火電機(jī)組一次調(diào)頻講解

1、火電機(jī)組一次調(diào)頻火電機(jī)組一次調(diào)頻1 概述 電網(wǎng)的調(diào)頻包含三個(gè)概念：自然調(diào)頻、一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。自然調(diào)頻和一次調(diào)頻構(gòu)成了電網(wǎng)的調(diào)頻特性，它決定著電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。 1.1 自然調(diào)頻 自然調(diào)頻是電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)調(diào)頻特性，其特點(diǎn)是利用電網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)慣量的蓄能，首先承擔(dān)電網(wǎng)負(fù)荷的變化。在這一過(guò)程中，電網(wǎng)頻率偏差將隨時(shí)間逐漸增大。自然調(diào)頻的過(guò)程是自然完成的，不需要任何調(diào)整手段，其響應(yīng)時(shí)間約為零點(diǎn)幾秒。 雖然龐大的旋轉(zhuǎn)慣量有穩(wěn)頻作用，但它卻不能取代一次調(diào)頻，由一次調(diào)頻決定的電網(wǎng)靜態(tài)調(diào)頻特性才是電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的基礎(chǔ)。 1.2 一次調(diào)頻 一次調(diào)頻是電網(wǎng)的靜態(tài)調(diào)頻特性，其特點(diǎn)是通過(guò)電網(wǎng)中各機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性，利用機(jī)組

2、的蓄能承擔(dān)電網(wǎng)負(fù)荷變化，最終使電網(wǎng)頻率形成一個(gè)穩(wěn)態(tài)頻率偏差，一次調(diào)頻依靠原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)完成，無(wú)需電網(wǎng)調(diào)度部門進(jìn)行干預(yù)，其響應(yīng)時(shí)間約為幾秒。 當(dāng)電網(wǎng)中所有機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)都參與一次調(diào)頻時(shí)，電網(wǎng)將負(fù)荷擾動(dòng)按各機(jī)組的不等率分配到各臺(tái)機(jī)組上，不等率小的機(jī)組將承擔(dān)較多的負(fù)荷分配。電網(wǎng)中各機(jī)組通常按容量相對(duì)值承擔(dān)一次調(diào)頻量。各機(jī)組的不等率具有大致相同的數(shù)值，一般為4%5%。1.3 二次調(diào)頻電網(wǎng)頻率的準(zhǔn)確性主要靠電網(wǎng)的二次調(diào)頻來(lái)保證。過(guò)去，二次調(diào)頻通常由指定的部分機(jī)組完成，這些機(jī)組稱為調(diào)頻機(jī)組。二次調(diào)頻是電網(wǎng)調(diào)度通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)方式對(duì)電網(wǎng)頻率的干預(yù)過(guò)程，將電網(wǎng)的負(fù)荷變化轉(zhuǎn)移到由預(yù)先指定的調(diào)頻機(jī)組來(lái)承擔(dān)，消除

3、一次調(diào)頻過(guò)程留下的頻率偏差，使電網(wǎng)頻率回到額定值。同時(shí)非調(diào)頻機(jī)組根據(jù)一次調(diào)頻承擔(dān)的負(fù)荷變化量，將按其靜態(tài)特性自動(dòng)恢復(fù)、負(fù)荷又回到擾動(dòng)前的數(shù)值。隨著機(jī)組自動(dòng)化程度的提高，越來(lái)越多的機(jī)組具備AGC功能，可以不同程度參與電網(wǎng)的二次調(diào)頻。二次調(diào)頻的響應(yīng)時(shí)間約為幾十秒至一分鐘。電網(wǎng)中不參加一次調(diào)頻的機(jī)組越多，電網(wǎng)的自平衡能力越差。自平衡能力差的電網(wǎng)，二次調(diào)頻任務(wù)加重，對(duì)二次調(diào)頻的響應(yīng)速度要求更高。綜上所述，一次調(diào)頻過(guò)程是有差的比例調(diào)節(jié)，二次調(diào)頻由于有積分作用，調(diào)整結(jié)果沒有靜差。電網(wǎng)頻率是通過(guò)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻來(lái)共同保證的，而機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的程度，又必須與電網(wǎng)的發(fā)展和運(yùn)行水平相一致。如果電網(wǎng)中的并網(wǎng)

