水電機(jī)組調(diào)速器提高一次調(diào)頻響應(yīng)合格率策略

水電機(jī)組調(diào)速器提高一次調(diào)頻響應(yīng)合格率策略摘要：隨著電網(wǎng)調(diào)度對(duì)電站一次調(diào)頻調(diào)節(jié)性能考核日趨嚴(yán)苛，發(fā)電機(jī)組調(diào)頻控制性能的好壞直接影響機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。水電機(jī)組一次調(diào)頻可在電網(wǎng)突發(fā)大負(fù)荷變化時(shí)快速地提供功率支援，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。目前，電網(wǎng)中大部分機(jī)組已具備一次調(diào)頻投入條件，但能正常投入一次調(diào)頻功能并獲得良好性能的機(jī)組并不多。其原因主要是調(diào)速器一次調(diào)頻功能部分相關(guān)參數(shù)設(shè)置不合理或控制模式欠佳。因此，本文結(jié)合某水電站實(shí)際運(yùn)行，探討其一次調(diào)頻性能優(yōu)化。關(guān)鍵詞：水電機(jī)組；調(diào)速器；一次調(diào)頻；優(yōu)化引言電網(wǎng)頻率是非常重要的電網(wǎng)特征參數(shù)，監(jiān)視和控制電網(wǎng)頻率在規(guī)定的范圍內(nèi)變化，是電網(wǎng)調(diào)度的主要任務(wù)之一。隨著水電的加速開發(fā)，未來我國電網(wǎng)將通過柔直與主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，大型水電占比過高以及異步聯(lián)網(wǎng)模式后同步電源的結(jié)構(gòu)變化將造成聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)低于0.1Hz的超低頻震蕩現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致水電機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)作次數(shù)會(huì)相應(yīng)增加。由于水電機(jī)組一次調(diào)頻響應(yīng)速度快，可以將電網(wǎng)頻率快速拉回至額定范圍以內(nèi)，因此對(duì)維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性起著極其重要的作用，可以明顯提高系統(tǒng)抗功率突變的能力。對(duì)于調(diào)峰調(diào)頻電站，調(diào)速器一次調(diào)頻狀態(tài)必須始終在投入狀態(tài)一次調(diào)頻的原理與性能一次調(diào)頻原理一次調(diào)頻是指當(dāng)電力系統(tǒng)頻率偏離額定頻率50Hz時(shí)，所有并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組通過調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)響應(yīng)，調(diào)整機(jī)組的有功出力來減少電網(wǎng)頻率和額定頻率的偏差所提供的服務(wù)。即當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷增加引起電網(wǎng)頻率降低時(shí)，所有并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組根據(jù)各自調(diào)速器的參數(shù)自動(dòng)響應(yīng)，增加一定比例的有功出力以平衡掉部分因負(fù)荷增加而引起的頻率下降，從而使得電網(wǎng)負(fù)荷的增加引起的電網(wǎng)頻率下降比沒有一次調(diào)頻時(shí)造成的電網(wǎng)頻率下降要小得多，同理，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷減少引起頻率升高時(shí)，并網(wǎng)運(yùn)行的各發(fā)電機(jī)組做相反的動(dòng)作。這樣通過各臺(tái)機(jī)組一次調(diào)頻的正確動(dòng)作使得電網(wǎng)很快就自動(dòng)運(yùn)行在一個(gè)電網(wǎng)負(fù)荷和發(fā)電機(jī)有功出力基本平衡的新的平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)/用電功率的平衡，從而減少二次調(diào)頻的負(fù)擔(dān)，提高電網(wǎng)在額定頻率50Hz附近運(yùn)行的能力，提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量中頻率這一重要參數(shù)的質(zhì)量水平。