任宇鵬

[摘 要]介紹了牡丹江第二發(fā)電廠#7機組機組一次調(diào)頻控制邏輯和參數(shù)設(shè)置。

[關(guān)鍵詞]一次調(diào)頻 CCS DEH

[中圖分類號]TP622[文獻標識碼]A[文章編號]1007-9416(2009)11-0068-02

引言

牡丹江第二發(fā)電廠#7機組為國產(chǎn)燃煤機組,DCS系統(tǒng)于2001年采用上海新華公司的XDPS-400型分散控制系統(tǒng)進行了一體化改造,功能包括MCS、FSSS、DEH、SCS、DAS等子系統(tǒng)的所有功能。機組一次調(diào)頻功能是指當電網(wǎng)頻率超出規(guī)定的正常范圍后,電網(wǎng)頻率的變化將使電網(wǎng)中參與一次調(diào)頻的各機組調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化自動地增加或減小機組的功率,從而達到新的平衡,并且將電網(wǎng)頻率的變化限制在一定的范圍內(nèi)。#7機組由于邏輯設(shè)計不合理及CCS系統(tǒng)沒有一次調(diào)頻功能,本次改造前一次調(diào)頻功能沒有正常投入。

1 一次調(diào)頻主要技術(shù)指標

一次調(diào)頻的主要技術(shù)指標有:轉(zhuǎn)速不等率、調(diào)頻死區(qū)、調(diào)頻負荷范圍。一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速不等率定義為:δ=(nmax-nmin) ╱n0×100%。式中nmax、nmin為機組空負荷、滿負荷對應(yīng)的速度,r/min;n0為機組額定轉(zhuǎn)速,r/min。轉(zhuǎn)速不等率δ是反映機組調(diào)頻能力的重要指標,既反映了機組一次調(diào)頻能力的強弱,又表明了穩(wěn)定性的好壞。轉(zhuǎn)速不等率δ越大,調(diào)頻能力越小,機組運行越穩(wěn)定;轉(zhuǎn)速不等率δ越小,機組對電網(wǎng)的調(diào)頻能力越強,但機組運行的穩(wěn)定性差。調(diào)頻死區(qū)的設(shè)置主要是為了防止電網(wǎng)頻率在小范圍內(nèi)波動時汽機調(diào)門的不必要的頻繁動作。另外,為了保持一次調(diào)頻時機組的穩(wěn)定和機組的實際調(diào)頻能力及設(shè)備的安全,還需要對調(diào)頻負荷進行限幅,防止一次調(diào)頻動作時機組出現(xiàn)過負荷的情況。一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)死區(qū)設(shè)置為:±2r/min;轉(zhuǎn)速不等率δ為:5%;一次調(diào)頻的最大功率為:額定功率的8%即±16MW;一次調(diào)頻負荷響應(yīng)滯后時間:1秒。

2一次調(diào)頻的的實現(xiàn)方法

牡丹江第二發(fā)電廠#7機組在DEH系統(tǒng)設(shè)計有一次調(diào)頻功能,因電網(wǎng)頻率信號的精度較低,故一般取汽輪機轉(zhuǎn)速作為被調(diào)節(jié)量。

2.1 DEH系統(tǒng)一次調(diào)頻

DEH系統(tǒng)一次調(diào)頻控制邏輯圖如圖1所示,F1(X)為頻差——調(diào)頻負荷特性曲線。F2(X)為電網(wǎng)頻率低于50Hz時機組的實際功率——最大調(diào)頻負荷曲線,其作用是用來限制負荷大于180MW時的向上調(diào)頻負荷。F3(X)為電網(wǎng)頻率高于50Hz時機組的實際功率——最大調(diào)頻負荷曲線,其作用是限制負荷小于140MW時的向下調(diào)頻負荷。一次調(diào)頻時頻差對應(yīng)的負荷經(jīng)限速率(50MW/min)后與負荷給定值疊加,經(jīng)功率回路、調(diào)節(jié)級壓力回路和閥門管理程序的修正后作為汽輪機調(diào)門的開度指令,控制調(diào)節(jié)閥的開度改變機組負荷,直到電網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。DEH系統(tǒng)一次調(diào)頻的優(yōu)點是動作迅速,缺點是調(diào)節(jié)品質(zhì)較差。如果DEH系統(tǒng)功率回路和調(diào)節(jié)級壓力回路沒有投入,則一次調(diào)頻為純比例調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)結(jié)果與機組運行參數(shù)及調(diào)門的流量特性有關(guān),實際負荷的變化與調(diào)頻負荷目標值必然會存在一定偏差,為此我們又增加了功率回路未投入時調(diào)頻負荷特性曲線(見圖1)。