4、機(jī)組不投入一次調(diào)頻或一次調(diào)頻的指標(biāo)不能滿足電網(wǎng)的要求，這些機(jī)組將會(huì)給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)極大的危害，同樣對(duì)機(jī)組本身的運(yùn)行帶來(lái)極大的危害，可能導(dǎo)致電網(wǎng)供電質(zhì)量不合格、電網(wǎng)震蕩、汽輪機(jī)超速等事故。2 一次調(diào)頻參數(shù)設(shè)置 2.1 轉(zhuǎn)速不等率 轉(zhuǎn)速不等率也叫速度變動(dòng)率，指汽輪機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)空負(fù)荷時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速和額定負(fù)荷時(shí)所對(duì)應(yīng)的最小轉(zhuǎn)速之差，與汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速之比。 轉(zhuǎn)速不等率即為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷靜態(tài)控制特性曲線的斜率。轉(zhuǎn)速不等率越小，機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻所承擔(dān)的負(fù)荷變動(dòng)量越大。 上式表示汽輪機(jī)從額定負(fù)荷到空負(fù)荷變化時(shí)的轉(zhuǎn)速升高值與汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速（3000r/min）之比為速度變動(dòng)率。若此時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)

5、速由3000r/min升高到3150r/min，速度變動(dòng)率即為5%。 2.2 一次調(diào)頻量 2.3 遲緩率 汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的遲緩率是指在調(diào)速系統(tǒng)中由于各部件的摩擦、卡澀、不靈活以及連桿、絞鏈等結(jié)合處的間隙、錯(cuò)油門的重疊度等因素造成的動(dòng)作遲緩程度。 2.4 轉(zhuǎn)速（頻率）死區(qū) 為了在電網(wǎng)頻率變化較小的情況下提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，一般在電調(diào)系統(tǒng)設(shè)置有轉(zhuǎn)速（頻率）死區(qū)。機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)指系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)速附近對(duì)轉(zhuǎn)速的不靈敏區(qū)。設(shè)置轉(zhuǎn)速不靈敏區(qū)的目的是消除因轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定引起的機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)或調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動(dòng)。轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定指轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的精度不夠引起的測(cè)量誤差。 330MW機(jī)組的一次調(diào)頻函數(shù)：f(x)=(2865,20)

6、、（2988,20）、（2998，0）、（3002,0）、（3012,-20）、（3135，-20）。 600MW機(jī)組的一次調(diào)頻函數(shù)：f(x)=(2865,36)、（2988,36）、（2998，0）、（3002,0）、（3012,-36）、（3135，-36）。 2.5 電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)設(shè)置的技術(shù)要求 轉(zhuǎn)速不等率 4%5% 轉(zhuǎn)速（頻率）死區(qū) 2r/min(0.033Hz） 一次調(diào)頻量限幅 6%額定負(fù)荷 遲緩率 0.06% 穩(wěn)定時(shí)間 45秒 響應(yīng)時(shí)間（滯后時(shí)間） 3秒 響應(yīng)時(shí)間（完全響應(yīng)時(shí)間） 15秒 3 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）的一次調(diào)頻校正回路 一次調(diào)頻回路一般都在DEH實(shí)現(xiàn)，但應(yīng)

7、在CCS進(jìn)行補(bǔ)償。只要頻差信號(hào)不為零，一次調(diào)頻回路將始終影響負(fù)荷控制回路的輸出，最終使機(jī)組的實(shí)發(fā)功率與負(fù)荷指令不相等。由于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都有功率閉環(huán)校正回路，其輸出一般都用于汽機(jī)主控回路，如果不對(duì)DEH的一次調(diào)頻作用在CCS上進(jìn)行補(bǔ)償，CCS的功率閉環(huán)校正回路將把這一過(guò)程視為內(nèi)擾，由于比例積分的調(diào)節(jié)作用，又會(huì)把負(fù)荷控制回路的輸出拉回。4 并網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn) 并網(wǎng)機(jī)組的一次調(diào)頻試驗(yàn)是檢驗(yàn)機(jī)組一次調(diào)頻能力的重要試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)反映機(jī)組的一次調(diào)頻參數(shù)是否正確、一次調(diào)頻的貢獻(xiàn)量是否滿足電網(wǎng)要求等方面的內(nèi)容，一次調(diào)頻報(bào)告是電網(wǎng)核查并網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻能力的重要技術(shù)文件。并網(wǎng)發(fā)電廠要認(rèn)真組織試驗(yàn)的相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)，真

8、實(shí)反映機(jī)組能力，做好一次調(diào)頻試驗(yàn)工作。 4.1 一次調(diào)頻試驗(yàn)依據(jù)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和文件 4.1.1火電工程調(diào)整試運(yùn)質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（1996年版） 4.1.2電力建設(shè)安全工作規(guī)程（DL-5009.1-2002） 4.1.3火力發(fā)電廠基本建設(shè)工程啟動(dòng)及竣工驗(yàn)收規(guī)程（1996年版） 4.1.4火電機(jī)組啟動(dòng)驗(yàn)收性測(cè)試驗(yàn)導(dǎo)則（1996年版） 4.1.5模擬量控制系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程（DL-2006） 4.1.6西北電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行管理辦法 4.1.7西北電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行考評(píng)管理辦法4.2 一次調(diào)頻試驗(yàn)條件4.2.1 電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在試驗(yàn)規(guī)定的范圍內(nèi)。4.2.2 機(jī)組負(fù)荷50%100%，設(shè)備無(wú)

