發(fā)電機組一次調頻動作不理想的原因分析與改進

毛 丹 諸粵珊

深圳市廣前電力有限公司 廣東 深圳 518054

1 一次調頻動作分析

2009年某±500 KV直流輸電線路單極跳閘，甩負荷接近1400 MW，電網頻率在8.5秒內從50.019 Hz降至49.842 Hz，其后出現2個峰值分別為49.948 Hz和49.924 Hz的衰減振蕩，最后電網頻率穩(wěn)定于49.919 Hz。本次電網頻率波動情況及各時間點的一次調頻調節(jié)量理論值見表1。以火電機組一次調頻按5%的轉速不等率設定，轉速死區(qū)為±2 r/min時，其一次調頻調節(jié)量理論值分別為4.99%MCR （機組額定有功出力）、0.75%MCR、1.71%MCR，最后穩(wěn)定于1.91%MCR。事件發(fā)生時，電網直調機組一次調頻雖有動作，但機組一次調頻量明顯不足。

2 機組一次調頻動作不理想的原因分析

由表1可見，本次電網頻率波動要求對應的機組一次調頻調節(jié)量的最大值應為4.99%MCR，但從本次電網內各機組的一次調頻動作來看，與這個頻率最低點對應的機組一次調頻峰值遠未達到該理論值，達到理論值40%的機組也僅有少數，引起機組一次調頻調節(jié)量不足的主要原因有：

表1 某±500 KV直流輸電線路單極跳閘后電網頻差及一次調頻調節(jié)量理論值對照表

1）機組側檢測到的實際電網頻率變化值與調度側檢測到的電網頻率變化值不同；

2）機組負荷已達上限，機組向上無一次調頻調節(jié)裕量；

3）機組采用純滑壓方式運行，汽機調門已全開，機組向上無一次調頻調節(jié)裕量；

4）機組正在進行減負荷操作，機組一次調頻作用被抵消；

5）機組出現負荷增閉鎖或相關閉鎖條件，機組無法加負荷；

6）機組僅CCS或DEH單側投入一次調頻，一次調頻動作幅度和動作速度沒有達到要求；

7）機組一次調頻動作死區(qū)設置大于2 r/min；一次調頻調節(jié)量目標值本身不足；

8）機組一次調頻補償調節(jié)量函數輸出值比相關標準要求??；

9）機組一次調頻動作下限設置過高，機組一次調頻功能未能正常起作用；

10）機組一次調頻設定值受速率限制，短時間內一次調頻調節(jié)量無法達到一次調頻調節(jié)量目標值；

11）機組采用汽機跟隨方式運行，機組一次調頻作用被調節(jié)作用抵消；

12）機組調節(jié)參數整定不合適，系統本身出現振蕩，造成一次調頻校正不穩(wěn)；

13）部分機組僅傳送了一個一次調頻投入信號到調度中心，而實際并未投入一次調頻功能。

3 機組一次調頻技術規(guī)范及改進

3.1 一次調頻技術性能規(guī)范要求

機組在整改調試中的主要技術標準按照 《廣東電力系統一次調頻運行管理規(guī)定》進行相關調試：

1）機組一次調頻動作死區(qū)和調頻調節(jié)參數按照如下設置：火電機組轉速不等率不高于5%，一次調頻死區(qū)不大于±2 r/min（±0.033 Hz），單機容量為500 MW及以上的火電機組，負荷變化限制幅度不小于±6%MCR，單機容量為200 MW～500 MW的火電機組，負荷變化限制幅度不小于±8%MCR，單機容量為200 MW及以下的火電機組，負荷變化限制幅度不小于±10%MCR?；痣姍C組一次調頻調節(jié)量設置要求如表2所示。

2）機組負荷在60%MCR及以上時，一次調頻目標值按本節(jié)1）所計算出的目標值進行100%校正；機組負荷低于60%MCR時，其一次調頻目標值按本節(jié)1）所計算出的目標值乘以校正系數K進行一次調頻校正，其校正系數K：

