廣安電廠一次調(diào)頻功能試驗(yàn)及應(yīng)用

四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司 黃 峻

一、概述

廣安電廠一期2×300MW機(jī)組DCS系統(tǒng)采用的ABB分散控制系統(tǒng)，二期2×300MW機(jī)組DCS系統(tǒng)采用的OVATION分散控制系統(tǒng)，一、二期工程DEH控制系統(tǒng)一均采用的是東方汽輪機(jī)廠純電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。機(jī)組投產(chǎn)后DCS、DEH一直運(yùn)行正常，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能穩(wěn)定投入，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，具備了投入一次調(diào)頻功能的必要條件。

二、一次調(diào)頻基本工作原理

只要是在電網(wǎng)并列運(yùn)行的機(jī)組，在任何時(shí)候汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速都是同步的。當(dāng)電負(fù)荷改變，因而引起電網(wǎng)頻率變化時(shí)，電網(wǎng)中全部并列運(yùn)行的機(jī)組均自動(dòng)的按其靜態(tài)特性承擔(dān)一定的負(fù)荷變化以減少頻度的改變，這種功能叫做一次調(diào)頻，二次調(diào)頻是通過(guò)運(yùn)行人員設(shè)定功率設(shè)定值來(lái)調(diào)整機(jī)組實(shí)發(fā)功率。由于汽輪發(fā)電機(jī)組一般都采用有差調(diào)節(jié)，所以一次調(diào)頻并不能精確地維持電網(wǎng)頻度不變，只能夠緩和電網(wǎng)系統(tǒng)頻度改變的程度。電網(wǎng)容量越大，即并列運(yùn)行的機(jī)組越多而且單機(jī)容量越大，電網(wǎng)特性越平，同樣當(dāng)電負(fù)荷改變時(shí)，分配給每臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷變動(dòng)就越小，電網(wǎng)頻率變動(dòng)就越小。因此，電網(wǎng)容量越大，并列運(yùn)行機(jī)組的不均勻度越小，則頻率的穩(wěn)定越容易保證。反之，電網(wǎng)越小，并列運(yùn)行機(jī)組的不均勻度越大，則頻率波動(dòng)的可能性就越大。

一次調(diào)頻有三個(gè)特點(diǎn)：

●有并列運(yùn)行的機(jī)組通常都參加一次調(diào)頻；

●次調(diào)頻通常不可能保持頻率不變，它只能減少頻率變化的程度；

●次調(diào)頻可以是暫態(tài)的，即電網(wǎng)負(fù)載變化后還來(lái)不及充分保證電網(wǎng)有功功率的供求平衡，只能暫時(shí)由一次調(diào)頻來(lái)保證頻率不致變化過(guò)大造成嚴(yán)重后果，當(dāng)二次調(diào)頻使頻度恢復(fù)正常后，一次調(diào)頻作用即取消。

三、廣安電廠一次調(diào)頻邏輯構(gòu)成及功能完善

廣安電廠一次調(diào)頻功能是通過(guò)CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和DEH控制系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)的。

1.DCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)側(cè)一次調(diào)頻功能實(shí)現(xiàn)方式

DCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)側(cè)的一次調(diào)頻功能組成為：汽機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)（一期兩臺(tái)機(jī)組為電氣的頻度變送器輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)送至DCS，二期兩臺(tái)機(jī)組為DEH轉(zhuǎn)速信號(hào)送至DCS）經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器，得到頻率校正信號(hào)與實(shí)際負(fù)荷指令LDC輸出相加，使機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻。

另外發(fā)現(xiàn)DCS側(cè)一次調(diào)頻組態(tài)存在以下不足：四臺(tái)機(jī)組DCS側(cè)一次調(diào)頻函數(shù)F（X）的參數(shù)未設(shè)置；在一次調(diào)頻功能投入時(shí)負(fù)荷不能自動(dòng)升降；一期兩臺(tái)機(jī)組一次調(diào)頻不能完全由運(yùn)行人員投入，而需要熱工人員進(jìn)行投入。

2.DEH側(cè)一次調(diào)頻功能實(shí)現(xiàn)方式

在DEH系統(tǒng)的一次調(diào)頻功能強(qiáng)大，沒(méi)有速率限制，DEH系統(tǒng)一次調(diào)頻快速階躍的直接開(kāi)大調(diào)門(mén)，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速在預(yù)定的調(diào)頻死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，一次調(diào)頻不動(dòng)作，頻率調(diào)整給定為零，當(dāng)轉(zhuǎn)速在死區(qū)范圍以外時(shí)，一次調(diào)頻動(dòng)作、頻度調(diào)整給定按不等率隨轉(zhuǎn)速變化而變化。

DEH側(cè)一次調(diào)頻投入條件：自動(dòng)狀態(tài)且負(fù)荷首次大于10%后。

為使機(jī)組承擔(dān)合理的一次調(diào)頻量，設(shè)置DEH的不等率及死區(qū)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不等率及遲緩率相一致。

