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一次調(diào)頻的原理與作用電話:E-mail:一次調(diào)頻的原理與作用11.電網(wǎng)調(diào)頻問(wèn)題概述2.控制對(duì)象概述3.電網(wǎng)調(diào)頻原理4.發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)5.需要澄清的問(wèn)題6.改進(jìn)傳統(tǒng)DEH系統(tǒng)7.總結(jié)主要內(nèi)容1.電網(wǎng)調(diào)頻問(wèn)題概述主要內(nèi)容2電力部門的首要任務(wù)是持續(xù)穩(wěn)定地向用戶提供質(zhì)量(頻率、電壓等)符合國(guó)家規(guī)范要求的電能,以保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人民生產(chǎn)生活的需要。電網(wǎng)供電頻率的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,是供電質(zhì)量的重要指標(biāo)。國(guó)家規(guī)定額定供電頻率為50Hz,頻率允許偏差為±0.2Hz,對(duì)于小容量系統(tǒng)可放寬到±0.5Hz。從宏觀上看電網(wǎng)各處的供電頻率相等。同步發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與供電頻率對(duì)應(yīng)相等。當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的有功功率總和大于電網(wǎng)所消費(fèi)的有關(guān)功率總和時(shí),供電頻率增大;反之則減小。1.電網(wǎng)調(diào)頻問(wèn)題概述電力部門的首要任務(wù)是持續(xù)穩(wěn)定地向用戶提供質(zhì)量(頻率、電壓等)3用戶負(fù)荷會(huì)隨生產(chǎn)生活的需要而不斷變化,發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的功率也會(huì)隨工藝過(guò)程變化,因此電網(wǎng)有功功率總和的生產(chǎn)、消費(fèi)間的平衡隨時(shí)都會(huì)被打破,從而引起供電頻率變化。有功功率利用現(xiàn)有的技術(shù)還不能廉價(jià)地大量?jī)?chǔ)存。發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的功率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。為了將電網(wǎng)頻率控制在規(guī)定的范圍內(nèi),在正常情況下,通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的功率,使生產(chǎn)的總功率隨消費(fèi)的總功率變化,兩者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。用戶負(fù)荷會(huì)隨生產(chǎn)生活的需要而不斷變化,發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的功率也會(huì)4通過(guò)發(fā)電機(jī)組上安裝的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng),即可自動(dòng)根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速偏離額定值的程度來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的有功功率。為了使電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)組均擔(dān)功率負(fù)荷不平衡量,且保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。此轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)(即一次調(diào)頻)要求采用比例調(diào)節(jié)方式,且比例系數(shù)基本相等。比例調(diào)節(jié)使轉(zhuǎn)速是有差的。通過(guò)電網(wǎng)中調(diào)的積分調(diào)節(jié)作用,改變調(diào)頻機(jī)組的功率,使供電頻率回到額定值(即二次調(diào)頻)。通過(guò)發(fā)電機(jī)組上安裝的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng),即可自動(dòng)根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速偏5對(duì)于幅度微小且變化很快的功率負(fù)荷不平衡擾動(dòng)量,由于電網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)機(jī)械的慣性作用(即自然調(diào)頻),即可維持供電頻率穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。對(duì)于幅度較小且變化較快的功率負(fù)荷不平衡擾動(dòng)量,利用電網(wǎng)的一次調(diào)頻作用,即可維持供電頻率穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。對(duì)于幅度較大且變化較慢的功率負(fù)荷不平衡擾動(dòng)量,可利用電網(wǎng)的二次調(diào)頻作用,使供電頻率恢復(fù)到額定值。在發(fā)生故障的情況下,性能優(yōu)良的一次調(diào)頻作用是維持機(jī)組安全、電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的有力保障。對(duì)于幅度微小且變化很快的功率負(fù)荷不平衡擾動(dòng)量,由于電網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)6電力系統(tǒng):主要由發(fā)電廠、變電站、輸電線路和電力用戶四大部分組成。為了提高供電的可靠性,通常將各個(gè)發(fā)電廠、變電站通過(guò)超高壓輸電線路連接起來(lái),組成一個(gè)容量很大、地域很廣的電網(wǎng)。電網(wǎng)中各個(gè)發(fā)電機(jī)組輸出的功率相互支援。隨著電網(wǎng)容量的增大,電網(wǎng)功率負(fù)荷不平衡量相對(duì)減小,因此電網(wǎng)容量越大供電頻率穩(wěn)定性越好。在大電網(wǎng)下,因單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的容量占電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤苄。?dāng)單臺(tái)機(jī)組進(jìn)汽量變化時(shí)對(duì)電網(wǎng)頻率影響很小。表現(xiàn)為只是機(jī)組功率隨之變化。2.控制對(duì)象概述

電力系統(tǒng):主要由發(fā)電廠、變電站、輸電線路和電力用戶四大部分組7電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖8在孤立小電網(wǎng)下,因單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的容量占電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤艽?,發(fā)電機(jī)組輸出的功率必須即時(shí)跟隨用戶負(fù)荷而變,以維持供電頻率穩(wěn)定。當(dāng)單臺(tái)機(jī)組進(jìn)汽量變化時(shí)對(duì)電網(wǎng)頻率影響很大。必須具有良好的一次調(diào)頻性能才能維持頻率穩(wěn)定。當(dāng)發(fā)生輸電線路開關(guān)跳閘將某個(gè)局部電網(wǎng)從大電網(wǎng)中分裂出來(lái),形成小的孤立電網(wǎng)的情況時(shí)。若調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次調(diào)頻性能不完善,可能造成局部電網(wǎng)供電頻率大幅度波動(dòng),甚至出現(xiàn)大面積停電。電網(wǎng)總負(fù)荷明顯地表現(xiàn)為一種時(shí)變隨機(jī)過(guò)程。其統(tǒng)計(jì)特性具有以下特點(diǎn):變化很快的幅度很小、變化周期較長(zhǎng)的幅度較大、變化幅度很大的非常緩慢。在孤立小電網(wǎng)下,因單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的容量占電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤艽螅?