一次調(diào)頻性能的改進

印琪民

（華能上海石洞口第一電廠，上海 210000）

一次調(diào)頻性能的改進

印琪民

（華能上海石洞口第一電廠，上海 210000）

本文結(jié)合實際情況，介紹了一次調(diào)頻原理以及改進方法。

一次調(diào)頻；協(xié)調(diào)控制； DEH

隨著超高壓輸送電技術(shù)不斷發(fā)展及發(fā)電機組單機容量不斷增大，一次調(diào)頻的作用越發(fā)重要。

1 一次調(diào)頻的原理

由于電能是無法儲存的，所以發(fā)電與用電之間的平衡就顯得非常重要，而電網(wǎng)頻率正是反映這一狀況的重要指標。我國電網(wǎng)的額定頻率為50Hz，如果電網(wǎng)頻率高于50Hz，說明發(fā)電量高于用電量，反之，則說明發(fā)電量低于需要的電量。一次調(diào)頻的基本原理就是機組直接接受電網(wǎng)頻率的偏差信號，通過改變機組的實際負荷，達到穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的目的。

大型燃煤發(fā)電機組的一次調(diào)頻功能一般分別設(shè)置在DEH和CCS側(cè)。控制原理如圖1所示。當電網(wǎng)頻率出現(xiàn)偏差時，DEH按比例快速變化汽機調(diào)門開度，使機組負荷最快速度變化到一次調(diào)頻的要求值附近。但由于一次調(diào)頻的變負荷要求換算成調(diào)門開度變化存在著一定的偏差，而且一般采用開環(huán)控制，所以DEH實際一次調(diào)頻的負荷響應和一次調(diào)頻的負荷要求是有偏差的，而且機組的蓄熱只能維護一段時間，如果鍋爐的熱負荷不變，即使汽機調(diào)門不變化，后期發(fā)電功率又回到原值。所以CCS把一次調(diào)頻的負荷要求疊加在原負荷指令上，一方面使調(diào)門的動作與DEH側(cè)的一次調(diào)頻保持一致，防止CCS出現(xiàn)與DEH動作相反的調(diào)節(jié)作用，使發(fā)電功率達到一次調(diào)頻的要求值，并按一次調(diào)頻的要求保持發(fā)電功率。另外改變鍋爐指令，使鍋爐與汽機在能量上保持平衡。一次調(diào)頻的作用應該是在短時間內(nèi)保持用電與供電的平衡，減小電網(wǎng)頻率變化，最終的用電與供電平衡應由AGC功能完成，使電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在50Hz。

一次調(diào)頻的主要性能指標包括一次調(diào)頻死區(qū)、一次調(diào)頻速度變動率、機組一次調(diào)頻最大幅度。

2 一次調(diào)頻的改進

圖1 燃煤發(fā)電機組一次頻率控制原理圖

影響一次調(diào)頻的性能的原因有很多方面。根據(jù)多次的一次調(diào)頻試驗以及實際運行中一次調(diào)頻動作情況，為了滿足電網(wǎng)的新要求，在目前機組控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對DEH和CCS的邏輯進行了修改和完善。

2.1 信號源的選擇

由于機組并網(wǎng)后，汽輪機轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率是一致的，因此在DEH中普遍使用汽機轉(zhuǎn)速信號代表電網(wǎng)頻率。但是在實際應用中發(fā)現(xiàn)由于轉(zhuǎn)速信號存在測量及精度的誤差，采用轉(zhuǎn)速信號與頻率信號負荷實際變動差異如圖2所示。從圖2中可以看出如果采用頻率信號的話負荷的變動是線性連續(xù)的，在偏差超過±0.033Hz（2轉(zhuǎn)）就開始響應，在偏差超過±0.153Hz（9.2轉(zhuǎn)）達到6%的額定功率；如果采用轉(zhuǎn)速信號的話負荷的變動是階躍式的，且在偏差達到±0.05Hz（3轉(zhuǎn)）才開始響應，在偏差超過±0.167Hz（10轉(zhuǎn)）才達到6%的額定功率。因此我廠現(xiàn)將DEH側(cè)用于一次調(diào)頻的信號由主機轉(zhuǎn)速信號改為了頻率信號。一次調(diào)頻的正確動作次數(shù)得到了提高。

