浅析电厂的一次调频的优化

浅析电厂的一次调频的优化

胡孟李少波

(南京汽轮电机（集团）有限责任公司江苏南京210037)

摘要：火电厂主要由锅炉、汽机、发电机组成，同时电网在电厂中也是不可或缺的，火电厂的效益好坏与它们直接相关。随着DEH(DigitalElectricHydraulic)控制系统的出现使得一次调频越来越受重视，大容量发电机组一次调频有助于提高电能、电网频率的质量，是电网稳定送电的保障，同时发电机组的并网也与它息息相关。因此，电网的状态好坏与一次调频是分不开的。但在发电机组的实际运行中，各电厂的机组运行是一个不稳定因素，导致实际一次调频效果并不显著。

关键词：电厂；一次调频；优化

发电机侧的稳定运行依赖着一次调频动作的效果的好坏，运行人员对于频率的控制要把握在50Hz左右。我国电力系统对于频率有着严格的要求范围，超出范围的频率通常是由于锅炉侧的能源消耗度和发电机侧的用电度不平衡导致的，因此控制好电力系统的频率对于电厂的稳定运行意义重大。

1一次调频的基本工作原理

在发电机组的稳定运行状态下，电源和负载的功率应该是一个动态的平衡。这个动态平衡一旦发生变化，系统将改变发电系统的相应频率，随之改变的是电网频率的变动，近一步影响吸收有用的功率。在频率发生变化的同时，稳定运行中的发电机组也应该按照特性调整调门开度，改变功率输出，使机组恢复动态平衡的状态。快速地消除由于供电功率和负荷发生的变化导致的频率变化，能够有效地保证机组的安全稳定运行。具体情况如下图1:

2一次调频的三种运行方式

（1）DEH调频功能投入,CCS调频功能不投这种方式下的一次调频,因调频功率是加到DEH系统的目标值上,直接去动作调门,因此负荷响应很快。但由于CCS系统未投,其对DEH系统一次调频功能的作用是反向的,使机组参加一次调频的实际作用不大。相反,汽机调节阀的快速变化将会引起主汽压力、机组负荷和调节级压力的频繁变化,成为扰动CCS调节系统的一个很大因素；（2）CCS调频功能投入,DEH调频功能不投该方式下,修正机组负荷指令对CCS系统进行一次调频。但由于CCS系统对负荷偏差的响应是通过PID调节器调节后再去DEH

动作来达到改变负荷目的的,因此CCS方式下的一次调频负荷响应时间很慢,一般情况下很难能满足调频要求；（3）CCS+DEH调频功能投入在CCS+DEH调频功能投入的方式下,一方面由于DEH侧功率对转差响应较快；另一方面由于CCS侧具有对功率调节的跟踪调节作用,两侧的一次调频投入后,在转速变化的初期调节作用相迭加,调门变化速度大于纯DEH或CCS控制方式下的速度,功率变化时间缩小。随后由于CCS侧具有对功率的拉回作用,超调的功率被CCS迅速拉回,使功率能够很快的达到目标值,且不超调一定范围之内。这种方式下的负荷变化能够满足一次调频的要求,并且参数值变化不大。

3某电厂一次调频现状

某电厂机组一次调频的调节范围是统一的,设置的调频死区为额定转速与实际转速偏差的±3rpm；±12rpm转速偏差对负荷为±30MW,死区范围外机组转速每变化1rpm,对应负荷变化2MW,一次调频的负荷高低限为±20MW,某电厂机组一次调频实际运营的统计情况如下：

3.1#1机组一次调频

现在投入运营的方式为CCS+DEH,一次调频CCS和DEH信号统一,DEH系统的转速偏差在±5r/min内,调率为16MW/min,转速偏差在±5r/min外,调率为50MW/min。如果机组负荷达到300MW以上一次调频不再上调,若果180MW以下一次调频不再下调。#1机组经过技改后在调试时因一次调频投入后机组负荷波动大,对调节幅度重新设置,最大调节幅度为±10MW,由于DEH系统的一次调频做了速率限制,因此,#1机组一次调频在电网频率变化初期响应较慢。

3.2#2机组一次调频

现投运方式为CCS+DEH,一次调频DEH和CCS信号统一,技改后的调试阶段,一次调频对机组的稳定影响较大,DEH系统一次调频增加了单/多阀情况的判断和速率限制。转速偏差在±5r/min外,调节速率为7MW/min；转速偏差在±5r/min内,调节速率为5MW/min。同样,机组负荷在300MW以上一次调频不再上调,180MW以下一次调频不再下调。DEH系统上调时对时速限制,因此#2机组一次调频响应很慢,下调节幅度太小,因此调节效果不理想。

3.3#3机组一次调频

运方式为DEH,一次调频DEH和CCS的信号并非统一,DEH系统用转速偏差转化而来,而CCS系统通过电气输送频率的信号精度不一致,存在一定的偏差。DEH调频速率无限制,负荷在300MW以上一次调频不再上调,150MW以下一次调频不再下调。一次调频动作时,DEH迅速很快达到调节目标甚至超调,但由于CCS系统一次调频没有投入,机组负荷指令不跟踪调频负荷,CCS侧汽机主控调节会迅速将负荷拉回,因此尽管DEH系统一次调频投入,但一次调频调节能力十分有限。

3.4#4机组一次调频

现投运方式为CCS,一次调频DEH和CCS所用并非统一信号,情况同#3机,2004年对DEH系统改造后,因转速信号波动较大DEH并未投入一次调频,CCS系统对一次调频进行了限幅实际调节范围为±5MW,因此一次调频的调节幅度也不大,调节效果不好。

4一次调频功能优化的建议

调频投运的方式统一,机组都采用CCS+DEH的方式运行,一次调频从实际调节效果看,保证电网周波变化后机组负荷快速变化,又能够保证机组的平稳运行。将#1、#2机组DEH系统调频速率变化修改为无速率限制,目的是为了保证电网频率变化初期机组的响应速度,#2机组的单/多阀判断取消。将统一#3、#4机组CCS系统和DEH系统的一次调频所取信号,从DEH上取频差通过转换的功率值送入CCS系统。完善#3、#4机组CCS系统的一次调频功能。CCS系统一次调频信号加入机组负荷指令,一次调频的功率变化上应无速率限制CCS系统负荷指令,使CCS系统和DEH系统同步进行。

5结语

一次调频稳定的运行对电网有着重要的意义,保证了各个机组的稳定性和自身的调节特性,因此一次调频的调试不仅仅是参数的修改。一次调频的调试是一个长期的过程,我们通过努力使一次调频功能投运的更好。

参考文献：

[1]沈勇.电调机组一次调频存在的问题[J].新疆电力技术,2009(9):56-57.

[2]舒荣,许伟.云南电网水电机组一次调频存在问题的分析[J].云南电力技术,2007(8):88-89.