机组一次调频功能的与实现

机组一次调频功能的研究与实现 随着机组容量的不断增加和市场经济的进一步深入，电网的供电质量要求也越来越高，要求电网频率非常稳定，满足各用户的要求。随着计算机技术的应用，机组DEH由原来的液调方式改为电调方式，一次调频功能也由电调实现，虽然机组协调、AGC等功能投入运行，但由于一次调频功能一般为运行人员控制它的投切，致使大部分机组未投入，造成电网频率频繁超限。2002年4月29日青岛会议后，我省开始一次调频功能的恢复工作，6月3日青岛电厂＃2机组率先进行了一次调频试验，到现在为止，大部分电厂已经投入了一次调频功能，但也有部分电厂还没有完成该功能的恢复工作。基本思想一次调频功能是在电网由于机组或其他原因造成电网频率超限的情况下，单元机组利用锅炉蓄能，快速增减负荷，以弥补电网负荷缺口，保证电网安全、稳定。名词解释电网频率特性电网频率是一个频繁变化的参数，也是电网运行的重要监视参数。主要包括三部分：低频区为每天根据用户的生活习惯和作息时间而变化的部分，由计划运行的机组根据电网预测分配负荷，使系统负荷在发电机组之间实现经济分配；高频区是由于用电负荷较小随机变化而造成的，由AGC功能随时完成调整；另外是由于系统内机组跳闸或大用户发生跳闸时，电网频率发生瞬间变化，一般变化幅度较大，变化周期在10秒到2～3分钟之间，要求网上机组的负荷能够在允许的范围内快速地调整，以弥补网上的负荷缺口，保证电网频率的稳定，这就是一次调频功能要完成的任务。在液调机组中由液压系统的同步器根据机组的转速直接反应，为进一步提高机组的可控性和控制精度，现在的机组普遍采用电调系统，控制精度明显提高，机组的协调控制也具备了条件，其中一次调频作为DEH系统软件部分的一个功能之一，在前一段时间内被大家忽略一直未投入运行，造成电网频率频繁超限。转速不等率机组转速不等率(δ)：是指机组调节系统给定值不变的情况下，机组功率由0至额定值对应的转速变化量（Δn）与额定转速（n0）的比值，通常以百分数形式表示。（对承担基本负荷的机组,一般取其不等率大一些,以希望电网周波的变化对其功率的影响要小,保证机组在经济工况下长期运行;对承担尖峰负荷的机组,则不等率要小一些,在电网周波变化后希望多分担一点变动负荷）功率补偿量机组一次调频的功率补偿量(ΔP):是由机组转速不等率δ和电网频率偏差（可转换为转速偏差Δn）计算出来的，公式如下：其中：为额定转速。为机组的额定功率。例如：额定容量为=300MW的发电机，当转速偏差为Δn=-6转（电网频率偏差为Δf=-0.10HZ）时，该机组一次调频的功率补偿量ΔP：迟缓率机组的迟缓率：是指由于调速器、传动放大机构和配汽机构部件有磨擦、间隙等原因使输入信息与输出信息之间存在的迟缓现象，这种迟缓现象作用于调节系统使在一定的转速变化范围Δn，机组功率不变。迟缓率ε的计算公式如下：较ε窃=费(纺Δ岁n绝/洪)*100%氏其恰中环分为额定转速。调频死区筒机组一次调频陵频率死区，是私指系统在额定衰转速附近对转通速的不灵露敏区。为了在蔬电网频率变化柴较小的情况下色提高机组稳定妇性，一般在电皮调系统设置有钱频率死区。麦一次调频动态崖特性汉一次调频特性城是汽轮发电机惭组并网运行的墓基本特性之泼一就,向球它是指电网负轿荷变化引起电甜网的频率发生筛变化主后类,插杂机组供在虏康调节系统的作柿用下自动地增蚊加〈电网频率雾下降时〉或减校小稠(立疑电燕优网频率升高时省〉自身的功谊率音,专勺从而限制电网贿频率变化的特肺性。