圖2 一次調(diào)頻變負荷要求值與轉(zhuǎn)速/頻率的關(guān)系

2.2 壓力拉回回路改進

圖3為某次一次調(diào)頻實際動作情況，此次動作未能達到動作要求，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)當頻率突降至最低點時主蒸汽壓力與設(shè)定值偏差過大為0.37MPa，為保證主汽壓的穩(wěn)定性，在CCS控制邏輯中壓力拉回回路的作用下，此時TM不控負荷而改控主蒸汽壓力， 造成TM指令不開反關(guān)，從而影響了實際負荷對指令負荷的響應。

圖3 實際一次調(diào)頻動作圖

因此對壓力拉回回路邏輯進行了修改，增加了進壓力拉回回路的壓力限值自適應功能。當一次調(diào)頻動作時將限制適當放大，從而使一次調(diào)頻能力可以進一步提升。

2.3 TM控制回路改進

圖4為進行一次調(diào)頻試驗時的曲線圖。從圖中可以看出當模擬頻率為49.9Hz時，此時DEH開大高調(diào)門加負荷，同步的CCS側(cè)也應該進行相應加負荷動作。但是由于TM的指令和DEH返回給DCS的負荷參考偏差超過了設(shè)定值，造成TM發(fā)出關(guān)調(diào)門指令至DEH，造成了反向調(diào)節(jié)。

針對這種情況，我們對TM邏輯進行了修改，增加與DEH負荷參考偏差設(shè)定值的自適應功能。當一次調(diào)頻正向動作時將偏差適當放大，防止反向調(diào)節(jié)，從而使一次調(diào)頻動作更加精準。

圖4 一次調(diào)頻試驗曲線

2.4 一次風機邏輯的改進

當一次調(diào)頻動作時，一般通過迅速進行增大或關(guān)小調(diào)門來進行迅速響應，但后續(xù)由于鍋爐蓄熱能力會影響一次調(diào)頻的效果，因此當一次調(diào)頻動作時，通過適當改變一次風壓的設(shè)定值來迅速調(diào)節(jié)進入鍋爐的燃料量，從而提高一次調(diào)頻性能。

3 一次調(diào)頻試驗

根據(jù)電網(wǎng)的要求，在一次調(diào)頻相關(guān)邏輯修改后進行了一次調(diào)頻的相關(guān)試驗。進行了280MW、200MW和160MW三個負荷段的分別進行了模擬頻差±0.0677Hz和±0.1Hz的單DEH和DEH+CCS的試驗，實驗結(jié)果如表1、2、3。

表1 160MW試驗數(shù)據(jù)

表2 200MW試驗數(shù)據(jù)

表3 280MW試驗數(shù)據(jù)

從試驗數(shù)據(jù)看出，一次調(diào)頻動作時功率的變化時間有快有慢，這主要取決于當時機組的蓄熱情況，但基本在15秒內(nèi)能達到要求的目標值。

4 結(jié)語

經(jīng)過改進和調(diào)試，機組一次調(diào)頻性能有了較大提高，基本達到上海電網(wǎng)的要求，同時也消除了對機組運行不利的因素，實現(xiàn)了既能充分發(fā)揮出機組的調(diào)頻性能，又能保證機組安全穩(wěn)定運行的目標。

[1]火力發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗及性能驗收導則 .GB/T30370-2013.

[2]火力發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗試驗導則, Q/GDW669-2011.

[3]華東電網(wǎng)并網(wǎng)運行管理實施細則（試行）.

TM621

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1671-0711（2017）03（上）-0024-03