水电机组调速系统控制模式及稳定性研究

目前，水电机组功率调节方式多为每台机组PLC接受AGC程序（或运行人员）下发的负荷设定值，PLC程序根据机组当前有功实发值和有功设定值进行计算，通过脉冲调节的方式发送增（减）有功信号至调速器系统，调速器根据收到的增减信号调节导叶开度以最终实现负荷调节。脉冲调节的不足之处在于设定调节速度过快则功率反调和超调均较大，设定调节速度过慢则调节时间过长，无法满足要求，脉冲调节时为了避开功率反调或超调，一般设定5秒钟左右一个脉冲，使AGC调节速率无法达到考核要求。因此，通过对水电机组控制模式和功率调节稳定性进行分析，以及对相关参数及影响因素的分析，进行水电机组功率调节特性的研究，以试验数据及仿真情况为依据，提出水电机组控制模式改造方案，提高功率调节速率，消除功率反调和超调，优化水轮发电机组功率调节性能，进一步推进水电机组机网协调工作，对电网及水电机组安全、稳定、经济运行是十分有意义的。

水电机组受自然条件的限制，常有较长的压力引水管道。管道长，水流惯性大，导水机构动作时会在压力管道内引起水击作用。而水击作用通常是与导水机构的调节作用相反。例如，需要降低机组有功，导水机构关闭，使机组输入能量与输出功率减小，但此时产生的水击会在一段时间内是机组功率增加并部分抵消导水机构的调节作用，这种反调节作用将严重地影响水轮机调节系统的调节品质。另外，水轮机在调节有功过程中常伴有超调现象，超调可通过优化控制参数的方式减弱或消除。

调速器根据收到的增减信号调节导叶开度以最终实现负荷调节，这种控制模式称之为开度模式。

当开度调节模式应用于具有长引水管道的水轮发电机组时，常带有较大的有功反调和有功超调，且常出现功率调节稳定后，由于引水管道内水压波动造成的有功波动情况，开度模式应对小负荷偏差的调节能力较差。因此，有必要针对水电机组控制模式和功率调节稳定性进行分析，并提出优化改造方案，提高功率调节速率，消除功率反调和超调，优化水轮发电机组功率调节性能。