格典型调节系统漫的一次调频动向态特性拴纯转速调节系尚统：在电网周可波降低要求机绒组负荷立即增直加时，使高调妙门动态过开到覆一个较大的数魄值，然后关小纷到与要求功率阵相适应的稳态叙值蓄型.恢用高压缸多进赵的蒸汽量拖所阀色发出的功率来布补偿中、低压压缸功率增加的凯滞甜后龙,肚早以使机组整按个莲雹功率的增加接掌近于非再热机元组的特性。涝功频系统：当白电网周波突然误降低，需要增克加机组功率时三，高压调节阀粘在开始阶段增曾加的开度为正斧常应增加开度拥的两倍，其后殊随着功率的增俊加减小到正常结开度，由此补崭偿中、低压缸照的功率滞后，读提高再热机组晨的一次调频能骂力。等准恒功率系统改：该系统适应泳于带基本负荷始的机组，对周辞期较长的电网岔周波变化，机偏组的功率几乎奸保持不变，在样高频段，一次发调频作用取得卵主导地位，表蜂现为纯转速系碑统特性，这样银既可利用汽包服锅炉的蓄热参织与短期的一次妨调频，又可避课免对锅炉产生滩较大的扰动，忍保证机组在经恢济负荷下长期愈运行。寨控制策略比较绳分析遇在机组控制水形平达到一定的抽自动化水平后般，整个机组实梦现了协调控制籍，机组的负荷钞受电网或运行材人员的控制，废一次调频功能筒作为事故处理宫手段应该建立分机组协调控制活的基础之上，剥同时为保证机排组一次调频功扯能的完整性，指要求在机组不副在协调控制状纷态下，查由通DE虹H孕完成一次调频撒功能。馆DE习H逢调频方案牧方葬案北A非(掉见丝图顷1)幻一次调频作为续功率指令的校届正信号加入值到吼PI拿D仓的设定值苗端景,太通来过右PI挨D瓜控制运业行幅,百相应地调节汽钓轮机调门保证老机组实际负荷突等于经校正后抢的功率指令。但优点是频率偏晨差与机组负荷砖变化成一定关智系早,颤在机组运行的碧任何工况拥下市,炸一定的频率偏让差理论上产生奥同样幅度、速禽率的负荷变香化移,团有利于二次调瓶频功能的运行范。缺点方是患:住由于作为定值济校正信很号四,亩使得此种方式土必须在系统功态率回路投入的毅情况下才能起锡作斯用伸;论当汽轮机调门送控制柴从架DE星H载控低制桥(LOCA捧L蛋方顾式英)浇切换幸为叔CC荷S封控仅制排(REMOT缝E航方武式功)答后筝,DE庆H牙侧功率回路退古出运猜行娱,袖也就是此种方榜式的一次调频驼功能被禁止投以运驼;合由于经过调节单器敲,隆一次调频功能善的响应时间受险调节器的参数嘱控制。引方垒案陷B凑(兄见跃图揉2)柱一次调频作为教功率调节器输误出指令的校正什信航号农,昂经校正后的指纳令直接输出到扮阀门管理程榆序样,瞎保证机组调门德开度指惩令寸(巾指汽轮机的流逃量指雕令为)题等于经一次调赌频校正后的指屋令输出。优掘点挡:知1犬与以往老式的拦液调机组比谎较骑,腊两者具有相同绣的控制方式。白一次调频功能浅可以在功率回舒路解除的情况歇下正常投榜运测;街并且当汽轮机箱调门控制另从铃DE陷H糖系统控眯制棵(LOCA饮L钉方尘式类)烫切换倾为主CC乌S英系统控廉制英(鸭REMOTE旦方蓬式根)床后摩,DE壁H阳侧的一次调频盏功能仍可以起刮作用克。折2篇由于不经过调炮节诸器圾,帅一次调频功能穴的响应速度很弟快梳,锤基本上没有任泛何延时。缺帝点劫:秘因为频率偏差啊与机组调门流您量指淹令叉(里线性化校正的要开度指高令牛)游成一定关指系孙,凳在机组运行的升任何情况许下痰,乖一定的频率偏献差产生同样幅鞭度、速率的开阻度变化。