毛 丹 諸粵珊
深圳市廣前電力有限公司 廣東 深圳 518054
2009年某±500 KV直流輸電線路單極跳閘,甩負(fù)荷接近1400 MW,電網(wǎng)頻率在8.5秒內(nèi)從50.019 Hz降至49.842 Hz,其后出現(xiàn)2個(gè)峰值分別為49.948 Hz和49.924 Hz的衰減振蕩,最后電網(wǎng)頻率穩(wěn)定于49.919 Hz。本次電網(wǎng)頻率波動(dòng)情況及各時(shí)間點(diǎn)的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量理論值見表1。以火電機(jī)組一次調(diào)頻按5%的轉(zhuǎn)速不等率設(shè)定,轉(zhuǎn)速死區(qū)為±2 r/min時(shí),其一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量理論值分別為4.99%MCR (機(jī)組額定有功出力)、0.75%MCR、1.71%MCR,最后穩(wěn)定于1.91%MCR。事件發(fā)生時(shí),電網(wǎng)直調(diào)機(jī)組一次調(diào)頻雖有動(dòng)作,但機(jī)組一次調(diào)頻量明顯不足。
由表1可見,本次電網(wǎng)頻率波動(dòng)要求對(duì)應(yīng)的機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量的最大值應(yīng)為4.99%MCR,但從本次電網(wǎng)內(nèi)各機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)作來看,與這個(gè)頻率最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的機(jī)組一次調(diào)頻峰值遠(yuǎn)未達(dá)到該理論值,達(dá)到理論值40%的機(jī)組也僅有少數(shù),引起機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量不足的主要原因有:
表1 某±500 KV直流輸電線路單極跳閘后電網(wǎng)頻差及一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量理論值對(duì)照表
1)機(jī)組側(cè)檢測(cè)到的實(shí)際電網(wǎng)頻率變化值與調(diào)度側(cè)檢測(cè)到的電網(wǎng)頻率變化值不同;
2)機(jī)組負(fù)荷已達(dá)上限,機(jī)組向上無一次調(diào)頻調(diào)節(jié)裕量;
3)機(jī)組采用純滑壓方式運(yùn)行,汽機(jī)調(diào)門已全開,機(jī)組向上無一次調(diào)頻調(diào)節(jié)裕量;
4)機(jī)組正在進(jìn)行減負(fù)荷操作,機(jī)組一次調(diào)頻作用被抵消;
5)機(jī)組出現(xiàn)負(fù)荷增閉鎖或相關(guān)閉鎖條件,機(jī)組無法加負(fù)荷;
6)機(jī)組僅CCS或DEH單側(cè)投入一次調(diào)頻,一次調(diào)頻動(dòng)作幅度和動(dòng)作速度沒有達(dá)到要求;
7)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)設(shè)置大于2 r/min;一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量目標(biāo)值本身不足;
8)機(jī)組一次調(diào)頻補(bǔ)償調(diào)節(jié)量函數(shù)輸出值比相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求小;
9)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作下限設(shè)置過高,機(jī)組一次調(diào)頻功能未能正常起作用;
10)機(jī)組一次調(diào)頻設(shè)定值受速率限制,短時(shí)間內(nèi)一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量無法達(dá)到一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量目標(biāo)值;
11)機(jī)組采用汽機(jī)跟隨方式運(yùn)行,機(jī)組一次調(diào)頻作用被調(diào)節(jié)作用抵消;
12)機(jī)組調(diào)節(jié)參數(shù)整定不合適,系統(tǒng)本身出現(xiàn)振蕩,造成一次調(diào)頻校正不穩(wěn);
13)部分機(jī)組僅傳送了一個(gè)一次調(diào)頻投入信號(hào)到調(diào)度中心,而實(shí)際并未投入一次調(diào)頻功能。
機(jī)組在整改調(diào)試中的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按照 《廣東電力系統(tǒng)一次調(diào)頻運(yùn)行管理規(guī)定》進(jìn)行相關(guān)調(diào)試:
1)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)和調(diào)頻調(diào)節(jié)參數(shù)按照如下設(shè)置:火電機(jī)組轉(zhuǎn)速不等率不高于5%,一次調(diào)頻死區(qū)不大于±2 r/min(±0.033 Hz),單機(jī)容量為500 MW及以上的火電機(jī)組,負(fù)荷變化限制幅度不小于±6%MCR,單機(jī)容量為200 MW~500 MW的火電機(jī)組,負(fù)荷變化限制幅度不小于±8%MCR,單機(jī)容量為200 MW及以下的火電機(jī)組,負(fù)荷變化限制幅度不小于±10%MCR?;痣姍C(jī)組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)量設(shè)置要求如表2所示。
2)機(jī)組負(fù)荷在60%MCR及以上時(shí),一次調(diào)頻目標(biāo)值按本節(jié)1)所計(jì)算出的目標(biāo)值進(jìn)行100%校正;機(jī)組負(fù)荷低于60%MCR時(shí),其一次調(diào)頻目標(biāo)值按本節(jié)1)所計(jì)算出的目標(biāo)值乘以校正系數(shù)K進(jìn)行一次調(diào)頻校正,其校正系數(shù)K:
其中,Pt—機(jī)前壓力;P0—機(jī)前壓力額定值;