負(fù)荷變化曲線負(fù)荷變化曲線10汽輪發(fā)電機(jī)組:在鍋爐中通過(guò)燃燒煤炭釋放出熱能。水在鍋爐中吸收熱能后,轉(zhuǎn)化為過(guò)熱蒸汽。具有熱力勢(shì)能的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后膨脹做功,將熱力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械功率。發(fā)電機(jī)再將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電磁功率。做功后的低能蒸汽在凝汽器中凝結(jié)成水。給水泵將水再打入鍋爐,強(qiáng)制形成連續(xù)循環(huán),使發(fā)電機(jī)組可連續(xù)地生產(chǎn)出電能。汽輪機(jī)的機(jī)械功率正比于其進(jìn)汽流量。而流量又正比于蒸汽壓力與進(jìn)汽閥門有效開度之積。因此,改變閥門開度或蒸汽壓力,即可改變機(jī)械功率。前者稱為定壓調(diào)節(jié)方式,后者稱為滑壓調(diào)節(jié)方式。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)改變調(diào)節(jié)閥開度,使功率負(fù)荷達(dá)到平衡,最終達(dá)到穩(wěn)定供電頻率的目的。汽輪發(fā)電機(jī)組:11火力發(fā)電廠熱力循環(huán)示意圖火力發(fā)電廠熱力循環(huán)示12發(fā)電機(jī):同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈勵(lì)磁后,在汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)定子線圈切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)閉合時(shí),發(fā)電機(jī)通過(guò)出口變壓器與電網(wǎng)母線相連。發(fā)電機(jī)有關(guān)功率可由下式給出:汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為:發(fā)電機(jī):汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為:13同步發(fā)電機(jī)概念示意圖同步發(fā)電機(jī)概念示143.電網(wǎng)調(diào)頻原理轉(zhuǎn)子方程:機(jī)械功率NT與電磁功率NG和損耗功率NTW之差對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)子做功,引起轉(zhuǎn)子動(dòng)能變化。因汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Ta及轉(zhuǎn)子自平衡系數(shù)βT較小,其自平衡能力很弱,需要良好的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制,才能維持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。歸一化后:轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù):轉(zhuǎn)子自平衡系數(shù):3.電網(wǎng)調(diào)頻原理轉(zhuǎn)子方程:機(jī)械功率NT與電磁功率NG和損耗功15電網(wǎng)等效轉(zhuǎn)子方程:所有凈機(jī)械功率之和與所有負(fù)載消耗功率之差對(duì)電網(wǎng)等效轉(zhuǎn)子做功,引起等效轉(zhuǎn)子動(dòng)能變化。電網(wǎng)等效轉(zhuǎn)子方程:所有凈機(jī)械功率之和與所有負(fù)載消耗功率之差對(duì)16DEH控制系統(tǒng)仿真框圖DEH控制系統(tǒng)仿真框圖17電網(wǎng)調(diào)頻過(guò)程:當(dāng)負(fù)荷減小出現(xiàn)功率盈余量后,在自然調(diào)頻作用下,工作點(diǎn)會(huì)由a移到b,頻率偏差較大。在一次調(diào)頻作用下工作點(diǎn)將移到d。d點(diǎn)頻率偏差小多了,但仍有偏差。在二次調(diào)頻作用下工作點(diǎn)將移到c。最終系統(tǒng)供電頻率才能恢復(fù)到額定值,系統(tǒng)的功率盈余量也回到零。電網(wǎng)調(diào)頻過(guò)程:當(dāng)負(fù)荷減小出現(xiàn)功率盈余量后,在自然調(diào)頻作用下,18功率負(fù)荷靜態(tài)特性線功率負(fù)荷靜態(tài)特性線19二次調(diào)頻:當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)功率盈余量后,在一次調(diào)頻作用下,兩機(jī)組的工作點(diǎn)將由a移到b。然后在二次調(diào)頻作用下同時(shí)改變2機(jī)組的給定值,將靜態(tài)特性線由1平移為2。同時(shí)工作點(diǎn)將從b移到c,最終功率盈余消失,轉(zhuǎn)速又回到額定值。二次調(diào)頻:當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)功率盈余量后,在一次調(diào)頻作用下,兩機(jī)組的20二次調(diào)頻過(guò)程示意圖二次調(diào)頻過(guò)程示意圖21可將電網(wǎng)調(diào)頻分為以下三個(gè)階段:自然調(diào)頻:定義為調(diào)速系統(tǒng)未動(dòng)作時(shí),僅靠自平衡能力來(lái)穩(wěn)定電網(wǎng)供電頻率的過(guò)程。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)功率負(fù)荷不平衡后,電網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)能會(huì)隨著電網(wǎng)頻率的變化而變化,因此可吸收或釋放部分能量來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)能量的變化,同時(shí)用電設(shè)備的負(fù)荷也會(huì)隨電網(wǎng)頻率的變化而變化,從而可減緩供電頻率的變化。自平衡能力由等效轉(zhuǎn)子時(shí)間、自平衡系數(shù)來(lái)衡量。通常單臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Ta為5~10秒、自平衡系數(shù)bT為0.6左右。電網(wǎng)等效轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)TW為10~20秒、自平衡系數(shù)bW為1.6~3.6??蓪㈦娋W(wǎng)調(diào)頻分為以下三個(gè)階段:22一次調(diào)頻:定義為在調(diào)速系統(tǒng)給定值不變的情況下,通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)饔酶淖兤漭敵龉β蕘?lái)調(diào)整電網(wǎng)的頻率。在電網(wǎng)頻率按自然調(diào)頻過(guò)程變化的同時(shí),調(diào)節(jié)系統(tǒng)探測(cè)到機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化后,通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)饔醚杆僬{(diào)整各發(fā)電機(jī)組的輸出功率,以維持供電頻率穩(wěn)定。在加負(fù)荷方向它需要利用鍋爐蓄能的支持,可設(shè)置一定的限制,以防止拉跨鍋爐。出現(xiàn)功率不足,頻率下降過(guò)低時(shí),應(yīng)利用低周減載裝置,避免發(fā)生頻率崩潰。在減負(fù)荷反向,為了避免機(jī)組發(fā)生事故,禁止設(shè)置任何限制。一次調(diào)頻:定義為在調(diào)速系統(tǒng)給定值不變的情況下,通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)?3二次調(diào)頻:定義為通過(guò)改變調(diào)頻機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的給定值,改變其輸出功率使電網(wǎng)頻率回到額定值。在一次調(diào)頻作用后,最終穩(wěn)定頻率會(huì)偏離額定值。需通過(guò)調(diào)整預(yù)先指定的調(diào)頻機(jī)組的負(fù)荷設(shè)定值,使各機(jī)組的負(fù)荷變化量轉(zhuǎn)移到調(diào)頻機(jī)組上,同時(shí)將頻率恢復(fù)到額定值。