但是泉对应于机组负零荷而液言旷,刻在机组运行的症不同情况奋下狠,糊一定的频率偏敲差会产生不同全幅度、速率的爪实际功率变系化喉,航不利于二次调览频功能对控制墓对象的性能把肯握。裁方煎案晶C屈(稿见鼻图厉3)百结底合荒A峰、筋B逃两种方案的优草点鹊,为功率回路投入摘时同方类案纽A擦,比功率回路解除浮时同方睛案练B子,刺在任何运行方碧式下均能投运劫一次调频功能集。寸CC煎S招系统的调频方炊案出方崇案姨A丛(不见猛图仪4)剖频率校正信号设加在经速率限丙制后的功率指甩令上后作为设肾定值输入仪到钳PI场D坏调节器护的北S君P某端。优渴点蛙:面频率或转速的蔑偏差与机组负坦荷变化成一定蒜关系。在机组调运行的任何情亲况撒下唐,眉一定的频将率据(杜或转照速晓)维偏差理论上产嘴生同样幅度、营速率的负荷变亡化。有利于二焦次调频功能的懂运行。缺佣点沫:扛由于作为设定凤值的校正信掩号怪,哭使得一次调频线功能必须滴在颂CC至S丧系统亡的挤PI桂D脾回路投入的情授况下才能起作佩用拾。讲1特当南CC胃S抄控制系统由于沫某种本身原因裁没投功率回路王时象,剖一次调频功能件不能投运睁。持2确由于经过调节隙器园,今一次调频功能望的响应时间受土调节器的参数杜控制。浩(2植)捏方缴案劝B崇(堆见练图侄4)涛频率校正信号狭直接加在功率旗指令上后再经问速率限制作为摄设定值输入监到纪PI担D站调节器阿的勉S狠P稼端。这种方式巧一般来说没有笛可取之处。速大率限制在校正盆运算的后馆面协,腥也就是候说希,蒸当机组稳定运爪行脚,AG舞C露或陶CC喇S凤指令没有变化苍时哗,鼓在速率限制的铃范围内一次调名频功能可以起辰作用。但吊是陆,挖当机组正处于蚂变负荷阶该段林(至机组投谷运冒AG费C惨后经常会出值现笛)秆,匠同方砖向蜜(纪加负荷过程中痒频率偏低或者猾减负荷过程中婆频率电高贴)君的一次调频功北能就被禁止了航。齿通过记对冠DE石H炊、皆CC界S波各种一次调频舞的分融析雨,烘合理的一次调议频方法应闻由尖CC喊S第系统的频率校轮正洁(笨调歇频泊)线功能猾及蛮DE值H币系统的调频功损能两部分一起由作用来完成。求系统因此衍生树出几种调频方虏式扬:址1)DE换H乐系统手动或阀弱位控制方式时驳的钥DE勺H虾一次调频功宫能繁,辉相当于以前同肢步器液调机组夸的一次调频功员能能,罢优点是负荷响超应速度很塑快旦,职但由于非线性而的阀门流量特革性及不同参数陶运行的工组况屈,贷静态上不能准剧确地达到参数恢指标的幅度要复求倚;油2)DE斧H束系统功率回路犯自动方式时杯的寇DE池H羊频率校总正卫(东调岭频拔)休功演能丢,赏优点是负荷响盟应速度畜快历,痰静态上也可以流达到参数指标饶的幅度要宽求缘,铲但是该状态不侄能参加机组抛的绣CC镰S投及秀AG心C拖调这节窑;历3)DE辛H毙系统在遥控方国式膛,锯汽机主控在手成动方式时目的广DE榜H埋一次调频功推能念,狡此时相当于方寒式颈1);劫4)DE励H吐系统在遥控方夫式桂,记汽机主控在调缸功方式时有的字CC存S邮频率校压正弦(宿调迫频臭)切功科能面,欢优点是可以达产到参数指标的械幅度要土求老,筝但负荷响应速办度椒慢志;劲5)AG斯C票方式剖时征CC童S筝频率校芒正刊(抛调竟频窜)济功谋能轨,很此时相当于方腾式鸡4赌)反。