一次调频性能的改进

印琪民

（华能上海石洞口第一电厂，上海 210000）

一次调频性能的改进

印琪民

（华能上海石洞口第一电厂，上海 210000）

本文结合实际情况，介绍了一次调频原理以及改进方法。

一次调频；协调控制； DEH

随着超高压输送电技术不断发展及发电机组单机容量不断增大，一次调频的作用越发重要。

1 一次调频的原理

由于电能是无法储存的，所以发电与用电之间的平衡就显得非常重要，而电网频率正是反映这一状况的重要指标。我国电网的额定频率为50Hz，如果电网频率高于50Hz，说明发电量高于用电量，反之，则说明发电量低于需要的电量。一次调频的基本原理就是机组直接接受电网频率的偏差信号，通过改变机组的实际负荷，达到稳定电网频率的目的。

大型燃煤发电机组的一次调频功能一般分别设置在DEH和CCS侧。控制原理如图1所示。当电网频率出现偏差时，DEH按比例快速变化汽机调门开度，使机组负荷最快速度变化到一次调频的要求值附近。但由于一次调频的变负荷要求换算成调门开度变化存在着一定的偏差，而且一般采用开环控制，所以DEH实际一次调频的负荷响应和一次调频的负荷要求是有偏差的，而且机组的蓄热只能维护一段时间，如果锅炉的热负荷不变，即使汽机调门不变化，后期发电功率又回到原值。所以CCS把一次调频的负荷要求叠加在原负荷指令上，一方面使调门的动作与DEH侧的一次调频保持一致，防止CCS出现与DEH动作相反的调节作用，使发电功率达到一次调频的要求值，并按一次调频的要求保持发电功率。另外改变锅炉指令，使锅炉与汽机在能量上保持平衡。一次调频的作用应该是在短时间内保持用电与供电的平衡，减小电网频率变化，最终的用电与供电平衡应由AGC功能完成，使电网频率稳定在50Hz。

一次调频的主要性能指标包括一次调频死区、一次调频速度变动率、机组一次调频最大幅度。

2 一次调频的改进

图1 燃煤发电机组一次频率控制原理图

影响一次调频的性能的原因有很多方面。根据多次的一次调频试验以及实际运行中一次调频动作情况，为了满足电网的新要求，在目前机组控制系统的基础上，对DEH和CCS的逻辑进行了修改和完善。

2.1 信号源的选择

由于机组并网后，汽轮机转速与电网频率是一致的，因此在DEH中普遍使用汽机转速信号代表电网频率。但是在实际应用中发现由于转速信号存在测量及精度的误差，采用转速信号与频率信号负荷实际变动差异如图2所示。从图2中可以看出如果采用频率信号的话负荷的变动是线性连续的，在偏差超过±0.033Hz（2转）就开始响应，在偏差超过±0.153Hz（9.2转）达到6%的额定功率；如果采用转速信号的话负荷的变动是阶跃式的，且在偏差达到±0.05Hz（3转）才开始响应，在偏差超过±0.167Hz（10转）才达到6%的额定功率。因此我厂现将DEH侧用于一次调频的信号由主机转速信号改为了频率信号。一次调频的正确动作次数得到了提高。

图2 一次调频变负荷要求值与转速/频率的关系

2.2 压力拉回回路改进

图3为某次一次调频实际动作情况，此次动作未能达到动作要求，经过数据分析发现当频率突降至最低点时主蒸汽压力与设定值偏差过大为0.37MPa，为保证主汽压的稳定性，在CCS控制逻辑中压力拉回回路的作用下，此时TM不控负荷而改控主蒸汽压力， 造成TM指令不开反关，从而影响了实际负荷对指令负荷的响应。

图3 实际一次调频动作图

因此对压力拉回回路逻辑进行了修改，增加了进压力拉回回路的压力限值自适应功能。当一次调频动作时将限制适当放大，从而使一次调频能力可以进一步提升。

2.3 TM控制回路改进

图4为进行一次调频试验时的曲线图。从图中可以看出当模拟频率为49.9Hz时，此时DEH开大高调门加负荷，同步的CCS侧也应该进行相应加负荷动作。但是由于TM的指令和DEH返回给DCS的负荷参考偏差超过了设定值，造成TM发出关调门指令至DEH，造成了反向调节。

针对这种情况，我们对TM逻辑进行了修改，增加与DEH负荷参考偏差设定值的自适应功能。当一次调频正向动作时将偏差适当放大，防止反向调节，从而使一次调频动作更加精准。

图4 一次调频试验曲线

2.4 一次风机逻辑的改进

当一次调频动作时，一般通过迅速进行增大或关小调门来进行迅速响应，但后续由于锅炉蓄热能力会影响一次调频的效果，因此当一次调频动作时，通过适当改变一次风压的设定值来迅速调节进入锅炉的燃料量，从而提高一次调频性能。

3 一次调频试验

根据电网的要求，在一次调频相关逻辑修改后进行了一次调频的相关试验。进行了280MW、200MW和160MW三个负荷段的分别进行了模拟频差±0.0677Hz和±0.1Hz的单DEH和DEH+CCS的试验，实验结果如表1、2、3。

表1 160MW试验数据

表2 200MW试验数据

表3 280MW试验数据

从试验数据看出，一次调频动作时功率的变化时间有快有慢，这主要取决于当时机组的蓄热情况，但基本在15秒内能达到要求的目标值。

4 结语

经过改进和调试，机组一次调频性能有了较大提高，基本达到上海电网的要求，同时也消除了对机组运行不利的因素，实现了既能充分发挥出机组的调频性能，又能保证机组安全稳定运行的目标。

[1]火力发电机组一次调频试验及性能验收导则 .GB/T30370-2013.

[2]火力发电机组一次调频试验试验导则, Q/GDW669-2011.

[3]华东电网并网运行管理实施细则（试行）.

TM621

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1671-0711（2017）03（上）-0024-03