一次调频的模式。
（三）优化系统调速器现有的功能
功率闭环控制虽然具有显著的技术优势，但是很易受到系统水轮机、电液随动放大以及系统发电机导致的机组运行影响。在一次调频控制系统的内部，系统调速器可以实现针对机组目前功率值的有效监管与控制，确保机组目标功率与现有的功率值呈现最大的吻合程度。因此可见，系统调速器对于一次调频控制系统具有明显的重要意义。目前各地对于水电机组通过引进闭环控制与闭环调节的技术措施，应当能做到在根本上避免出现频率偏差，或者由于外界因素因此导致限制了一次调频系统固有的性能发挥。
经过上述的分析可见，一次调频控制系统对于整个水电机组起到不可忽视的机组控制作用。近些年以来，各地针对现存的水电机组都在逐步进行改造与优化，其中关键在于优化原有的机组运行模式[6]。一次调频控制系统具有灵活调整水电机组各个阶段功率的效果，因此必须能够受到技术人员的关注。同时，技术人员针对目前广泛运用的一次调频控制模式也要不断进行优化。
结束语：
一次调频控制系统的基本功能在于维持稳定与平衡的水电机组功率，并且对于减少或者增多的机组有功功率可以实现自动控制的目的。水电机组本身具有复杂性较强的机组整体构造，因而客观上体现了一次调频控制系统的重要价值。但是截止目前，很多地区现有的水电机组并未能配备完整的一次调频控制系统，或者现存的一次调频控制系统无法实现最佳的系统运行效益。在此前提下，目前关于改造与优化水电机组性能必须能够全面关注一次调频控制系统，运用科学手段来完善调频控制功能。
参考文献：
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[6]张江滨,李华,谢辉平.水电机组一次调频控制系统分析与功能完善[J].水力发电学报,2012,28(06):206-213.
论文作者:刘卓娅1, 代娇娇2
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/19
标签：机组论文; 控制系统论文; 水电论文; 闭环论文; 系统论文; 功率论文; 电网论文; 《当代电力文化》2019年第09期论文;