并不是調(diào)頻機(jī)組才承擔(dān)一次調(diào)頻任務(wù),所有機(jī)組都應(yīng)具有良好的一次調(diào)頻能力?,F(xiàn)在還有許多人認(rèn)為只有調(diào)頻機(jī)組才需承擔(dān)調(diào)頻任務(wù),基荷機(jī)組不承擔(dān)調(diào)頻任務(wù),因此僅調(diào)頻機(jī)組需投入一次調(diào)頻功能。這種思想是完全錯(cuò)誤的。由于發(fā)電機(jī)組的自平衡能力很弱,每臺(tái)機(jī)組的轉(zhuǎn)速反饋即一次調(diào)頻功能隨時(shí)都應(yīng)投入,才能保證安全運(yùn)行。二次調(diào)頻:定義為通過(guò)改變調(diào)頻機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的給定值,改變其輸出24一次調(diào)頻靜態(tài)指標(biāo)轉(zhuǎn)速不等率為靜態(tài)特性曲線的總體斜率,規(guī)定在3~6%之內(nèi)。由下式計(jì)算:局部不等率為工作點(diǎn)處的斜率。由下式計(jì)算:死區(qū)是人們?yōu)榱吮苊廪D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻繁動(dòng)作而設(shè)置的。遲緩率是系統(tǒng)固有的不靈敏度,具有磁滯回線性質(zhì)。由下式計(jì)算:一次調(diào)頻靜態(tài)指標(biāo)25調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性四象限圖調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性四象限圖26限幅是人們考慮到鍋爐、汽機(jī)、電機(jī)能力限制而設(shè)置的。一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)指標(biāo)響應(yīng)延遲時(shí)間是從轉(zhuǎn)速發(fā)生變化到功率發(fā)生變化的時(shí)間。調(diào)節(jié)時(shí)間是從轉(zhuǎn)速發(fā)生變化到完成調(diào)節(jié)過(guò)程的時(shí)間。上升時(shí)間是從功率發(fā)生變化10%到達(dá)到90%目標(biāo)值的時(shí)間。穩(wěn)定性:當(dāng)發(fā)生甩負(fù)荷時(shí)通過(guò)一次調(diào)頻作用維持機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。可用轉(zhuǎn)速超調(diào)量、波動(dòng)次數(shù)等指標(biāo)來(lái)衡量。限幅是人們考慮到鍋爐、汽機(jī)、電機(jī)能力限制而設(shè)置的。27影響一次調(diào)頻性能的主要因素有:轉(zhuǎn)速不等率死區(qū)限幅遲緩率調(diào)節(jié)周期油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)鍋爐蓄能中間再熱影響一次調(diào)頻性能的主要因素有:28早期汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為機(jī)械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主要有以下特點(diǎn):在機(jī)組解列、并網(wǎng)期間均采用相同的轉(zhuǎn)速比例反饋調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制范圍不大。調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在一定的遲緩率??刂凭炔桓摺2僮鞑粔蚍奖?。缺少避免誤操作和事故追憶記錄的手段。4.發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)早期汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為機(jī)械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主要有以下特點(diǎn):4.29典型機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖典型機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)30機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖31DEH轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):為離散調(diào)節(jié)系統(tǒng)。調(diào)節(jié)周期的長(zhǎng)短對(duì)調(diào)節(jié)性能起作重要作用。在機(jī)組解列期間采用轉(zhuǎn)速PID,提高了穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的控制精度。在機(jī)組并網(wǎng)期間,各個(gè)DEH制造廠家提供的控制策略不盡相同。對(duì)于傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng),可投入閥控、功控、壓控和CCS協(xié)調(diào)等多種控制方式。閥控、功控具有轉(zhuǎn)速比例調(diào)節(jié)作用。人為設(shè)置了一次調(diào)頻死區(qū)及調(diào)頻限幅。在傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng)中增加了轉(zhuǎn)速103%超速限制功能。增加了單閥、順序閥可變配汽模式。DEH轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):32傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng)框圖傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng)框圖33調(diào)節(jié)閥升程與進(jìn)汽流量存在一定的非線性。為了使轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)與進(jìn)汽流量之間的關(guān)系基本呈線性,并且實(shí)現(xiàn)全周進(jìn)汽與部分進(jìn)汽轉(zhuǎn)換,大多采用了機(jī)械凸輪修正或電凸輪修正方式。若各凸輪的斜率及重疊度設(shè)計(jì)調(diào)整不當(dāng),將造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線的線性度較差,即局部不等率變化較大。局部不等率的倒數(shù)就是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的放大倍數(shù),因此在局部不等率變化大的工作點(diǎn)附近,系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)變差。調(diào)節(jié)閥升程與進(jìn)汽流量存在一定的非線性。為了使轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)與進(jìn)34閥門特性修正汽輪機(jī)進(jìn)汽閥的升程——流量曲線是非線性的。通過(guò)閥門特性修正后,可使總閥位給定與進(jìn)汽量間呈線性關(guān)系。而且可按需要實(shí)現(xiàn)單閥方式或順序閥方式進(jìn)汽。根據(jù)汽輪機(jī)廠提供的閥門行程——流量曲線及流量系數(shù)修正曲線,采用MATLAB軟件可分別計(jì)算出單閥方式修正曲線和順序閥方式修正曲線。閥門特性修正35一次調(diào)頻原理與作用課件36一次調(diào)頻原理與作用課件37甩負(fù)荷試驗(yàn):是驗(yàn)證汽輪機(jī)控制系統(tǒng)性能常用的方法。因油開關(guān)跳閘信號(hào)使傳統(tǒng)DEH切換到了轉(zhuǎn)速PID調(diào)節(jié)系統(tǒng),油開關(guān)跳閘后轉(zhuǎn)速最終會(huì)穩(wěn)定到額定值。而機(jī)械液壓系統(tǒng)因其同步器給定值不變,甩負(fù)荷轉(zhuǎn)速最終會(huì)穩(wěn)定到不等率對(duì)應(yīng)的值。若發(fā)生甩負(fù)荷時(shí),油開關(guān)并未跳閘,可能因103%OPC功能引起調(diào)節(jié)閥反復(fù)動(dòng)作,造成系統(tǒng)崩潰大面積停電事故。傳統(tǒng)甩負(fù)荷試驗(yàn)未能驗(yàn)證到DEH的一次調(diào)頻性能。而且由于分裂出來(lái)的孤立小電網(wǎng)自然調(diào)頻能力比大網(wǎng)的差,功率負(fù)荷擾動(dòng)量也可能大得多,雖然傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng)在大電網(wǎng)中能穩(wěn)定運(yùn)行,但在孤立小電網(wǎng)中就可能難以穩(wěn)定。甩負(fù)荷試驗(yàn):是驗(yàn)證汽輪機(jī)控制系統(tǒng)性能常用的方法。因油開關(guān)跳閘38典型甩負(fù)荷轉(zhuǎn)速飛升曲線典型甩負(fù)荷轉(zhuǎn)速飛升曲39在大電網(wǎng)中運(yùn)行的機(jī)組可不投一次調(diào)頻嗎?若某些機(jī)組不投一次調(diào)頻,會(huì)降低電網(wǎng)的一次調(diào)頻性能。若發(fā)生電網(wǎng)分裂故障,局部電網(wǎng)會(huì)由于一次調(diào)頻性能太差,而出現(xiàn)頻率大幅度波動(dòng),甚至出現(xiàn)大面積停電。帶基本負(fù)荷的機(jī)組可不參加一次調(diào)頻嗎?若帶基本負(fù)荷的機(jī)組都不參加一次調(diào)頻,會(huì)大幅降低電網(wǎng)的一次調(diào)頻性能。并不是調(diào)頻機(jī)組才承擔(dān)一次調(diào)頻任務(wù),所有機(jī)組都應(yīng)具有一次調(diào)頻能力。5.需要澄清的問(wèn)題