不等率在3～65內(nèi)可調(diào)，目前設(shè)為4.5%。

死區(qū)在0～30r/min內(nèi)可調(diào)，目前設(shè)為30r/min。

死區(qū)范圍為3000±死區(qū)值。

3.對(duì)DCS側(cè)一次調(diào)頻邏輯組態(tài)的功能完善

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際系統(tǒng)構(gòu)成情況，并結(jié)合上級(jí)文件要求的技術(shù)指標(biāo)，我們對(duì)DCS部分的一次調(diào)頻組態(tài)進(jìn)行了參數(shù)重新設(shè)置及組態(tài)修改，以保證機(jī)組運(yùn)行更加可靠、安全。DEH暫保留原設(shè)計(jì)思想，原則上不做修改。

（1）一次調(diào)頻函數(shù)發(fā)生器F（X）參數(shù)設(shè)置。

廣安電廠4×300MW機(jī)組熱控系統(tǒng)采用高壓純電調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)《四川電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組和次調(diào)頻運(yùn)行管理規(guī)定》要求：“電液型汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的火電機(jī)組死區(qū)控制在±2RPM，最大高速系統(tǒng)的速度變動(dòng)率：火電機(jī)組速度變動(dòng)率為4%～5%之間。”根據(jù)機(jī)組實(shí)際狀態(tài)，目前將機(jī)組速度變動(dòng)率均設(shè)置5%。

目前《四川電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組和次調(diào)頻運(yùn)行管理規(guī)定》要求的機(jī)組負(fù)荷最大負(fù)荷調(diào)整限幅：“火電機(jī)組限制幅度不小于機(jī)組額定負(fù)荷的±8%，即±24MW。”這個(gè)負(fù)荷控制范圍是可以實(shí)現(xiàn)的。對(duì)機(jī)組負(fù)荷變化率的限制問(wèn)題，我們根據(jù)《廣安電廠300MW機(jī)組運(yùn)行規(guī)程設(shè)置》規(guī)定進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)，按照《四川電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行管理規(guī)定》中的要求，考慮電廠的正常、安全運(yùn)行，目前機(jī)組最大出力限制在300MW，最小鍋爐不投油負(fù)荷210MW。

（2）一期兩臺(tái)機(jī)組的一次調(diào)頻功能投入原只能在工程師站由熱工人員投入，經(jīng)修改控制邏輯后，并在操作畫(huà)面上增加了一次調(diào)頻投、切按鈕，使得一次調(diào)頻的投、切功能由運(yùn)行人員來(lái)操作，更加合理。

（3）原四臺(tái)機(jī)組在一次調(diào)頻時(shí)負(fù)荷不能自動(dòng)升降，不能真正實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻功能的投入。后修改控制邏輯，將一次調(diào)頻投入信號(hào)張負(fù)荷GO的回路中，當(dāng)一次調(diào)頻投入時(shí)，負(fù)荷可隨頻率自動(dòng)升降（GO）；當(dāng)負(fù)荷偏差幾乎為零時(shí)，負(fù)荷控制切為“HOLD”。

二期在DROP6的SHEET4中將“一次調(diào)頻投入”信號(hào)張與PK鍵的“GO”相“或”后送出。

四、一次調(diào)頻功能試驗(yàn)過(guò)程及投運(yùn)

1.試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)機(jī)組一次調(diào)頻功能及性能。

2.試驗(yàn)條件：熱工人員檢查、修改一次調(diào)頻組態(tài)完成；

進(jìn)行一次調(diào)頻靜態(tài)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果正常、記錄完整；

一次調(diào)頻靜態(tài)試驗(yàn)內(nèi)容結(jié)束，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方案得到調(diào)度局批準(zhǔn)；

機(jī)組運(yùn)行正常，協(xié)調(diào)控制能投入；

試驗(yàn)人員充分了解相關(guān)技術(shù)內(nèi)容；

試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)通訊順暢。

3.試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)：轉(zhuǎn)速不等率5%；

遲緩率小于0.06%；

一次調(diào)頻負(fù)荷影響應(yīng)滯后時(shí)間小于3秒；

一次調(diào)頻穩(wěn)定時(shí)間：實(shí)際動(dòng)態(tài)試驗(yàn)測(cè)試。

4.試驗(yàn)分工：

試驗(yàn)人員負(fù)責(zé)方案編制、數(shù)據(jù)采集、組態(tài)檢查、靜態(tài)傳動(dòng)試驗(yàn)、報(bào)告編寫(xiě)；

