提高机组一次调频响应的运行策略

王国红，陆登科

(徐州华润电力有限公司，江苏 徐州 221142)

提高机组一次调频响应的运行策略

王国红，陆登科

(徐州华润电力有限公司，江苏 徐州 221142)

为提高大容量电网一次调频增负荷要求的快速响应，通过对大容量机组厂用电负荷运行设备统计、分类、分析，按照设备运行性质和重要程度，提出“毫秒级切部分厂用电系统”运行策略，根据策略着重分析当高压电网对机组发出一次调频增负荷指令时，“毫秒级切部分厂用电系统”相关装置作出响应，快速切除对机组安全运行无影响的旋转容量，瞬时增加机组对电网输出功率的能力，满足电网一次调频要求。通过对江苏省内现有运行于高压电网机组厂用电运行方式进行统计、分析，提出“毫秒级切厂用电系统”方案及其推广性。

高压电网；一次调频；毫秒级切厂用电；快速响应

1 高压电网一次调频运行现状

一直以来电网的一次调频是运行发电机组的调频反馈回路对外界电网负载变化的快速调节过程，一般来说电网一次调频功能以整台机组作为控制对象。汽轮机快速响应外界负荷、频率的变化，锅炉跟随汽轮机的快速响应，满足汽轮机的要求。稳定运行的电力系统，当系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整有功出力减少频率偏差，维护电网运行稳定。由于电网中负荷快速的变动所引起的电网频率变化，需要网内运行机组的汽轮机调节系统、机组协调控制系统根据电网频率的变化情况，利用锅炉的蓄能，自动改变调门的开度，即改变发电机的功率，使之适应电网负荷的随机变动，来满足电网因负荷变化的一次调频过程。近几年由于新能源的快速发展，西电东送和北电南送等区外超长距离直流特高压并入江苏电网，江苏高压电网运行结构发生了巨大变化。当超高压直流发生闭锁切除时，电网将瞬时损失较大电源，电网频率将发生较大偏差，而用户对电能质量的要求却在不断提高，由于每个电力企业传统一次调频调节控制性能不同，对电网调频响应也不一样，新形势下省内500kV电网频率稳定性的问题越来越被重视。

2 毫秒级切厂用电策略分析

为了解决区外高压来电对现高压电网运行出现的新问题，防止区外超高压来电故障时影响电网安全运行，必须采取强制措施，保证故障发生瞬间电网频率在允许范围。一方面电网自动切除部分社会用电，防止电网拖垮，另一方面通过电网中运行的大机组快速响应调频要求，增加机组有功出力，快速弥补电网所缺失的电源。当系统有较大电能失去，电网频率发生较大偏差时，除了利用原有一次调频系统调节的措施外，新增“毫秒级切厂用电”系统，使电网中大容量机组瞬间切除部分厂用电容量，可以快速向电网增加部分有功电能，减少电网频率衰减，保障电网运行安全。

3 毫秒级切厂用电效果

3.1 毫秒级切负荷系统架构设置

毫秒级切负荷系统电站侧按三层架构设置：分别为切负荷控制中心站、切负荷控制子站以及终端用户负荷控制系统。终端用户负荷控制系统根据负荷性质分为三类：第一类是常规大用户的负荷终端，第二类是燃煤电厂可中断辅机设备负荷控制系统，第三类是其它电站可中断负荷控制系统。

3.2 毫秒级切负荷系统装置结构

电厂可中断辅机负荷控制系统采用主从式设计，分为控制主机和执行从机 ， 控制主机和执行从机之间通过单模光纤进行通信。其中控制主机采用双套配置， 执行从机采用单套配置，每个执行从机能同时与双套控制主机进行信息通信。装置结构图如图1所示。

为了防止两套主机与从机通信中断造成两套主机所统计计算的可切量不一致，两套主机之间进行光纤通信，实时交换数据，当两套主机和从机之间的光纤通道出现交叉中断造成统计的可切负荷量不一致时，通过取用交换数据，使得统计的负荷量一致，保证相同的可切负荷量上送到切负荷控制子站。控制主机和执行从机均按照标准化设计，每个控制主机最多能扩展12个执行从机，每个执行从机最多能监控10路可中断负荷，能跳10路负荷控制开关。整个系统最大控制能力为同时监控 12个可中断辅机负荷开关室，共120个可中断负载。

图1 装置结构图

表1 可切设备统计表

双套控制主机各通过一个2M 的E1电接口与上级切负荷子 站进行实时通信。双套控制主机还可通过以太网口，通过调度数据 网与省调D5000进行通信，上传电厂各个类型的可切负荷量和可切负荷总量。

3.3 毫秒级精准切厂用辅机过程

毫秒级切厂用电系统由监控系统、主机单元柜、从机单元柜三大设备组成。监控系统使接受电网调度中心指令，主机单元柜布置在网控室，主机柜与监控系统通过2M通道通信传输联接。在6kV开关室布置从机单元柜，从机柜经过光缆接受主机指令 。从机单元柜接受指令后，对可切设备发跳闸指令，切除可中断的辅机。过程如下：①执行从机采集计算各可中断辅机负荷的电气量，进行有功功率计算；控制主机汇集各执行从机的可切负荷量，计算电厂的可切负荷总量，把计算结果通过2M通道实时上送上级切负荷子站。在特高压直流发生闭锁情况下，实时接收上级子站的切负荷指令按照既定 原则切除相关负载。②控制从机设线路允切压板，投入则该线路可切，功率计入可切负荷量；退出该线路可切，功率不计入可切负荷量。

3.4 可切设备分析

通过对现有600WM及1000WM机组厂用电系统研究分析，其中输煤、卸煤、制浆、化水、除灰、雨水等辅助系统在机组正常运行短时切除10分钟，不影响机组正常运行，10分钟后系统根据要求亦可以逐步恢复至正常运行。以彭城电厂2台1000MW机组为例，可切设备如表1所示。

通过以上统计，一台机组在输煤、卸煤、制浆、化水、除灰、雨水等辅助系统全部运行时按照一运一备的使用原则，运行设备按80%额定出力，实际可切容量为5624kW。

3.5 毫秒级精准切厂用设备效果

我公司运行于500kV系统的百万机组在电网频率波动时可切旋转容量为0.55万kW，根据相关统计，通过对运行于500kV系统的省内各家电厂调研，全省各发电厂可切旋转容量为20万kW，按一条600万kW区外特高直流线路故障失电计算，全省毫秒级精准切厂用设备可调节电网频率0.033Hz，可以有效防止电网频率恶化。

4 结语

随着各区域电网联络不断加强，长距离区外来电并入省内电网，外来电源稳定性对本省电网的影响越来越大，加之高压电网稳定性也越来越受到重视，必须从内外采取多重措施保护电网，在电网出现事故情况下尽量减少对社会供电的影响，提高电网供电的可靠性。在传统主要依靠汽轮机完成机组一次调频调节电网负荷、频率的情况下，采用“毫秒级切厂用电系统”配合机组一次调频对电网频率进行调节，有效的保障了电网安全运行。

TM621

A

1671-0711（2017）05（上）-0099-02