在大電網(wǎng)中運(yùn)行的機(jī)組可不投一次調(diào)頻嗎?5.需要澄清的問(wèn)題40可以設(shè)置一次調(diào)頻限幅嗎?DEH一次調(diào)頻限幅有以下各種形式:可以設(shè)置一次調(diào)頻限幅嗎?41功率雙向限幅僅在50~105%功率范圍內(nèi)具有一次調(diào)頻能力。若轉(zhuǎn)速升高機(jī)組功率降到50%后,不再隨轉(zhuǎn)速升高而減小,轉(zhuǎn)速會(huì)迅速升高,對(duì)機(jī)組的安全形成嚴(yán)重威脅。50~105%功率范圍是鍋爐不投油的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍,應(yīng)為二次調(diào)頻機(jī)組較理想的調(diào)節(jié)范圍。轉(zhuǎn)速雙向限幅僅在-12~12r/min轉(zhuǎn)速偏差范圍內(nèi)具有一次調(diào)頻能力。若轉(zhuǎn)速超出此范圍,將失去轉(zhuǎn)速反饋,轉(zhuǎn)速會(huì)迅速偏離額定值,對(duì)機(jī)組的安全形成嚴(yán)重威脅。-12~12r/min轉(zhuǎn)速偏差范圍,是國(guó)家規(guī)定的電網(wǎng)頻率允許的偏差范圍。功率雙向限幅42正向限幅轉(zhuǎn)速在2988r/min以上均有一次調(diào)頻能力。若轉(zhuǎn)速升高機(jī)組功率會(huì)隨之減小,直到調(diào)節(jié)閥全關(guān),可保證機(jī)組的安全。若轉(zhuǎn)速降幅超過(guò)12r/min,機(jī)組功率不再隨轉(zhuǎn)速降低而增加,轉(zhuǎn)速會(huì)迅速降低。這時(shí)應(yīng)迅速切除部分負(fù)荷,維持電網(wǎng)運(yùn)行。避免頻率崩潰,出現(xiàn)大面積停電。反向限幅轉(zhuǎn)速在3012r/min以下才有一次調(diào)頻能力。若轉(zhuǎn)速升幅超過(guò)12r/min,機(jī)組功率不再隨轉(zhuǎn)速升高而減小,轉(zhuǎn)速會(huì)迅速升高,對(duì)機(jī)組的安全形成嚴(yán)重威脅。在關(guān)調(diào)門方向,即轉(zhuǎn)速升高方向絕對(duì)不能設(shè)置任何限幅。正向限幅43在任何情況下都可投入功頻調(diào)節(jié)嗎?功頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)際的不等率將嚴(yán)格等于設(shè)定值。若主汽壓力減小,調(diào)節(jié)閥會(huì)開得更大,因此不利于穩(wěn)定蒸汽壓力。為了避免一次調(diào)頻作用過(guò)大將鍋爐拖垮,在轉(zhuǎn)速偏差超出一定范圍后,應(yīng)退出功控方式。在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí),由于功率反調(diào)作用不利于頻率穩(wěn)定,應(yīng)退出功控方式。在CCS協(xié)調(diào)控制方式下可取消DEH一次調(diào)頻功能嗎?協(xié)調(diào)系統(tǒng)的一次調(diào)頻功能可保證一次調(diào)頻作用的持續(xù)性,即靜態(tài)特性。DEH系統(tǒng)的一次調(diào)頻功能可保證一次調(diào)頻作用的快速性,即動(dòng)態(tài)特性。不能取消DEH的一次調(diào)頻功能。在任何情況下都可投入功頻調(diào)節(jié)嗎?44保持功率壓線運(yùn)行正確嗎?“功率壓線運(yùn)行”規(guī)定導(dǎo)致了許多電廠只按計(jì)劃指令恒功率運(yùn)行,不參加一次調(diào)頻。應(yīng)修改功率壓線運(yùn)行制度,鼓勵(lì)參加一次調(diào)頻,以提高供電品質(zhì),保障電網(wǎng)安全。通過(guò)傳統(tǒng)甩負(fù)荷試驗(yàn)?zāi)軝z驗(yàn)DEH的一次調(diào)頻性能嗎?甩負(fù)荷試驗(yàn)是驗(yàn)證汽輪機(jī)控制系統(tǒng)性能常用的方法。但油開關(guān)跳閘信號(hào)使DEH切換到了轉(zhuǎn)速PID調(diào)節(jié)系統(tǒng),因此不能檢驗(yàn)DEH的一次調(diào)頻性能。而且由于通常大電網(wǎng)的頻率都比較穩(wěn)定,傳統(tǒng)DEH的一次調(diào)頻功能在并網(wǎng)后才投入,因此DEH的一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)性能也不能得到驗(yàn)證。保持功率壓線運(yùn)行正確嗎?45經(jīng)過(guò)以下改進(jìn)可有效提高一次調(diào)頻的性能,改善孤網(wǎng)頻率穩(wěn)定性,保障孤立電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。縮短信號(hào)延遲時(shí)間若將調(diào)節(jié)周期及延遲時(shí)間縮短到50ms以內(nèi),可使發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)基本與連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)相當(dāng)。將一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)回路算法獨(dú)立出來(lái),組成一個(gè)調(diào)節(jié)周期為50ms的快速調(diào)節(jié)任務(wù)。它們包括轉(zhuǎn)速測(cè)量比較、不等率計(jì)算、修改總閥位給定、閥門曲線修正、閥門分配管理最終將個(gè)閥位給定輸出到伺服板。并且通過(guò)精心設(shè)計(jì)組態(tài)控制邏輯避免出現(xiàn)逆序。6.改進(jìn)傳統(tǒng)DEH系統(tǒng)經(jīng)過(guò)以下改進(jìn)可有效提高一次調(diào)頻的性46增加轉(zhuǎn)速微分修正增加硬件轉(zhuǎn)速微分調(diào)節(jié)后,可明顯地降低對(duì)調(diào)節(jié)周期的要求??赏ㄟ^(guò)改進(jìn)測(cè)速模件使其能輸出轉(zhuǎn)速微分模擬信號(hào),將轉(zhuǎn)速微分信號(hào)直接連接到伺服模件,實(shí)現(xiàn)硬件轉(zhuǎn)速微分調(diào)節(jié)作用。采用了先進(jìn)的同步測(cè)量方法,同時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)速信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)及其持續(xù)時(shí)間,這樣可同時(shí)保證測(cè)量精度和響應(yīng)時(shí)間的要求。經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)安排測(cè)速模件中斷系統(tǒng)的程序,使采樣周期的精度到達(dá)了計(jì)算轉(zhuǎn)速微分的要求。在輸出轉(zhuǎn)速微分前通過(guò)了數(shù)字濾波處理,可有效減少微分噪聲。增加轉(zhuǎn)速微分修正47改進(jìn)的DEH控制系統(tǒng)框圖改進(jìn)的DEH控制系統(tǒng)框圖48修改超速限制因103%超速限制功能易引發(fā)系統(tǒng)振蕩,最終造成全網(wǎng)停電。應(yīng)取消103%超速限制功能。由于電網(wǎng)發(fā)生甩負(fù)荷時(shí),油開關(guān)并不一定跳閘,因此不能單靠油開關(guān)跳閘信號(hào)使OPC電磁閥動(dòng)作來(lái)限制機(jī)組超速。增設(shè)了加速度大OPC功能來(lái)抑制甩負(fù)荷飛升轉(zhuǎn)速。