表2 火電機(jī)組轉(zhuǎn)速差(頻差)與負(fù)荷調(diào)節(jié)量關(guān)系
3)當(dāng)電網(wǎng)頻率變化達(dá)到一次調(diào)頻動(dòng)作值到機(jī)組負(fù)荷開始變化所需的時(shí)間,為一次調(diào)頻的響應(yīng)滯后時(shí)間,應(yīng)≤3秒;機(jī)組參與一次調(diào)頻過程中,在電網(wǎng)頻率穩(wěn)定后,機(jī)組負(fù)荷達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間,為一次調(diào)頻穩(wěn)定時(shí)間,應(yīng)<60秒。
4)在電網(wǎng)頻率變化超過機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)時(shí)開始的60秒內(nèi),機(jī)組實(shí)際出力與響應(yīng)目標(biāo)偏差的平均值應(yīng)在理論計(jì)算的調(diào)整幅度的±8%內(nèi)。
5)在電網(wǎng)頻率變化超過機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)時(shí),開始時(shí)的15秒內(nèi)機(jī)組出力實(shí)際調(diào)節(jié)量應(yīng)達(dá)到△P(△f,t)理論最大值的 60%以上,其中:
式中,△r:電網(wǎng)頻率變化超過一次調(diào)頻死區(qū),扣除死區(qū)的一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速差;
MCR:機(jī)組額定有功出力;
Ne:機(jī)組額定轉(zhuǎn)速;
Kc:機(jī)組速度不等率;
│△P│≤規(guī)定的機(jī)組參與一次調(diào)頻負(fù)荷最大調(diào)整幅度設(shè)定值。
1)采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)(DEH)的機(jī)組,一次調(diào)頻功能應(yīng)由DEH實(shí)現(xiàn),要求采取將頻差信號(hào)疊加在汽輪機(jī)調(diào)速汽門指令處的設(shè)計(jì)方法。采用分散控制系統(tǒng)(DCS),具有機(jī)組協(xié)調(diào)控制(CCS)和自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)功能的機(jī)組,應(yīng)在CCS中投入頻率校正回路,即當(dāng)機(jī)組工作在CCS或AGC方式時(shí),由DEH、DCS共同完成一次調(diào)頻功能,一次調(diào)頻功能應(yīng)隨協(xié)調(diào)控制同時(shí)投入。
2)對(duì)于投入AGC功能的機(jī)組,在電網(wǎng)頻率超出50±0.05 Hz時(shí),應(yīng)能暫時(shí)閉鎖不利于頻率恢復(fù)的AGC指令,直到機(jī)組一次調(diào)頻作用結(jié)束或暫停時(shí)間超過45秒。
3)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作的有效范圍為機(jī)組并網(wǎng)后至機(jī)組額定負(fù)荷。機(jī)組并網(wǎng)后,DEH側(cè)一次調(diào)頻回路能自動(dòng)投入;CCS投入自動(dòng)后,CCS側(cè)一次調(diào)頻回路能自動(dòng)投入。因機(jī)組工況異?;蛱厥庑枰枰顺鲆淮握{(diào)頻功能時(shí),需要及時(shí)向調(diào)度提出申請(qǐng)或向調(diào)度報(bào)告,并得到調(diào)度的許可。
4)各機(jī)組增加保證一次調(diào)頻作用效果的控制回路:
(1)機(jī)組AGC或機(jī)組就地改變機(jī)組負(fù)荷目標(biāo)值進(jìn)行加減負(fù)荷操作時(shí),機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作方向與機(jī)組加減負(fù)荷方向相反時(shí),暫停機(jī)組作反方向的負(fù)荷變化,直到機(jī)組一次調(diào)頻作用結(jié)束;
(2)機(jī)組應(yīng)避免汽輪機(jī)調(diào)門全開的純滑壓運(yùn)行方式;機(jī)組投入滑壓方式運(yùn)行時(shí),滑壓曲線的設(shè)置應(yīng)保證機(jī)組有足夠的一次調(diào)頻裕量;
(3)糾正機(jī)組以汽機(jī)跟隨方式運(yùn)行的協(xié)調(diào)控制模式;對(duì)于長期以鍋爐跟隨方式運(yùn)行的機(jī)組,要求增加保證一次調(diào)頻動(dòng)作速度和動(dòng)作幅度的控制回路;
5)一次調(diào)頻的負(fù)荷校正作用原則上不進(jìn)行速率限制,如有必要可進(jìn)行延時(shí)處理,從一次調(diào)頻的負(fù)荷調(diào)節(jié)目標(biāo)函數(shù)至汽輪機(jī)調(diào)門動(dòng)作的一次調(diào)頻動(dòng)作速率不低于50%MCR/min。
6)新機(jī)組投產(chǎn)前和現(xiàn)役機(jī)組完成大、小修后,必須進(jìn)行機(jī)組一次調(diào)頻功能維護(hù)調(diào)整,并進(jìn)行強(qiáng)制性的一次調(diào)頻性能測(cè)試工作。
電網(wǎng)頻率波動(dòng)事件再次表明,發(fā)電機(jī)組是電力系統(tǒng)的重要組成部分,電網(wǎng)的安全穩(wěn)定與機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)密切相關(guān)。如果這次事件甩負(fù)荷再大一些,機(jī)組的一次調(diào)頻都沒有動(dòng)作,頻率下降幅度會(huì)更大,若頻率超過了機(jī)組的低頻切機(jī)定值,機(jī)組與系統(tǒng)自動(dòng)解列,系統(tǒng)頻率則進(jìn)一步下降,引起更多機(jī)組切機(jī),將引起系統(tǒng)的瓦解和崩潰。發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻的正確投入,需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的管理,形成有效的管理機(jī)制,確保機(jī)組一次調(diào)頻功能滿足系統(tǒng)要求。
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