9、異常，穩(wěn)定運(yùn)行。4.2.3 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制參數(shù)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，調(diào)節(jié)品質(zhì)擾動(dòng)試驗(yàn)合格。4.2.4 一次調(diào)頻校正回路參數(shù)按要求設(shè)置完成。4.3 一次調(diào)頻試驗(yàn)方法分兩種情況：電網(wǎng)頻率升高015HZ時(shí)，機(jī)組一次調(diào)頻響應(yīng)能力、電網(wǎng)頻率降低015HZ時(shí)，機(jī)組一次調(diào)頻響應(yīng)能力。由于網(wǎng)調(diào)不進(jìn)行實(shí)際頻率的變化，要求電廠自己改變頻率，因此試驗(yàn)當(dāng)中由控制人員在組態(tài)內(nèi)部改變頻率值，引發(fā)一次調(diào)頻動(dòng)作。4.4 一次調(diào)頻試驗(yàn)方案考慮到一次調(diào)頻時(shí)DEH側(cè)的快速動(dòng)作必然會(huì)影響到機(jī)組的壓力迅速變化，為保證機(jī)組的穩(wěn)定和安全，只采取一種試驗(yàn)方式，即：當(dāng)CCS在投入方式下，機(jī)組所有子控制系統(tǒng)處于自動(dòng)， DEH控制處于遙控方式，投入一次調(diào)頻

10、回路，而CCS解除后，一次調(diào)頻回路解除。 4.5 一次調(diào)頻試驗(yàn)報(bào)告反映的內(nèi)容 4.5.1 一次調(diào)頻試驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)要實(shí)事求是，除真實(shí)反映試驗(yàn)狀態(tài)，也要反映電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行管理方面的內(nèi)容。 4.5.2 試驗(yàn)報(bào)告要有試驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)。趨勢(shì)時(shí)間、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)表格內(nèi)容相符。 4.5.2 一次調(diào)頻試驗(yàn)結(jié)論。4.6 一次調(diào)頻的優(yōu)化策略4.6.1 為保證一次調(diào)頻的響應(yīng)速度，增加頻差X的微分環(huán)節(jié)。 4.6.2 將上述的微分環(huán)節(jié)作為鍋爐主控的前饋引入，以加快給煤的速度，保證主汽壓力的穩(wěn)定。5 影響一次調(diào)頻貢獻(xiàn)量的原因分析5.1 并網(wǎng)發(fā)電企業(yè)對(duì)西北電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行考評(píng)管理辦法和西北電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組

11、一次調(diào)頻運(yùn)行管理辦法理解不深刻，未能認(rèn)真履行兩個(gè)辦法的文件精神。5.2 發(fā)電企業(yè)對(duì)本企業(yè)熱工、運(yùn)行等重點(diǎn)專業(yè)的管理工作監(jiān)管不到位，一次調(diào)頻的投、退管理缺失，未能使一次調(diào)頻的投入做到常態(tài)化。5.3 新并網(wǎng)機(jī)組未能從思想上重視一次調(diào)頻的重要性。5.4 鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及其輔機(jī)的設(shè)備缺陷因素對(duì)一次調(diào)頻控制指標(biāo)的影響。5.5 煤種因素對(duì)一次調(diào)頻控制指標(biāo)的影響。5.6 無(wú)法定期開展一次調(diào)頻調(diào)節(jié)品質(zhì)試驗(yàn)工作，優(yōu)化控制參數(shù)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并整改，導(dǎo)致控制系統(tǒng)因素對(duì)一次調(diào)頻指標(biāo)的影響。5.7 當(dāng)AGC和一次調(diào)頻都投入的情況下，AGC和一次調(diào)頻存在反調(diào)現(xiàn)象，導(dǎo)致控制系統(tǒng)因素對(duì)一次調(diào)頻指標(biāo)的影響。6 一次調(diào)頻綜合指標(biāo)及考核度量辦法6.1要求一次調(diào)頻未經(jīng)網(wǎng)調(diào)允許不得退出，否則根據(jù)退出時(shí)間長(zhǎng)短考核電量。6.2 性能考核，表征一次調(diào)頻貢獻(xiàn)量的指標(biāo)中，最重要的四項(xiàng)指標(biāo)是：轉(zhuǎn)速（頻率）死區(qū)、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、速度變動(dòng)率。6.3 一次調(diào)頻正確動(dòng)作率。當(dāng)某臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，在電網(wǎng)頻率越過(guò)機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)的一個(gè)積分期間，如果機(jī)組的一次調(diào)頻功能貢獻(xiàn)量為正（或者機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)作指令表明機(jī)組在該期間機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作），則統(tǒng)計(jì)為該機(jī)組一次調(diào)頻正確動(dòng)作1 次，否則為不正確動(dòng)作1 次。7