修改超速限制49減小油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)可通過(guò)增大伺服控制系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)來(lái)減小油動(dòng)機(jī)時(shí)間。但過(guò)大的放大倍數(shù)會(huì)造成伺服系統(tǒng)振蕩。對(duì)于常見(jiàn)的積分型油動(dòng)機(jī),建議伺服控制器采用比例調(diào)節(jié)器,這樣可有效減小油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)。減小一次調(diào)頻死區(qū)考慮到頻繁出現(xiàn)的微量電網(wǎng)功率余缺,可依賴電網(wǎng)的自然調(diào)頻特性來(lái)調(diào)節(jié)供電頻率。為避免機(jī)組功率頻繁波動(dòng),可人為設(shè)置一定的調(diào)頻死區(qū)。建議將一次調(diào)頻死區(qū)設(shè)為±2r/min。減小油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)50取消一次調(diào)頻限幅若機(jī)組轉(zhuǎn)速降低,在一次調(diào)頻作用下開大調(diào)節(jié)閥,利用鍋爐蓄能的支持可增大發(fā)電功率。若鍋爐蓄能不足,可能會(huì)使蒸汽壓力下降過(guò)大。另外若調(diào)節(jié)閥開度過(guò)大,也可能使發(fā)電機(jī)功率過(guò)大。建議可在加負(fù)荷方向上設(shè)置適當(dāng)?shù)南拗?。但為避免機(jī)組超速在關(guān)調(diào)節(jié)閥方向必須無(wú)任何限制。一次調(diào)頻原理與作用課件51修改甩負(fù)荷試驗(yàn)步驟在機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行的全過(guò)程中,DEH一次調(diào)頻回路均投入工作。機(jī)組在空負(fù)荷運(yùn)行時(shí),即可觀察機(jī)組轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。在試驗(yàn)前設(shè)法屏蔽掉送到DEH系統(tǒng)的油開關(guān)狀態(tài)信號(hào),避免其在甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)發(fā)生變化。利用加速度大OPC功能限制機(jī)組超調(diào)量。其余按常規(guī)步驟進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)。進(jìn)行甩負(fù)荷帶廠用電試驗(yàn)。修改甩負(fù)荷試驗(yàn)步驟52

并入電網(wǎng)中的所有發(fā)電機(jī)組具有良好的一次調(diào)頻性能,是提高電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性,也是電網(wǎng)、機(jī)組安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。在電網(wǎng)發(fā)生發(fā)電機(jī)組跳閘、輸電線路跳閘等故障時(shí),發(fā)電機(jī)組可通過(guò)一次調(diào)頻作用自帶廠用電運(yùn)行,為保障設(shè)備安全、縮短恢復(fù)電網(wǎng)供電的時(shí)間創(chuàng)造了有利的條件。因此對(duì)企業(yè)可帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的關(guān)鍵點(diǎn)是:一次調(diào)頻響應(yīng)迅速發(fā)電機(jī)組留有足夠的熱備用,否則應(yīng)即時(shí)甩掉部分負(fù)荷。7.總結(jié)并入電網(wǎng)中的所有發(fā)電機(jī)組具有良好的一次調(diào)53一次調(diào)頻的原理與作用電話:E-mail:一次調(diào)頻的原理與作用541.電網(wǎng)調(diào)頻問(wèn)題概述2.控制對(duì)象概述3.電網(wǎng)調(diào)頻原理4.發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)5.需要澄清的問(wèn)題6.改進(jìn)傳統(tǒng)DEH系統(tǒng)7.總結(jié)主要內(nèi)容1.電網(wǎng)調(diào)頻問(wèn)題概述主要內(nèi)容55電力部門的首要任務(wù)是持續(xù)穩(wěn)定地向用戶提供質(zhì)量(頻率、電壓等)符合國(guó)家規(guī)范要求的電能,以保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人民生產(chǎn)生活的需要。電網(wǎng)供電頻率的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,是供電質(zhì)量的重要指標(biāo)。國(guó)家規(guī)定額定供電頻率為50Hz,頻率允許偏差為±0.2Hz,對(duì)于小容量系統(tǒng)可放寬到±0.5Hz。從宏觀上看電網(wǎng)各處的供電頻率相等。同步發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與供電頻率對(duì)應(yīng)相等。當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的有功功率總和大于電網(wǎng)所消費(fèi)的有關(guān)功率總和時(shí),供電頻率增大;反之則減小。1.電網(wǎng)調(diào)頻問(wèn)題概述電力部門的首要任務(wù)是持續(xù)穩(wěn)定地向用戶提供質(zhì)量(頻率、電壓等)56用戶負(fù)荷會(huì)隨生產(chǎn)生活的需要而不斷變化,發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的功率也會(huì)隨工藝過(guò)程變化,因此電網(wǎng)有功功率總和的生產(chǎn)、消費(fèi)間的平衡隨時(shí)都會(huì)被打破,從而引起供電頻率變化。有功功率利用現(xiàn)有的技術(shù)還不能廉價(jià)地大量?jī)?chǔ)存。發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的功率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。為了將電網(wǎng)頻率控制在規(guī)定的范圍內(nèi),在正常情況下,通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的功率,使生產(chǎn)的總功率隨消費(fèi)的總功率變化,兩者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。用戶負(fù)荷會(huì)隨生產(chǎn)生活的需要而不斷變化,發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的功率也會(huì)57通過(guò)發(fā)電機(jī)組上安裝的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng),即可自動(dòng)根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速偏離額定值的程度來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的有功功率。為了使電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)組均擔(dān)功率負(fù)荷不平衡量,且保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。此轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)(即一次調(diào)頻)要求采用比例調(diào)節(jié)方式,且比例系數(shù)基本相等。比例調(diào)節(jié)使轉(zhuǎn)速是有差的。通過(guò)電網(wǎng)中調(diào)的積分調(diào)節(jié)作用,改變調(diào)頻機(jī)組的功率,使供電頻率回到額定值(即二次調(diào)頻)。通過(guò)發(fā)電機(jī)組上安裝的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng),即可自動(dòng)根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速偏58對(duì)于幅度微小且變化很快的功率負(fù)荷不平衡擾動(dòng)量,由于電網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)機(jī)械的慣性作用(即自然調(diào)頻),即可維持供電頻率穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。