由欣于躺CC珠S员频率校型正彻(源调芒频障)究功能要通回过穗PI背D堪实雕现赏,虾如果机组调频陪速度不能满足康要煎求仪,研则在方议式温4柳)肢和方匙式狗5稠)旧时要结合方孝式妄1若)虫的弹DE灿H盏一次调频功争能青,辽以提高调频的斜响应速障度栗,危同时又保证参文数指标的寻幅度要求。声机组浴在蹄AG椒C妹或瓜CC分S央工况团时妥,违为了快速响应鞋调度负挂荷种,随基本不使用汽危机主控调压方鼻式牙,厕故该方式下一继次调频功能暂覆不要求。隶从大量试验来指看变：爽(1包)斥大部分参加试丹验的机组能在绳试验开始由后寺1鸽0幕～飘20康s提内负荷有明显币的变酷化醋;(2前)解由于中储式机册组的变负荷速伯率比较爸高英,膝故一次调频能言力普遍优于直柿吹式机制组肿;(3浪)辈机组容量越孩小遇,傻汽包容积越术大驴,落机组蓄热量所芳占比例越敲大吧,翁一次调频能力克越好。戚参数设置牲虹(悄与华北电网比肉较陡)不等率 有转速不等率是艘机组一次调频狂的主要指标之剖一，机组转速街不等率回为衰5域％。熔火电机组速度枪不等率一般扁为商4纸％糖～悉5章％。迟缓率雹具粗有误DE割H滴的机组迟缓率漏应小役于冲0.0制6表％，其它机组般应小捆于恳0.童1滴％林机组容晨量娃<100MW赠,含迟缓率要求小贩于右0.酸4锐％；机组容道量走100M笔W叼～溪200M涌W朋，迟缓率要求吉小乖于青0.脂2刑％；机组容编量号>200M仁W喘，迟缓率要求务小四于奇0.限1冒％。功率补偿量备负荷限制最大签为机组额定容逃量搞的壤±根5扬％抹额定负品荷登200M挺W彻及以下的火电俊机组，限制幅笔度不小于机组急额定坦负荷仇的蹲±1饼0彼％；额定负钟荷就22港0船～狂350M胞W被的火电机组，气限制幅度不小送于机组额定负膏荷谋的牛±弃8罪％；额定负计荷籍500M干W躁及以上的火电荣机组，限制幅番度不小于机组淘额定负荷满的匠±辰6查％联锅炉的响应能桶力是制约机组缓一次调频幅度股的主要因素，躬具有不同的结扮构形式与调节嘱系统的锅炉，策对不同变化速静度的汽轮机蒸给汽流量扰动的咐响应有所不同尽。如直流锅炉仍与汽包锅炉比域较，其蓄热能瞒力小的多，阀戒门开度扰动对荒主汽压的影响嫌快，而且幅度顿更大；另外，子采用机炉协调的控制系统与否政，对相同的蒸罚汽流量扰动造堆成的主汽压变瞎化是不一样的栏，有研究表明劲两者相差达两钓倍以上。因此波要设计某机组纯的一次调频动河态性或确定其鹿一次调频幅度寺，首先应获取的锅炉在主汽压富不超界的情况集下，能承受的削最大蒸汽流量润扰动，记供做诉Dmax(S录)娘,磁它是频率的函肠数，因为不同岭的变化速度的北蒸汽流量扰动耍，引起主汽压蹈变化的大小是叫不同的。死区 上机组一次调频捧的动作转速死您区为嫌：朵3000±赴6蛇转吐/耳分钟虾火电机组一次惑调频死区不大掩于托±r/min变负荷率湾机组增减负荷匪速度不低于额惰定容量付的沿3党％闹/疏分钟佩（算AG茅C伐功能投入时，概可采你用欢AG残C堂增减负荷速度法＋一次调频增君减负荷速度）无响应滞后时间杨机组一次调频际功能进入动作序区到机组实发耐功率发生相应傻变化的时间小睬于吹1袖5裂秒。灯当电网频率变传化达到一次调哀频动作值到机险组负荷开始变饼化所需的时间练为一次调频负联荷响应滞后时球间，应小石于午3干秒稳定时间无亏机组参与一次筝调频过程中，派在电网频率稳公定后，机组负筑荷达到稳定所躁需时间为一次絮调频稳定时间怒，应小兆于唇1mi纸n驱，机组协调控煮制系统获自动柴发电控制直（投AG赏C借）运行时，应湿剔除负荷指令根变化的因素。几点说明困如果机采组掩DE损