火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻問題的探討和研究

摘要：伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，而電網(wǎng)用電的可靠性成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性不僅對供電質(zhì)量造成影響，而且還對供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有一定影響。就當(dāng)前來看，火力發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻還存在部分問題，降低了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。因此，本文則對火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻問題及優(yōu)化改進(jìn)給予綜合分析，旨在保證電網(wǎng)頻率的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電機(jī)組;一次調(diào)頻;問題;優(yōu)化

在當(dāng)前的用電規(guī)模不斷擴(kuò)大過程中，針對電力系統(tǒng)是否能夠保持常態(tài)的穩(wěn)定性成為了其工作的重點(diǎn)。為了有效的保障人們用電的正常穩(wěn)定，提升電網(wǎng)質(zhì)量和頻率的控制標(biāo)準(zhǔn)，減少由于負(fù)荷問題而引起的頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象。對于機(jī)組調(diào)頻的要求標(biāo)準(zhǔn)變得越來越高。由于數(shù)字式電液控制系統(tǒng)的生產(chǎn)商的多樣化，導(dǎo)致其功能參數(shù)也不一樣。因此，在具體的工作中，在應(yīng)用的過程中需要不斷的調(diào)整磨合，才能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

一、火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻功能基本參數(shù)

依照Q/GDW 669-2011《火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)導(dǎo)則》對于一次調(diào)頻的投入使用規(guī)定;一次調(diào)頻功能實(shí)現(xiàn)主要是由數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）結(jié)合分散式控制系統(tǒng)（DCS）。根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化情況，通過相應(yīng)的調(diào)整曲線方式，進(jìn)行具體的負(fù)荷調(diào)整措施。其設(shè)計(jì)方法是將頻率信號(hào)疊加于汽輪機(jī)調(diào)速汽門指令上，從而可有效的保障一次調(diào)頻的速度反應(yīng)效率。在此情況下，為了有效避免超負(fù)荷現(xiàn)象出現(xiàn)，增加分散式控制系統(tǒng)（DCS）的頻率校正回路;當(dāng)機(jī)組工作處于自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）或協(xié)調(diào)方式時(shí)，由數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）結(jié)合分散式控制系統(tǒng)（DCS）配合完成一次調(diào)頻工作。由于相關(guān)因素的影響，本次試驗(yàn)則主要針對數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）進(jìn)行單獨(dú)的優(yōu)化調(diào)整。

圖1" 數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）一次調(diào)頻邏輯程序

由圖可知;當(dāng)轉(zhuǎn)速差值通過函數(shù)f（x）時(shí)，會(huì)被轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的功率輸出;其中函數(shù)的上下限規(guī)定調(diào)頻死區(qū)不得超過2r/min，轉(zhuǎn)速不等率要在5%左右，調(diào)頻限制幅度為26.4MW。且將調(diào)頻的輸出功率與機(jī)組負(fù)荷指令相疊加，保障調(diào)頻的反應(yīng)機(jī)制。

二、火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻問題及優(yōu)化方案

針對性的選取典型機(jī)組為試驗(yàn)研究對象，其機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷為80%的額定工況，采用DEH順序閥的手動(dòng)控制運(yùn)行方式，機(jī)組定壓運(yùn)行。采用強(qiáng)制的系統(tǒng)轉(zhuǎn)速信號(hào)，轉(zhuǎn)速上升或下降10r/min，此時(shí)的負(fù)荷變化響應(yīng)時(shí)間為3s以內(nèi)，功率變化的最大值為11MW，處于調(diào)頻頂峰值的時(shí)間為75s。

圖2" 數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）一次調(diào)頻試驗(yàn)數(shù)據(jù)趨勢

對于主要的數(shù)據(jù)參數(shù)變化程度不大。依據(jù)Q/GDW 669-2011《火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)導(dǎo)則》規(guī)定，燃煤機(jī)組達(dá)到 75 %目標(biāo)負(fù)荷的時(shí)間應(yīng)不大于 15s ，達(dá)到 90 %目標(biāo)負(fù)荷的時(shí)間應(yīng)不大于 30s 。，但此次試驗(yàn)結(jié)果未達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)范圍。據(jù)圖2 的相應(yīng)趨勢分析可知，如果機(jī)組發(fā)生階躍性轉(zhuǎn)速偏差，且f（x）函數(shù)的相應(yīng)輸出功率未在機(jī)組負(fù)荷指令上發(fā)生階躍性疊加;那么就可能因?yàn)槠溟L時(shí)間的滯后導(dǎo)致調(diào)頻動(dòng)作遲緩。通過具體分析后，發(fā)現(xiàn)其主要原因是因?yàn)楹瘮?shù)f（x）存在相應(yīng)的滯后模塊，且滯后時(shí)間設(shè)置較長。針對機(jī)組的運(yùn)行壓力主要包括定壓和滑壓，不管是哪種方式在工作時(shí)，都會(huì)隨著機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷變化而變化。在同樣的頻率變化量中，兩種壓力下的汽機(jī)調(diào)門的快速前饋量是一致的。這導(dǎo)致其在不同負(fù)荷階段中，負(fù)荷量的產(chǎn)生不一致。所以，其一次的調(diào)頻負(fù)荷動(dòng)作量滿足不了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