熱工人員負(fù)責(zé)試驗(yàn)信號(hào)連接和實(shí)施；

調(diào)度中心負(fù)責(zé)試驗(yàn)方案審批、組織負(fù)荷進(jìn)行電網(wǎng)頻率擾動(dòng)；

運(yùn)行人員負(fù)責(zé)一次調(diào)頻投入、切除等操作。

5.一次調(diào)頻投入注意事項(xiàng)：

運(yùn)行人員要加強(qiáng)監(jiān)視，防止誤操作；

在機(jī)組協(xié)調(diào)方式下才能進(jìn)行一次調(diào)頻功能實(shí)現(xiàn)，在機(jī)組出現(xiàn)故障情況下，通知調(diào)度中心及時(shí)退出一次調(diào)頻功能；

不允許電氣人員在一次調(diào)頻功能投入的情況下進(jìn)行頻率表的維護(hù)工作；

熱工人員在DCS組態(tài)修改中，禁止隨意修改一次調(diào)頻控制參數(shù)。

6.試驗(yàn)記錄儀器：

原計(jì)劃采用10通道以上的錄波器或高精度數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，后采用的是通過(guò)做

出DCS的歷史趨勢(shì)曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和記錄，同樣能滿足要求。

五、試驗(yàn)過(guò)程及投用

在對(duì)四臺(tái)機(jī)組的一次調(diào)頻組態(tài)邏輯進(jìn)行逐一修改、完善的基礎(chǔ)上，機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷在210MW以上，機(jī)組運(yùn)行工況良好，機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)（尤其是轉(zhuǎn)速、頻率、功率等）正常，對(duì)四臺(tái)機(jī)組逐臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。

1.試驗(yàn)步驟

在DCS軟件上，將一次調(diào)頻模塊切至手動(dòng)方式，由運(yùn)行人員進(jìn)行“一次調(diào)頻”功能投入，畫(huà)面要求能正確顯示；

運(yùn)行人員將機(jī)組最大、最小負(fù)荷限制在適當(dāng)范圍；

運(yùn)行人員將機(jī)組負(fù)荷變化率限制在3MW/min范圍內(nèi)；

將頻率信號(hào)切至手動(dòng)方式、模擬頻率信號(hào)變化，進(jìn)行靜態(tài)一次調(diào)頻試驗(yàn)；

將頻率信號(hào)切至自動(dòng)方式，要求頻率信號(hào)正確，進(jìn)行動(dòng)態(tài)一次調(diào)頻試驗(yàn)；

觀察一次調(diào)頻模塊輸出顯示結(jié)果趨勢(shì)曲線，在顯示結(jié)果準(zhǔn)確的情況下，開(kāi)放一次調(diào)頻計(jì)算模塊；

一次調(diào)頻功能實(shí)際投入，進(jìn)入預(yù)備性試驗(yàn)；

觀察機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令變化情況；

一次調(diào)頻功能正確后，連續(xù)記錄機(jī)組運(yùn)行趨勢(shì)曲線24小時(shí)；

由網(wǎng)局調(diào)度中心組織負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)頻率作適當(dāng)擾動(dòng)，記錄、打印機(jī)組擾動(dòng)曲線；

試驗(yàn)結(jié)束。

2.試驗(yàn)結(jié)果及投用

從試驗(yàn)曲線可以看出，一次調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)滯后時(shí)候滿足小于3秒的要求；當(dāng)轉(zhuǎn)速變化（即頻率變化）超過(guò)死區(qū)2RPM時(shí)，一次調(diào)頻動(dòng)作；轉(zhuǎn)速不等率為5%。試驗(yàn)結(jié)果滿足有關(guān)的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)。目前廣安電廠一次調(diào)頻按省調(diào)要求長(zhǎng)期投入，功能正常可靠。

六、存在的問(wèn)題

根據(jù)目前調(diào)度局設(shè)置的不合格電量考核方式，今后，機(jī)組在進(jìn)行一次調(diào)頻后，按照老的不合格電量考核方式，機(jī)組在進(jìn)行一次調(diào)頻功率修正時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生大量不合格電量，需要調(diào)度盡快出臺(tái)相應(yīng)科學(xué)的不合格電量管理辦法。

目前四臺(tái)機(jī)組的DEH中設(shè)置了以下功能：在功率反饋投入方式下，汽機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)±12RPM偏差，以及在“協(xié)調(diào)”控制方式下，汽機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)±30RPM偏差，一次調(diào)頻直接作用于開(kāi)啟調(diào)門(mén)，開(kāi)啟沒(méi)有速度限制，速度太快，對(duì)于機(jī)組的安全性有較大的威脅，應(yīng)會(huì)同汽輪機(jī)廠對(duì)該邏輯進(jìn)行適當(dāng)修改完善。在保證機(jī)組安全的情況下，保證DCS與DEH協(xié)調(diào)配合，共同完成一次調(diào)頻功能。

[1]華中電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行管理規(guī)定(試行)[S].

[2]四川電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行管理規(guī)定(試行)[S].

[3]四川廣安電廠一、二期DCS及DEH組態(tài)控制圖[Z].