電廠一次調(diào)頻系統(tǒng)分析及改進(jìn)

張偉，馬亮，杜偉

（華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462000）

電廠一次調(diào)頻系統(tǒng)分析及改進(jìn)

張偉，馬亮，杜偉

（華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462000）

隨著河南省電力調(diào)度控制中心對(duì)統(tǒng)調(diào)機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻考核的實(shí)施，針對(duì)華電漯河發(fā)電有限公司一期2×330 MW機(jī)組一次調(diào)頻合格率低的現(xiàn)狀，對(duì)一次調(diào)頻系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，從硬件、軟件、控制邏輯等方面進(jìn)行了改進(jìn)，一次調(diào)頻合格率大幅提高。

火電廠；一次調(diào)頻；合格率

0 引言

2012年8月16日，河南省電力調(diào)度控制中心正式下達(dá)《關(guān)于近期正式實(shí)施〈兩個(gè)細(xì)則〉中一次調(diào)頻考核的通知》，通知決定自2012年9月1日起對(duì)統(tǒng)調(diào)機(jī)組一次調(diào)頻正式實(shí)施考核。8月23日，再次下文強(qiáng)調(diào)按照電監(jiān)辦“兩個(gè)細(xì)則”的考核要求，河南省電力調(diào)度控制中心于2012年9月將一次調(diào)頻考核納入電監(jiān)辦“兩個(gè)細(xì)則”的考核中，機(jī)組一次調(diào)頻貢獻(xiàn)電量低于50%，即統(tǒng)計(jì)為1次不合格，每次不合格扣罰電量2MW·h。

在正式實(shí)施考核的前兩個(gè)月為試運(yùn)行期，9月考核電量為850 MW·h，10月考核電量為803 MW·h，按照上網(wǎng)電價(jià)0.439元／（kW·h）計(jì)，考核費(fèi)用達(dá)72.57萬(wàn)元。從河南區(qū)域看，自8月16日通知發(fā)布至10月31日，河南省電力調(diào)度中心先后公布了全省機(jī)組一次調(diào)頻預(yù)考核和正式考核的5次結(jié)果，9月一次調(diào)頻考核電量總量達(dá)99.9 GW·h，一次調(diào)頻考核電量超過(guò)日發(fā)電計(jì)劃考核電量和調(diào)峰考核電量，成為首位的電量考核指標(biāo)。

1 存在的問(wèn)題

1.1 轉(zhuǎn)速精度達(dá)不到要求

華電漯河發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)漯河發(fā)電公司）參與一次調(diào)頻計(jì)算的轉(zhuǎn)速來(lái)自數(shù)字電液（DEH）控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速測(cè)量采用電渦流式測(cè)量原理，共3個(gè)轉(zhuǎn)速探頭，全部位于低壓缸與發(fā)電機(jī)之間，2012年11月1日某段時(shí)間轉(zhuǎn)速記錄見(jiàn)表1。

由表1可以看出，3個(gè)轉(zhuǎn)速之間存在約1 r／min的偏差。在電網(wǎng)穩(wěn)定的情況下，一次調(diào)頻動(dòng)作幅度往往為3002～3003 r／min，2997～2998 r／min，調(diào)頻

表1 DEH轉(zhuǎn)速記錄 r／min

幅度一般不超過(guò)1 r／min。很明顯，DEH轉(zhuǎn)速測(cè)量精度達(dá)不到一次調(diào)頻考核的要求，導(dǎo)致一次調(diào)頻合格率低。

1.2 電源管理單元（PMU）時(shí)間滯后

經(jīng)分析，漯河發(fā)電公司PMU時(shí)間可能滯后，影響一次調(diào)頻合格率。調(diào)取漯河發(fā)電公司某時(shí)段的考核記錄與調(diào)度控制中心的考核記錄進(jìn)行對(duì)比，合格率為37.5%。＃1機(jī)組分散控制系統(tǒng)（DCS）一次調(diào)頻動(dòng)作了3次，＃2機(jī)組DCS一次調(diào)頻動(dòng)作了24次，且與調(diào)度的8次記錄在觸發(fā)時(shí)間、觸發(fā)頻率、持續(xù)時(shí)間等參數(shù)上不一致。截取某時(shí)段河南電網(wǎng)包括漯河電廠在內(nèi)3家電廠的網(wǎng)頻曲線進(jìn)行比對(duì)，漯河電廠的網(wǎng)頻比其他電廠滯后2～3 s，造成機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)間與調(diào)度控制中心時(shí)間不一致，導(dǎo)致漯河電廠一次調(diào)頻在觸發(fā)時(shí)間上與調(diào)度記錄不一致。