對(duì)于幅度較小且變化較快的功率負(fù)荷不平衡擾動(dòng)量,利用電網(wǎng)的一次調(diào)頻作用,即可維持供電頻率穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。對(duì)于幅度較大且變化較慢的功率負(fù)荷不平衡擾動(dòng)量,可利用電網(wǎng)的二次調(diào)頻作用,使供電頻率恢復(fù)到額定值。在發(fā)生故障的情況下,性能優(yōu)良的一次調(diào)頻作用是維持機(jī)組安全、電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的有力保障。對(duì)于幅度微小且變化很快的功率負(fù)荷不平衡擾動(dòng)量,由于電網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)59電力系統(tǒng):主要由發(fā)電廠、變電站、輸電線路和電力用戶四大部分組成。為了提高供電的可靠性,通常將各個(gè)發(fā)電廠、變電站通過(guò)超高壓輸電線路連接起來(lái),組成一個(gè)容量很大、地域很廣的電網(wǎng)。電網(wǎng)中各個(gè)發(fā)電機(jī)組輸出的功率相互支援。隨著電網(wǎng)容量的增大,電網(wǎng)功率負(fù)荷不平衡量相對(duì)減小,因此電網(wǎng)容量越大供電頻率穩(wěn)定性越好。在大電網(wǎng)下,因單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的容量占電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤苄?,?dāng)單臺(tái)機(jī)組進(jìn)汽量變化時(shí)對(duì)電網(wǎng)頻率影響很小。表現(xiàn)為只是機(jī)組功率隨之變化。2.控制對(duì)象概述

電力系統(tǒng):主要由發(fā)電廠、變電站、輸電線路和電力用戶四大部分組60電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖61在孤立小電網(wǎng)下,因單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的容量占電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤艽?,發(fā)電機(jī)組輸出的功率必須即時(shí)跟隨用戶負(fù)荷而變,以維持供電頻率穩(wěn)定。當(dāng)單臺(tái)機(jī)組進(jìn)汽量變化時(shí)對(duì)電網(wǎng)頻率影響很大。必須具有良好的一次調(diào)頻性能才能維持頻率穩(wěn)定。當(dāng)發(fā)生輸電線路開關(guān)跳閘將某個(gè)局部電網(wǎng)從大電網(wǎng)中分裂出來(lái),形成小的孤立電網(wǎng)的情況時(shí)。若調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次調(diào)頻性能不完善,可能造成局部電網(wǎng)供電頻率大幅度波動(dòng),甚至出現(xiàn)大面積停電。電網(wǎng)總負(fù)荷明顯地表現(xiàn)為一種時(shí)變隨機(jī)過(guò)程。其統(tǒng)計(jì)特性具有以下特點(diǎn):變化很快的幅度很小、變化周期較長(zhǎng)的幅度較大、變化幅度很大的非常緩慢。在孤立小電網(wǎng)下,因單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的容量占電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤艽螅?2負(fù)荷變化曲線負(fù)荷變化曲線63汽輪發(fā)電機(jī)組:在鍋爐中通過(guò)燃燒煤炭釋放出熱能。水在鍋爐中吸收熱能后,轉(zhuǎn)化為過(guò)熱蒸汽。具有熱力勢(shì)能的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后膨脹做功,將熱力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械功率。發(fā)電機(jī)再將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電磁功率。做功后的低能蒸汽在凝汽器中凝結(jié)成水。給水泵將水再打入鍋爐,強(qiáng)制形成連續(xù)循環(huán),使發(fā)電機(jī)組可連續(xù)地生產(chǎn)出電能。汽輪機(jī)的機(jī)械功率正比于其進(jìn)汽流量。而流量又正比于蒸汽壓力與進(jìn)汽閥門有效開度之積。因此,改變閥門開度或蒸汽壓力,即可改變機(jī)械功率。前者稱為定壓調(diào)節(jié)方式,后者稱為滑壓調(diào)節(jié)方式。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)改變調(diào)節(jié)閥開度,使功率負(fù)荷達(dá)到平衡,最終達(dá)到穩(wěn)定供電頻率的目的。汽輪發(fā)電機(jī)組:64火力發(fā)電廠熱力循環(huán)示意圖火力發(fā)電廠熱力循環(huán)示65發(fā)電機(jī):同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈勵(lì)磁后,在汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)定子線圈切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)閉合時(shí),發(fā)電機(jī)通過(guò)出口變壓器與電網(wǎng)母線相連。發(fā)電機(jī)有關(guān)功率可由下式給出:汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為:發(fā)電機(jī):汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為:66同步發(fā)電機(jī)概念示意圖同步發(fā)電機(jī)概念示673.電網(wǎng)調(diào)頻原理轉(zhuǎn)子方程:機(jī)械功率NT與電磁功率NG和損耗功率NTW之差對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)子做功,引起轉(zhuǎn)子動(dòng)能變化。因汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Ta及轉(zhuǎn)子自平衡系數(shù)βT較小,其自平衡能力很弱,需要良好的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制,才能維持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。歸一化后:轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù):轉(zhuǎn)子自平衡系數(shù):3.電網(wǎng)調(diào)頻原理轉(zhuǎn)子方程:機(jī)械功率NT與電磁功率NG和損耗功68電網(wǎng)等效轉(zhuǎn)子方程:所有凈機(jī)械功率之和與所有負(fù)載消耗功率之差對(duì)電網(wǎng)等效轉(zhuǎn)子做功,引起等效轉(zhuǎn)子動(dòng)能變化。電網(wǎng)等效轉(zhuǎn)子方程:所有凈機(jī)械功率之和與所有負(fù)載消耗功率之差對(duì)69DEH控制系統(tǒng)仿真框圖DEH控制系統(tǒng)仿真框圖70電網(wǎng)調(diào)頻過(guò)程:當(dāng)負(fù)荷減小出現(xiàn)功率盈余量后,在自然調(diào)頻作用下,工作點(diǎn)會(huì)由a移到b,頻率偏差較大。在一次調(diào)頻作用下工作點(diǎn)將移到d。d點(diǎn)頻率偏差小多了,但仍有偏差。在二次調(diào)頻作用下工作點(diǎn)將移到c。最終系統(tǒng)供電頻率才能恢復(fù)到額定值,系統(tǒng)的功率盈余量也回到零。電網(wǎng)調(diào)頻過(guò)程:當(dāng)負(fù)荷減小出現(xiàn)功率盈余量后,在自然調(diào)頻作用下,71功率負(fù)荷靜態(tài)特性線功率負(fù)荷靜態(tài)特性線72二次調(diào)頻:當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)功率盈余量后,在一次調(diào)頻作用下,兩機(jī)組的工作點(diǎn)將由a移到b。然后在二次調(diào)頻作用下同時(shí)改變2機(jī)組的給定值,將靜態(tài)特性線由1平移為2。同時(shí)工作點(diǎn)將從b移到c,最終功率盈余消失,轉(zhuǎn)速又回到額定值。