在負(fù)荷管理控制中心及DEH 自動(dòng)控制畫面上設(shè)置一次調(diào)頻控制系統(tǒng)投入按鈕，依照機(jī)組情況行一次調(diào)頻。經(jīng)人工設(shè)定限制機(jī)組的負(fù)荷上/下限范圍，防止負(fù)荷在行上/下限邊緣運(yùn)行過程中，調(diào)頻動(dòng)作超出其負(fù)荷限制標(biāo)準(zhǔn)。（現(xiàn)在華中電網(wǎng)要求不允許在在負(fù)荷管理控制中心及DEH 自動(dòng)控制畫面上設(shè)置一次調(diào)頻控制系統(tǒng)投入按鈕，讓DEH中的一次調(diào)頻邏輯一直起作用，可以在負(fù)荷管理控制中心在邏輯內(nèi)設(shè)置一次調(diào)頻控制系統(tǒng)投退塊及負(fù)荷上/下限范圍，）一次調(diào)頻功能在原機(jī)械液壓系統(tǒng)調(diào)頻基礎(chǔ)上增加死區(qū)限制，即保障了一次調(diào)頻快速動(dòng)作增或減對機(jī)組負(fù)荷的要求，也限制了一次調(diào)頻動(dòng)作頻繁度對機(jī)組正?？刂频挠绊憽τ诋?dāng)前的一次調(diào)頻系統(tǒng)，其主要是經(jīng)疊加的負(fù)荷控制輸出調(diào)頻動(dòng)作量實(shí)現(xiàn)機(jī)組增或減負(fù)荷功能，即一次調(diào)頻動(dòng)作結(jié)束，疊加量消失，系統(tǒng)自動(dòng)將負(fù)荷恢復(fù)到動(dòng)作前負(fù)荷點(diǎn)，短時(shí)間內(nèi)完成一次負(fù)荷先增后減或先減后增，影響機(jī)組安全運(yùn)行。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮在一次調(diào)頻動(dòng)作后，從當(dāng)前負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行調(diào)頻增或減負(fù)荷量疊加控制，以此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的負(fù)荷功能運(yùn)作，可有效的減輕一次調(diào)頻對機(jī)組負(fù)荷的影響，為機(jī)組的安全運(yùn)行做好基礎(chǔ)保障。通過對本次一次調(diào)頻實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，確定機(jī)組優(yōu)化方案。1）優(yōu)化其一次調(diào)頻邏輯中的滯后模塊;將滯后時(shí)間從2秒改成0秒。2）改變其調(diào)頻函數(shù)，將其由（±2，0）（±4，±4.5）（±8，±20）改成由（±2，0）（±3，±4.4）（±4，±6.6）（±14，±26.4），使其與負(fù)荷的快速線性響應(yīng)頻率一致。3）改變一次調(diào)頻輸出負(fù)荷增益，保持其與典型額定工況下的壓力流量相適應(yīng)。做到一次調(diào)頻負(fù)荷輸出標(biāo)準(zhǔn)要求。在經(jīng)過優(yōu)化后，又進(jìn)行了一次相同的試驗(yàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速階躍性變化上升或下降14r/min時(shí)，其負(fù)荷變化響應(yīng)時(shí)間在3s之內(nèi);此時(shí)的功率最大變化值為28MW，調(diào)峰值達(dá)到的時(shí)間為18s。這些數(shù)據(jù)與Q/GDW 669-2011《火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)導(dǎo)則》相關(guān)要求基本吻合。4）在壓力控制回路投入時(shí)，無論是跟隨協(xié)調(diào)還是壓力控制回路，最大程度上主要是因?yàn)榭刂苹芈穼毫焖僬{(diào)節(jié)對一次調(diào)頻的反調(diào)，當(dāng)一次調(diào)頻發(fā)生時(shí)，則可在一定范圍內(nèi)對實(shí)際壓力的調(diào)節(jié)方式給予跟蹤及調(diào)查，若壓力超出一定設(shè)定值，則對壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過采取這種方式，表明在發(fā)生一次調(diào)頻時(shí)，在某一壓力范圍內(nèi)科自動(dòng)退出壓力，且在一次調(diào)頻結(jié)束或壓力偏差超出設(shè)定的范圍時(shí)，則可自動(dòng)投入到壓力控制中，進(jìn)而為一次調(diào)頻留下充足的時(shí)間。

三、結(jié)束語

經(jīng)過對相應(yīng)的火電機(jī)組DEH行具體的實(shí)驗(yàn)后，針對一次調(diào)頻邏輯進(jìn)行的相應(yīng)的分析，并對其中的相關(guān)細(xì)節(jié)性偏差進(jìn)行對應(yīng)的優(yōu)化處理。通過對優(yōu)化后的機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，其各項(xiàng)數(shù)據(jù)都基本達(dá)到了相關(guān)的管理規(guī)定要求。經(jīng)過優(yōu)化后，一次調(diào)頻邏輯負(fù)載適應(yīng)能力，系統(tǒng)的響應(yīng)速度，等各方面都有了良好的改善。而且在以后的工作中，還會(huì)不斷的針對其具體的運(yùn)行環(huán)境行針對性的優(yōu)化。力求保持調(diào)頻動(dòng)作的穩(wěn)定性和可靠性;推動(dòng)電網(wǎng)工作的穩(wěn)定常態(tài)化運(yùn)作。

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