2.2 CCS系統(tǒng)一次調(diào)頻

CCS系統(tǒng)沒有一次調(diào)頻控制,根據(jù)機組運行要求增加一次調(diào)頻,在一次調(diào)頻的投入方式上作了如下設(shè)計:在DEH操作中設(shè)置“一次調(diào)頻”按鈕,機組并網(wǎng)穩(wěn)定運行后由操作員投入一次調(diào)頻功能,此時如CCS為自動方式,則CCS側(cè)一次調(diào)頻功能自動投入。邏輯圖如圖3所示。在CCS自動的情況下CCS系統(tǒng)一次調(diào)頻才能投入,調(diào)頻負荷與來自AGC給定或操作員給定的機組目標負荷分別經(jīng)限速率(30MW/min)后疊加,再經(jīng)過高、低限幅后作為機組負荷給定值,分別送汽機主控制器和鍋爐主控制器,汽機主控制器輸出指令控制汽輪機負荷,鍋爐主控制器調(diào)整燃料和風量維持主汽壓力等參數(shù)的穩(wěn)定。圖2中F1(X)、F2(X)、F3(X)的作用與參數(shù)和DEH側(cè)完全相同,不同之處在于CCS系統(tǒng)中一次調(diào)頻負荷的計算是以機組目標負荷為參考基準,而DEH中一次調(diào)頻負荷的計算是以實際負荷為參考基準。CCS系統(tǒng)一次調(diào)頻的優(yōu)點是機組運行較穩(wěn)定,但對調(diào)頻負荷的響應(yīng)較慢,不能快速響應(yīng)電網(wǎng)頻率的變化(見圖2)。

3 一次調(diào)頻功能試驗

如圖3b所示,在CCS系統(tǒng)單側(cè)投入一次調(diào)頻,此時機組CSS投入,機組目標負荷不變,DEH處于遙控方式,汽輪機采用單閥控制,負荷180MW。在DCS工程師站設(shè)置汽輪機轉(zhuǎn)速為3014 r/min,頻差對應(yīng)的調(diào)頻負荷為-16MW。當頻率變化時,機組功率由180MW緩慢的降低,4分鐘后穩(wěn)定在164 MW,在此過程中主汽壓由15Mpa升高到15.27Mpa。從曲線可看出:這種方式對一次調(diào)頻的響應(yīng)速率較慢,但主汽壓的變化較平緩(見圖3)。

如圖3c所示,在DEH系統(tǒng)和CCS系統(tǒng)同時投入一次調(diào)頻,機組處于CCS方式運行,負荷160 MW,在DCS工程師站設(shè)置汽輪機轉(zhuǎn)速為2986 r/min,即加入-14 r/min轉(zhuǎn)速的階躍擾動,此時頻差對應(yīng)的功率為+16 MW。當頻率變化時,。機組功率由160MW開始上升,2.5分鐘后穩(wěn)定在176 MW,在此過程中主汽壓由15.0Mpa下降到14.7Mpa。

由上述實驗結(jié)果可看出:DEH側(cè)一次調(diào)頻方式動作時間最短,但有一定的超調(diào),在功率回路沒投入時還存在一定的負荷偏差;CCS側(cè)一次調(diào)頻方式動作時間最長,負荷變化較緩慢,主汽壓較穩(wěn)定;“CCS+DEH”方式一次調(diào)頻具有以上兩種方式的優(yōu)點,一次調(diào)頻響應(yīng)迅速,機組主汽壓較穩(wěn)定。

4結(jié)語

從投入一次調(diào)頻功能近運行情況來看,一次調(diào)頻不會對機組的運行產(chǎn)生很大的安全影響,一次調(diào)頻的投入對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定具有重要意義,其帶來明顯的社會效益不可估量。