二次調(diào)頻:當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)功率盈余量后,在一次調(diào)頻作用下,兩機(jī)組的73二次調(diào)頻過(guò)程示意圖二次調(diào)頻過(guò)程示意圖74可將電網(wǎng)調(diào)頻分為以下三個(gè)階段:自然調(diào)頻:定義為調(diào)速系統(tǒng)未動(dòng)作時(shí),僅靠自平衡能力來(lái)穩(wěn)定電網(wǎng)供電頻率的過(guò)程。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)功率負(fù)荷不平衡后,電網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)能會(huì)隨著電網(wǎng)頻率的變化而變化,因此可吸收或釋放部分能量來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)能量的變化,同時(shí)用電設(shè)備的負(fù)荷也會(huì)隨電網(wǎng)頻率的變化而變化,從而可減緩供電頻率的變化。自平衡能力由等效轉(zhuǎn)子時(shí)間、自平衡系數(shù)來(lái)衡量。通常單臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Ta為5~10秒、自平衡系數(shù)bT為0.6左右。電網(wǎng)等效轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)TW為10~20秒、自平衡系數(shù)bW為1.6~3.6。可將電網(wǎng)調(diào)頻分為以下三個(gè)階段:75一次調(diào)頻:定義為在調(diào)速系統(tǒng)給定值不變的情況下,通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)饔酶淖兤漭敵龉β蕘?lái)調(diào)整電網(wǎng)的頻率。在電網(wǎng)頻率按自然調(diào)頻過(guò)程變化的同時(shí),調(diào)節(jié)系統(tǒng)探測(cè)到機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化后,通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)饔醚杆僬{(diào)整各發(fā)電機(jī)組的輸出功率,以維持供電頻率穩(wěn)定。在加負(fù)荷方向它需要利用鍋爐蓄能的支持,可設(shè)置一定的限制,以防止拉跨鍋爐。出現(xiàn)功率不足,頻率下降過(guò)低時(shí),應(yīng)利用低周減載裝置,避免發(fā)生頻率崩潰。在減負(fù)荷反向,為了避免機(jī)組發(fā)生事故,禁止設(shè)置任何限制。一次調(diào)頻:定義為在調(diào)速系統(tǒng)給定值不變的情況下,通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)?6二次調(diào)頻:定義為通過(guò)改變調(diào)頻機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的給定值,改變其輸出功率使電網(wǎng)頻率回到額定值。在一次調(diào)頻作用后,最終穩(wěn)定頻率會(huì)偏離額定值。需通過(guò)調(diào)整預(yù)先指定的調(diào)頻機(jī)組的負(fù)荷設(shè)定值,使各機(jī)組的負(fù)荷變化量轉(zhuǎn)移到調(diào)頻機(jī)組上,同時(shí)將頻率恢復(fù)到額定值。并不是調(diào)頻機(jī)組才承擔(dān)一次調(diào)頻任務(wù),所有機(jī)組都應(yīng)具有良好的一次調(diào)頻能力。現(xiàn)在還有許多人認(rèn)為只有調(diào)頻機(jī)組才需承擔(dān)調(diào)頻任務(wù),基荷機(jī)組不承擔(dān)調(diào)頻任務(wù),因此僅調(diào)頻機(jī)組需投入一次調(diào)頻功能。這種思想是完全錯(cuò)誤的。由于發(fā)電機(jī)組的自平衡能力很弱,每臺(tái)機(jī)組的轉(zhuǎn)速反饋即一次調(diào)頻功能隨時(shí)都應(yīng)投入,才能保證安全運(yùn)行。二次調(diào)頻:定義為通過(guò)改變調(diào)頻機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的給定值,改變其輸出77一次調(diào)頻靜態(tài)指標(biāo)轉(zhuǎn)速不等率為靜態(tài)特性曲線的總體斜率,規(guī)定在3~6%之內(nèi)。由下式計(jì)算:局部不等率為工作點(diǎn)處的斜率。由下式計(jì)算:死區(qū)是人們?yōu)榱吮苊廪D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻繁動(dòng)作而設(shè)置的。遲緩率是系統(tǒng)固有的不靈敏度,具有磁滯回線性質(zhì)。由下式計(jì)算:一次調(diào)頻靜態(tài)指標(biāo)78調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性四象限圖調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性四象限圖79限幅是人們考慮到鍋爐、汽機(jī)、電機(jī)能力限制而設(shè)置的。一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)指標(biāo)響應(yīng)延遲時(shí)間是從轉(zhuǎn)速發(fā)生變化到功率發(fā)生變化的時(shí)間。調(diào)節(jié)時(shí)間是從轉(zhuǎn)速發(fā)生變化到完成調(diào)節(jié)過(guò)程的時(shí)間。上升時(shí)間是從功率發(fā)生變化10%到達(dá)到90%目標(biāo)值的時(shí)間。穩(wěn)定性:當(dāng)發(fā)生甩負(fù)荷時(shí)通過(guò)一次調(diào)頻作用維持機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定??捎棉D(zhuǎn)速超調(diào)量、波動(dòng)次數(shù)等指標(biāo)來(lái)衡量。限幅是人們考慮到鍋爐、汽機(jī)、電機(jī)能力限制而設(shè)置的。80影響一次調(diào)頻性能的主要因素有:轉(zhuǎn)速不等率死區(qū)限幅遲緩率調(diào)節(jié)周期油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)鍋爐蓄能中間再熱影響一次調(diào)頻性能的主要因素有:81早期汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為機(jī)械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主要有以下特點(diǎn):在機(jī)組解列、并網(wǎng)期間均采用相同的轉(zhuǎn)速比例反饋調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制范圍不大。調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在一定的遲緩率??刂凭炔桓?。操作不夠方便。缺少避免誤操作和事故追憶記錄的手段。4.發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)早期汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為機(jī)械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主要有以下特點(diǎn):4.82典型機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖典型機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)83機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖84DEH轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):為離散調(diào)節(jié)系統(tǒng)。調(diào)節(jié)周期的長(zhǎng)短對(duì)調(diào)節(jié)性能起作重要作用。在機(jī)組解列期間采用轉(zhuǎn)速PID,提高了穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的控制精度。在機(jī)組并網(wǎng)期間,各個(gè)DEH制造廠家提供的控制策略不盡相同。對(duì)于傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng),可投入閥控、功控、壓控和CCS協(xié)調(diào)等多種控制方式。