一次調(diào)頻特征參數(shù)（1）調(diào)頻死區(qū)為了避免電網(wǎng)頻率在微小擾動(dòng)時(shí)，機(jī)組調(diào)門的頻繁動(dòng)作影響電網(wǎng)及設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性而設(shè)定的轉(zhuǎn)速死區(qū)范圍，在該范圍內(nèi)機(jī)組的一次調(diào)頻不動(dòng)作。（2）轉(zhuǎn)速不等率轉(zhuǎn)速不等率是汽輪機(jī)由空負(fù)荷到滿負(fù)荷對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速變化量與額定轉(zhuǎn)速之比，過大或過小均不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此需要進(jìn)行合理設(shè)置。（3）遲緩率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各相關(guān)環(huán)節(jié)中存在摩擦、間隙等，使轉(zhuǎn)速上升和下降過程的靜態(tài)特性曲線所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速不同，該轉(zhuǎn)速差與額定轉(zhuǎn)速之比即為遲緩率。一次調(diào)頻性能電網(wǎng)調(diào)度會(huì)對(duì)電站發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻性能進(jìn)行考核，主要包括兩個(gè)方面：正確動(dòng)作率和響應(yīng)能力指標(biāo)。（1）一次調(diào)頻正確動(dòng)作率電網(wǎng)頻率高時(shí)機(jī)組減負(fù)荷，反之加負(fù)荷，正確動(dòng)作率應(yīng)>80%。每月的正確動(dòng)作率為：入動(dòng)作=fcorrect/（fcorrect+fwrong）（1）式中：入動(dòng)作為正確動(dòng)作率；fcorrect為每月正確動(dòng)作次數(shù)；fwrong為每月不正確動(dòng)作次數(shù)。（2）一次調(diào)頻響應(yīng)能力實(shí)際積分電量/理論積分電量>60%（t<60s）DX=AQsY/AQjY>60%（2）式中：DX為一次調(diào)頻的考核效果；△QjY為理論積分電量；△QsY為實(shí)際積分電量。從上述考核規(guī)則可以看出，一次調(diào)頻考核主要包括兩部分：（1）一次調(diào)頻正確動(dòng)作率考核，要求每月正確動(dòng)作率不小于80%；（2）一次調(diào)頻響應(yīng)能力考核，要求機(jī)組調(diào)頻量響應(yīng)時(shí)間不超過3s，達(dá)到調(diào)頻量的75%響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不超過15s，達(dá)到調(diào)頻量的90%響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不超過30s。由此可見，要提高考核合格率，關(guān)鍵是提高響應(yīng)能力，使調(diào)頻動(dòng)作更為精確。水電站運(yùn)行概況分析某水電站裝機(jī)4臺(tái)，總?cè)萘?20MW，其中1號(hào)機(jī)組為常規(guī)機(jī)組150MW，2、3、4號(hào)機(jī)組為抽水蓄能機(jī)組，容量為90MWx3，在系統(tǒng)中主要承擔(dān)調(diào)峰、填谷消納新能源以及事故備用等任務(wù)。該水電站1號(hào)機(jī)組自1980年投入運(yùn)行以來一直擔(dān)負(fù)著區(qū)域電網(wǎng)調(diào)峰的重任，機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)迅速，開機(jī)令發(fā)出后基本上1min內(nèi)可以并網(wǎng)并帶滿負(fù)荷150MW，在電網(wǎng)中曾起著舉足輕重的作用；隨著區(qū)域電網(wǎng)容量的增大，1號(hào)機(jī)組在電網(wǎng)中的作用逐漸變小。但近年來隨著電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的高要求和電網(wǎng)管理水平的提高，對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組一次調(diào)頻性能提出了更高的要求。為此決定對(duì)1號(hào)機(jī)組調(diào)速器進(jìn)行更新改造以滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻考核的要求并減少經(jīng)濟(jì)損失。電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的考核分投入情況考核及性能考核投入情況考核一次調(diào)頻月投運(yùn)率應(yīng)達(dá)到100%。未經(jīng)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)停用機(jī)組的一次調(diào)頻功能或一次調(diào)頻月投運(yùn)率達(dá)不到100%都要考核扣減發(fā)電量。