此外，將2013年2月16調(diào)度控制中心記錄與PMU監(jiān)聽(tīng)記錄進(jìn)行對(duì)比：調(diào)度統(tǒng)計(jì)20次，10次合格，PMU統(tǒng)計(jì)7次，6次合格，其中動(dòng)作時(shí)間一致的只有4次。

1.3 PMU數(shù)據(jù)丟包

河南電網(wǎng)“兩個(gè)細(xì)則”考核施行后，漯河電廠對(duì)一次調(diào)頻進(jìn)行了改造，一次調(diào)頻系統(tǒng)以PMU裝置采集量作為動(dòng)作的依據(jù)，省電力調(diào)度控制中心考核以PMU上傳數(shù)據(jù)作為考核依據(jù)。投運(yùn)以后，PMU上傳數(shù)據(jù)頻繁出現(xiàn)丟包，多次出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重影響漯河發(fā)電公司一次調(diào)頻考核合格率。

以2013年2月25日為例，經(jīng)分析，540次記錄中，數(shù)據(jù)丟包17次，表現(xiàn)為記錄中功率等一系列數(shù)據(jù)為0。3月16日安裝了PMU丟包監(jiān)聽(tīng)程序，3月25日監(jiān)聽(tīng)到的丟包情況為：共丟包 18次，總計(jì)14170幀，即283 s（見(jiàn)表2）。

因頻繁丟包，PMU監(jiān)聽(tīng)裝置檢測(cè)不到數(shù)據(jù)，導(dǎo)致DCS中“PMU頻率故障”光子牌頻發(fā)。

表2 PMU丟包記錄

1.4 邏輯不合理

（1）低負(fù)荷與高負(fù)荷時(shí)一次調(diào)頻動(dòng)作量不一致。經(jīng)分析，高負(fù)荷時(shí)由于主蒸汽壓力較高，調(diào)門(mén)動(dòng)作后負(fù)荷變化較大；低負(fù)荷時(shí)，主蒸汽壓力較低，而調(diào)門(mén)動(dòng)作幅度是一樣的，因此負(fù)荷變化較小。

（2）網(wǎng)頻波動(dòng)頻繁，造成機(jī)組調(diào)門(mén)頻繁擺動(dòng)，影響設(shè)備安全運(yùn)行。“一次調(diào)頻動(dòng)作”的定義為：轉(zhuǎn)速差大于2 r／min且持續(xù)時(shí)間超過(guò)15 s。因此，沒(méi)有必要轉(zhuǎn)速差一超過(guò)2 r／min就動(dòng)作。

（3）DEH側(cè)調(diào)門(mén)動(dòng)作，而協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）中由于存在壓力偏差進(jìn)行壓力拉回，削弱動(dòng)作效果。

（4）部分情況下，即使動(dòng)作方向正確，但仍不合格，這是由于動(dòng)作幅度不夠、負(fù)荷貢獻(xiàn)量不夠造成的。

2 改進(jìn)措施

2.1 網(wǎng)頻代替轉(zhuǎn)速參與控制

安裝PMU監(jiān)聽(tīng)裝置，PMU頻率替代DEH的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速作為一次調(diào)頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將頻率變送器量程和DCS相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)量程統(tǒng)一由48.0～52.0Hz調(diào)整為49.8～50.2Hz，以提高精度。在DEH邏輯中，將一次調(diào)頻用的轉(zhuǎn)速差替換為頻差乘以60，其后邏輯不變。

調(diào)度一次調(diào)頻考核以鄭州某變電站PMU頻率為基準(zhǔn)，電廠PMU記錄與調(diào)度中心考核記錄數(shù)據(jù)的一致性在95%左右。按照國(guó)家電網(wǎng)公司的要求，PMU裝置都應(yīng)具備同時(shí)和多個(gè)主站通信的功能，因此，可以增設(shè)1個(gè)模擬主站，和PMU裝置通信。通信完全按照國(guó)家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，模擬主站得到頻率值后，再通過(guò)通信方式將頻率值送入DCS。漯河公司的DCS可以直接將頻率作為上網(wǎng)點(diǎn)廣播到DCSA／B網(wǎng)上，然后通過(guò)DCS內(nèi)組態(tài)參與一次調(diào)頻。PMU改造方案如圖1所示。

圖1 PMU改造方案

國(guó)家電網(wǎng)要求PMU測(cè)量后10ms內(nèi)送出數(shù)據(jù)，加上模擬主站處理和轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)間，頻率數(shù)據(jù)到達(dá)DCS的時(shí)間應(yīng)在50ms以?xún)?nèi)，時(shí)間周期上滿足一次調(diào)頻控制要求。

對(duì)PMU頻率信號(hào)進(jìn)行3個(gè)方面的處理。

（1）PMU頻率信號(hào)品質(zhì)壞（當(dāng)DCS連續(xù)2次接收不到模擬主站的通信）時(shí)，將頻率切回到現(xiàn)有DCS三取中轉(zhuǎn)速信號(hào)。