閥控、功控具有轉(zhuǎn)速比例調(diào)節(jié)作用。人為設(shè)置了一次調(diào)頻死區(qū)及調(diào)頻限幅。在傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng)中增加了轉(zhuǎn)速103%超速限制功能。增加了單閥、順序閥可變配汽模式。DEH轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):85傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng)框圖傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng)框圖86調(diào)節(jié)閥升程與進(jìn)汽流量存在一定的非線性。為了使轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)與進(jìn)汽流量之間的關(guān)系基本呈線性,并且實(shí)現(xiàn)全周進(jìn)汽與部分進(jìn)汽轉(zhuǎn)換,大多采用了機(jī)械凸輪修正或電凸輪修正方式。若各凸輪的斜率及重疊度設(shè)計(jì)調(diào)整不當(dāng),將造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線的線性度較差,即局部不等率變化較大。局部不等率的倒數(shù)就是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的放大倍數(shù),因此在局部不等率變化大的工作點(diǎn)附近,系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)變差。調(diào)節(jié)閥升程與進(jìn)汽流量存在一定的非線性。為了使轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)與進(jìn)87閥門特性修正汽輪機(jī)進(jìn)汽閥的升程——流量曲線是非線性的。通過(guò)閥門特性修正后,可使總閥位給定與進(jìn)汽量間呈線性關(guān)系。而且可按需要實(shí)現(xiàn)單閥方式或順序閥方式進(jìn)汽。根據(jù)汽輪機(jī)廠提供的閥門行程——流量曲線及流量系數(shù)修正曲線,采用MATLAB軟件可分別計(jì)算出單閥方式修正曲線和順序閥方式修正曲線。閥門特性修正88一次調(diào)頻原理與作用課件89一次調(diào)頻原理與作用課件90甩負(fù)荷試驗(yàn):是驗(yàn)證汽輪機(jī)控制系統(tǒng)性能常用的方法。因油開關(guān)跳閘信號(hào)使傳統(tǒng)DEH切換到了轉(zhuǎn)速PID調(diào)節(jié)系統(tǒng),油開關(guān)跳閘后轉(zhuǎn)速最終會(huì)穩(wěn)定到額定值。而機(jī)械液壓系統(tǒng)因其同步器給定值不變,甩負(fù)荷轉(zhuǎn)速最終會(huì)穩(wěn)定到不等率對(duì)應(yīng)的值。若發(fā)生甩負(fù)荷時(shí),油開關(guān)并未跳閘,可能因103%OPC功能引起調(diào)節(jié)閥反復(fù)動(dòng)作,造成系統(tǒng)崩潰大面積停電事故。傳統(tǒng)甩負(fù)荷試驗(yàn)未能驗(yàn)證到DEH的一次調(diào)頻性能。而且由于分裂出來(lái)的孤立小電網(wǎng)自然調(diào)頻能力比大網(wǎng)的差,功率負(fù)荷擾動(dòng)量也可能大得多,雖然傳統(tǒng)DEH控制系統(tǒng)在大電網(wǎng)中能穩(wěn)定運(yùn)行,但在孤立小電網(wǎng)中就可能難以穩(wěn)定。甩負(fù)荷試驗(yàn):是驗(yàn)證汽輪機(jī)控制系統(tǒng)性能常用的方法。因油開關(guān)跳閘91典型甩負(fù)荷轉(zhuǎn)速飛升曲線典型甩負(fù)荷轉(zhuǎn)速飛升曲92在大電網(wǎng)中運(yùn)行的機(jī)組可不投一次調(diào)頻嗎?若某些機(jī)組不投一次調(diào)頻,會(huì)降低電網(wǎng)的一次調(diào)頻性能。若發(fā)生電網(wǎng)分裂故障,局部電網(wǎng)會(huì)由于一次調(diào)頻性能太差,而出現(xiàn)頻率大幅度波動(dòng),甚至出現(xiàn)大面積停電。帶基本負(fù)荷的機(jī)組可不參加一次調(diào)頻嗎?若帶基本負(fù)荷的機(jī)組都不參加一次調(diào)頻,會(huì)大幅降低電網(wǎng)的一次調(diào)頻性能。并不是調(diào)頻機(jī)組才承擔(dān)一次調(diào)頻任務(wù),所有機(jī)組都應(yīng)具有一次調(diào)頻能力。5.需要澄清的問(wèn)題

在大電網(wǎng)中運(yùn)行的機(jī)組可不投一次調(diào)頻嗎?5.需要澄清的問(wèn)題93可以設(shè)置一次調(diào)頻限幅嗎?DEH一次調(diào)頻限幅有以下各種形式:可以設(shè)置一次調(diào)頻限幅嗎?94功率雙向限幅僅在50~105%功率范圍內(nèi)具有一次調(diào)頻能力。若轉(zhuǎn)速升高機(jī)組功率降到50%后,不再隨轉(zhuǎn)速升高而減小,轉(zhuǎn)速會(huì)迅速升高,對(duì)機(jī)組的安全形成嚴(yán)重威脅。50~105%功率范圍是鍋爐不投油的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍,應(yīng)為二次調(diào)頻機(jī)組較理想的調(diào)節(jié)范圍。轉(zhuǎn)速雙向限幅僅在-12~12r/min轉(zhuǎn)速偏差范圍內(nèi)具有一次調(diào)頻能力。若轉(zhuǎn)速超出此范圍,將失去轉(zhuǎn)速反饋,轉(zhuǎn)速會(huì)迅速偏離額定值,對(duì)機(jī)組的安全形成嚴(yán)重威脅。-12~12r/min轉(zhuǎn)速偏差范圍,是國(guó)家規(guī)定的電網(wǎng)頻率允許的偏差范圍。功率雙向限幅95正向限幅轉(zhuǎn)速在2988r/min以上均有一次調(diào)頻能力。若轉(zhuǎn)速升高機(jī)組功率會(huì)隨之減小,直到調(diào)節(jié)閥全關(guān),可保證機(jī)組的安全。若轉(zhuǎn)速降幅超過(guò)12r/min,機(jī)組功率不再隨轉(zhuǎn)速降低而增加,轉(zhuǎn)速會(huì)迅速降低。這時(shí)應(yīng)迅速切除部分負(fù)荷,維持電網(wǎng)運(yùn)行。避免頻率崩潰,出現(xiàn)大面積停電。反向限幅轉(zhuǎn)速在3012r/min以下才有一次調(diào)頻能力。若轉(zhuǎn)速升幅超過(guò)12r/min,機(jī)組功率不再隨轉(zhuǎn)速升高而減小,轉(zhuǎn)速會(huì)迅速升高,對(duì)機(jī)組的安全形成嚴(yán)重威脅。在關(guān)調(diào)門方向,即轉(zhuǎn)速升高方向絕對(duì)不能設(shè)置任何限幅。正向限幅96在任何情況下都可投入功頻調(diào)節(jié)嗎?功頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)際的不等率將嚴(yán)格等于設(shè)定值。若主汽壓力減小,調(diào)節(jié)閥會(huì)開得更大,因此不利于穩(wěn)定蒸汽壓力。為了避免一次調(diào)頻作用過(guò)大將鍋爐拖垮,在轉(zhuǎn)速偏差超出一定范圍后,應(yīng)退出功控方式。在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí),由于功率反調(diào)作用不利于頻率穩(wěn)定,應(yīng)退出功控方式。在CCS協(xié)調(diào)控制方式下可取消DEH一次調(diào)頻功能嗎?協(xié)調(diào)系統(tǒng)的一次調(diào)頻功能可保證一次調(diào)頻作用的持續(xù)性,即靜態(tài)特性。DEH系統(tǒng)的一次調(diào)頻功能可保證一次調(diào)頻作用的快速性,即動(dòng)態(tài)特性。不能取消DEH的一次調(diào)頻功能。在任何情況下都可投入功頻調(diào)節(jié)嗎?97保持功率壓線運(yùn)行正確嗎?“功率壓線運(yùn)行”規(guī)定導(dǎo)致了許多電廠只按計(jì)劃指令恒功率運(yùn)行,不參加一次調(diào)頻。應(yīng)修改功率壓線運(yùn)行制度,鼓勵(lì)參加一次調(diào)頻,以提高供電品質(zhì),保障電網(wǎng)安全。通過(guò)傳統(tǒng)甩負(fù)荷試驗(yàn)?zāi)軝z驗(yàn)DEH的一次調(diào)頻性能嗎?甩負(fù)荷試驗(yàn)是驗(yàn)證汽輪機(jī)控制系統(tǒng)性能常用的方法。但油開關(guān)

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