其中，Pt—機前壓力；P0—機前壓力額定值；

表2 火電機組轉速差（頻差）與負荷調節(jié)量關系

3）當電網頻率變化達到一次調頻動作值到機組負荷開始變化所需的時間，為一次調頻的響應滯后時間，應≤3秒；機組參與一次調頻過程中，在電網頻率穩(wěn)定后，機組負荷達到穩(wěn)定所需的時間，為一次調頻穩(wěn)定時間，應＜60秒。

4）在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始的60秒內，機組實際出力與響應目標偏差的平均值應在理論計算的調整幅度的±8%內。

5）在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時，開始時的15秒內機組出力實際調節(jié)量應達到△P（△f，t）理論最大值的 60%以上，其中：

式中，△r：電網頻率變化超過一次調頻死區(qū)，扣除死區(qū)的一次調頻轉速差；

MCR：機組額定有功出力；

Ne：機組額定轉速；

Kc：機組速度不等率；

│△P│≤規(guī)定的機組參與一次調頻負荷最大調整幅度設定值。

3.2 機組一次調頻性能的改進要求

1）采用數字電液調節(jié)（DEH）的機組，一次調頻功能應由DEH實現，要求采取將頻差信號疊加在汽輪機調速汽門指令處的設計方法。采用分散控制系統（DCS），具有機組協調控制（CCS）和自動發(fā)電控制（AGC）功能的機組，應在CCS中投入頻率校正回路，即當機組工作在CCS或AGC方式時，由DEH、DCS共同完成一次調頻功能,一次調頻功能應隨協調控制同時投入。

2）對于投入AGC功能的機組，在電網頻率超出50±0.05 Hz時，應能暫時閉鎖不利于頻率恢復的AGC指令，直到機組一次調頻作用結束或暫停時間超過45秒。

3）機組一次調頻動作的有效范圍為機組并網后至機組額定負荷。機組并網后，DEH側一次調頻回路能自動投入；CCS投入自動后，CCS側一次調頻回路能自動投入。因機組工況異?；蛱厥庑枰枰顺鲆淮握{頻功能時，需要及時向調度提出申請或向調度報告，并得到調度的許可。

4）各機組增加保證一次調頻作用效果的控制回路：

（1）機組AGC或機組就地改變機組負荷目標值進行加減負荷操作時，機組一次調頻動作方向與機組加減負荷方向相反時，暫停機組作反方向的負荷變化，直到機組一次調頻作用結束；

（2）機組應避免汽輪機調門全開的純滑壓運行方式；機組投入滑壓方式運行時，滑壓曲線的設置應保證機組有足夠的一次調頻裕量；

（3）糾正機組以汽機跟隨方式運行的協調控制模式；對于長期以鍋爐跟隨方式運行的機組，要求增加保證一次調頻動作速度和動作幅度的控制回路；

5）一次調頻的負荷校正作用原則上不進行速率限制，如有必要可進行延時處理，從一次調頻的負荷調節(jié)目標函數至汽輪機調門動作的一次調頻動作速率不低于50%MCR/min。

6）新機組投產前和現役機組完成大、小修后，必須進行機組一次調頻功能維護調整，并進行強制性的一次調頻性能測試工作。

4 結束語

電網頻率波動事件再次表明，發(fā)電機組是電力系統的重要組成部分，電網的安全穩(wěn)定與機組的自動控制系統密切相關。如果這次事件甩負荷再大一些，機組的一次調頻都沒有動作，頻率下降幅度會更大，若頻率超過了機組的低頻切機定值，機組與系統自動解列，系統頻率則進一步下降，引起更多機組切機，將引起系統的瓦解和崩潰。發(fā)電機組一次調頻的正確投入，需要加強對機組調速系統的管理，形成有效的管理機制，確保機組一次調頻功能滿足系統要求。

［1］陳亮，陳慧坤.廣東電網發(fā)電機組一次調頻性能分析［J］.廣東電力，2008，（08）：8-12.

[2］黃甦，鄭航林.一次調頻控制策略的優(yōu)化［J］.熱力發(fā)電，2008，（09）：71-74.