（2）PMU頻率信號(hào)與DCS三取中轉(zhuǎn)速偏差超過(guò)3 r／min時(shí)，將頻率切回到現(xiàn)有DCS三取中轉(zhuǎn)速信號(hào)。

（3）PMU頻率信號(hào)投運(yùn)初期，轉(zhuǎn)速限值為2996～3004 r／min。

2.2 PMU功角測(cè)量裝置改造

對(duì)現(xiàn)有PMU功角測(cè)量裝置進(jìn)行換型改造，要求只更換內(nèi)部機(jī)柜及機(jī)柜到端子排內(nèi)側(cè)接線，外柜體與外部接線保持不變，增加全球定位系統(tǒng)（GPS）對(duì)時(shí)裝置。調(diào)試時(shí)雙平面通信皆正常，一次調(diào)頻數(shù)據(jù)丟包為0。

2.3 優(yōu)化邏輯參數(shù)

（1）將一次調(diào)頻掃描周期由200ms改為100 ms，提高時(shí)間精度。

（2）優(yōu)化轉(zhuǎn)速差-功率函數(shù)（見(jiàn)表3），使擬合曲線圓滑準(zhǔn)確。限制動(dòng)作幅度，提高安全系數(shù)。

（5）增加壓力修正因子（見(jiàn)表4），使主汽門(mén)動(dòng)作幅度隨壓力的減小而增大，隨壓力的增大而減小。

表4 壓力修正因子

表3 轉(zhuǎn)速差-功率函數(shù)

（6）在協(xié)調(diào)系統(tǒng)中對(duì)壓力設(shè)定值進(jìn)行修正，防止DEH側(cè)調(diào)門(mén)動(dòng)作后CCS中由于存在壓力偏差進(jìn)行壓力拉回，削弱動(dòng)作效果。

（7）增加PMU故障報(bào)警光字牌，PMU裝置出現(xiàn)異常及時(shí)處理。

3 改造效果

（3）將轉(zhuǎn)速差死區(qū)由±2.0 r／min改為±1.8 r／min并延時(shí)3 s。延時(shí)3 s目的是防止電網(wǎng)頻率短時(shí)波動(dòng)造成汽輪機(jī)調(diào)門(mén)的頻繁波動(dòng)；將死區(qū)由±2.0 r／min改為±1.8 r／min目的是提前動(dòng)作，保證負(fù)荷動(dòng)作量滿足要求。

（4）將轉(zhuǎn)速偏差限值由原來(lái)的150 r／min改為15 r／min，將一次調(diào)頻負(fù)荷動(dòng)作最大值改為30MW，

（1）一次調(diào)頻動(dòng)作信號(hào)源可靠、準(zhǔn)確。改造后PMU功角測(cè)量裝置運(yùn)行正常，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，改造至今未發(fā)生過(guò)丟包現(xiàn)象。對(duì)邏輯參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)，大大提高了一次調(diào)頻合格率，月度一次調(diào)頻合格率在河南省名列前茅，為公司節(jié)省了大量資金的同時(shí)，也提高了公司在本區(qū)域內(nèi)的形象。改造前、后數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表5。

表5 改造前、后數(shù)據(jù)對(duì)比

（2）一次調(diào)頻動(dòng)作報(bào)表功能可靠性加強(qiáng)。PMU報(bào)表與調(diào)度報(bào)表格式一致，計(jì)算結(jié)果基本吻合，為向調(diào)度申請(qǐng)數(shù)據(jù)核對(duì)、考核減免提供了依據(jù)。

（3）歷史站功能加強(qiáng)。PMU監(jiān)聽(tīng)裝置可以保存機(jī)組頻率和功率數(shù)據(jù)達(dá)1年，而原PMU裝置只能保存15 d，為數(shù)據(jù)核對(duì)提供了支撐。

（4）增加了PMU與DCS的整點(diǎn)對(duì)時(shí)功能，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)PMU或DCS的GPS工作是否正常。升級(jí)安裝對(duì)時(shí)功能后立即發(fā)現(xiàn)兩者之間時(shí)間偏差約24 s，重啟DCS的GPS對(duì)時(shí)工作站后正常。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)漯河電廠一次調(diào)頻系統(tǒng)硬件、軟件、電氣系統(tǒng)、熱工系統(tǒng)等進(jìn)行改造后，其可靠性、準(zhǔn)確性、合格率均有了大幅提高，滿足了電網(wǎng)調(diào)度的要求。

（本文責(zé)編：劉芳）

TP 273.5

：B

：1674-1951（2015）04-0059-03

張偉（1971—），男，山東新泰人，副總工程師，工程師，從事火電廠檢修管理工作（E-mail：luohezhangwei＠163. com）。

2014-10-24；

2015-03-10