一次調(diào)頻正確動(dòng)作率（1）當(dāng)某臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，在電網(wǎng)頻率越過機(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。（2）一次調(diào)頻正確動(dòng)作率按機(jī)組考核。對(duì)于一次調(diào)頻月正確動(dòng)作率小于80%的機(jī)組，按正確動(dòng)作率的多少分別扣減一定的發(fā)電量。水電站機(jī)組調(diào)速器及一次調(diào)頻參數(shù)調(diào)整優(yōu)化該水電站于2016年11月安裝了長(zhǎng)江三峽集團(tuán)能事達(dá)公司的MGC2002B-WT150型調(diào)速器。新的調(diào)速器運(yùn)行后并不是馬上就完全滿足電網(wǎng)的一次調(diào)頻要求開始時(shí)正確動(dòng)作率也不是很高，后經(jīng)過仔細(xì)分析精確調(diào)整參數(shù)后才達(dá)到一次調(diào)頻正確動(dòng)作率100%的結(jié)果。下面就兩個(gè)參數(shù)的調(diào)整對(duì)動(dòng)作正確率的影響展開概述：頻率死區(qū)：不管是以前規(guī)定的±0.033Hz還是現(xiàn)在的±0.05Hz，調(diào)整時(shí)一定要使得機(jī)組正好在這個(gè)死區(qū)邊緣才動(dòng)作，即當(dāng)電網(wǎng)頻率偏移0.033Hz(或0.05Hz)時(shí)才開始動(dòng)作。如果設(shè)定的機(jī)組比死區(qū)規(guī)定值提前動(dòng)作和遲后動(dòng)作都會(huì)被電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)為沒有正確動(dòng)作，因?yàn)殡娋W(wǎng)是在頻率剛好偏離規(guī)定的死區(qū)時(shí)才開始統(tǒng)計(jì)電網(wǎng)的機(jī)組是否動(dòng)作。如果機(jī)組早動(dòng)作了，當(dāng)電網(wǎng)考核時(shí)機(jī)組已經(jīng)動(dòng)過了，就不會(huì)被統(tǒng)計(jì)為正確動(dòng)作，如果機(jī)組晚動(dòng)作了同樣也不會(huì)被統(tǒng)計(jì)為正確動(dòng)作，必須剛剛好在統(tǒng)計(jì)時(shí)動(dòng)了才算正確動(dòng)作。系統(tǒng)頻率偏移0.033Hz(或0.05Hz)的瞬間就是系統(tǒng)發(fā)出的動(dòng)作指令，早了晚了都是不合格。這一點(diǎn)是提高動(dòng)作正確率的關(guān)鍵點(diǎn)。bp值：規(guī)定中明確水電機(jī)組一般為3%~4%，但該水電站開始按4%和3%都設(shè)定過，機(jī)組的合格率就是不理想，后來將bp調(diào)整為2%后一次調(diào)頻合格率就100%了。所以這個(gè)規(guī)定只是個(gè)參考，不能太教條，還要根據(jù)具體機(jī)組調(diào)整參數(shù)，不要局限于電網(wǎng)給出的參考區(qū)間，要多調(diào)整多試驗(yàn)，才能達(dá)到滿意的效果，這是經(jīng)過實(shí)踐證明的經(jīng)驗(yàn)。5結(jié)束語一次調(diào)頻的概念在早期的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析一書中就有講述，但那時(shí)是作為一個(gè)實(shí)際的概念提出來卻沒有對(duì)并網(wǎng)的機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻的考核，近年隨著用戶對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量要求的提高和電網(wǎng)管理水平的進(jìn)一步提高，一次調(diào)頻進(jìn)入考核階段，這時(shí)的一次調(diào)頻對(duì)機(jī)組的要求已經(jīng)發(fā)生了很大改變。一次調(diào)頻為電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制的重要組成部分,參加一次調(diào)頻的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的一次調(diào)頻對(duì)電網(wǎng)一次調(diào)頻能力和效果的有效發(fā)揮具有決定性作用。因此，電站機(jī)組管理方一定要正確理解電網(wǎng)一次調(diào)頻對(duì)機(jī)組的具體要求并對(duì)照要求調(diào)整參數(shù)反復(fù)試驗(yàn)，每臺(tái)機(jī)組的性能不同，參數(shù)也會(huì)有所不同，只要反復(fù)調(diào)整試驗(yàn)就一定能達(dá)到滿意的效果。參考文獻(xiàn)郭大安范建軍.淺析水電機(jī)組一次調(diào)頻J].