毛 丹 諸粵珊

深圳市廣前電力有限公司 廣東 深圳 518054

1 一次調頻動作分析

2009年某±500 KV直流輸電線路單極跳閘，甩負荷接近1400 MW，電網(wǎng)頻率在8.5秒內從50.019 Hz降至49.842 Hz，其后出現(xiàn)2個峰值分別為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)頻率波動情況及各時間點的一次調頻調節(jié)量理論值見表1。以火電機組一次調頻按5%的轉速不等率設定，轉速死區(qū)為±2 r/min時，其一次調頻調節(jié)量理論值分別為4.99%MCR （機組額定有功出力）、0.75%MCR、1.71%MCR，最后穩(wěn)定于1.91%MCR。事件發(fā)生時，電網(wǎng)直調機組一次調頻雖有動作，但機組一次調頻量明顯不足。

2 機組一次調頻動作不理想的原因分析

由表1可見，本次電網(wǎng)頻率波動要求對應的機組一次調頻調節(jié)量的最大值應為4.99%MCR，但從本次電網(wǎng)內各機組的一次調頻動作來看，與這個頻率最低點對應的機組一次調頻峰值遠未達到該理論值，達到理論值40%的機組也僅有少數(shù)，引起機組一次調頻調節(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)頻差及一次調頻調節(jié)量理論值對照表

1）機組側檢測到的實際電網(wǎng)頻率變化值與調度側檢測到的電網(wǎng)頻率變化值不同；

2）機組負荷已達上限，機組向上無一次調頻調節(jié)裕量；

3）機組采用純滑壓方式運行，汽機調門已全開，機組向上無一次調頻調節(jié)裕量；

4）機組正在進行減負荷操作，機組一次調頻作用被抵消；

5）機組出現(xiàn)負荷增閉鎖或相關閉鎖條件，機組無法加負荷；

6）機組僅CCS或DEH單側投入一次調頻，一次調頻動作幅度和動作速度沒有達到要求；

7）機組一次調頻動作死區(qū)設置大于2 r/min；一次調頻調節(jié)量目標值本身不足；

8）機組一次調頻補償調節(jié)量函數(shù)輸出值比相關標準要求小；

9）機組一次調頻動作下限設置過高，機組一次調頻功能未能正常起作用；

10）機組一次調頻設定值受速率限制，短時間內一次調頻調節(jié)量無法達到一次調頻調節(jié)量目標值；

11）機組采用汽機跟隨方式運行，機組一次調頻作用被調節(jié)作用抵消；

12）機組調節(jié)參數(shù)整定不合適，系統(tǒng)本身出現(xiàn)振蕩，造成一次調頻校正不穩(wěn)；

13）部分機組僅傳送了一個一次調頻投入信號到調度中心，而實際并未投入一次調頻功能。

3 機組一次調頻技術規(guī)范及改進

3.1 一次調頻技術性能規(guī)范要求

機組在整改調試中的主要技術標準按照 《廣東電力系統(tǒng)一次調頻運行管理規(guī)定》進行相關調試：

1）機組一次調頻動作死區(qū)和調頻調節(jié)參數(shù)按照如下設置：火電機組轉速不等率不高于5%，一次調頻死區(qū)不大于±2 r/min（±0.033 Hz），單機容量為500 MW及以上的火電機組，負荷變化限制幅度不小于±6%MCR，單機容量為200 MW～500 MW的火電機組，負荷變化限制幅度不小于±8%MCR，單機容量為200 MW及以下的火電機組，負荷變化限制幅度不小于±10%MCR?；痣姍C組一次調頻調節(jié)量設置要求如表2所示。

2）機組負荷在60%MCR及以上時，一次調頻目標值按本節(jié)1）所計算出的目標值進行100%校正；機組負荷低于60%MCR時，其一次調頻目標值按本節(jié)1）所計算出的目標值乘以校正系數(shù)K進行一次調頻校正，其校正系數(shù)K：

其中，Pt—機前壓力；P0—機前壓力額定值；

表2 火電機組轉速差（頻差）與負荷調節(jié)量關系

3）當電網(wǎng)頻率變化達到一次調頻動作值到機組負荷開始變化所需的時間，為一次調頻的響應滯后時間，應≤3秒；機組參與一次調頻過程中，在電網(wǎng)頻率穩(wěn)定后，機組負荷達到穩(wěn)定所需的時間，為一次調頻穩(wěn)定時間，應＜60秒。

4）在電網(wǎng)頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始的60秒內，機組實際出力與響應目標偏差的平均值應在理論計算的調整幅度的±8%內。

5）在電網(wǎng)頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時，開始時的15秒內機組出力實際調節(jié)量應達到△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頻死區(qū)，扣除死區(qū)的一次調頻轉速差；

MCR：機組額定有功出力；

Ne：機組額定轉速；

Kc：機組速度不等率；

│△P│≤規(guī)定的機組參與一次調頻負荷最大調整幅度設定值。

3.2 機組一次調頻性能的改進要求

1）采用數(shù)字電液調節(jié)（DEH）的機組，一次調頻功能應由DEH實現(xiàn)，要求采取將頻差信號疊加在汽輪機調速汽門指令處的設計方法。采用分散控制系統(tǒng)（DCS），具有機組協(xié)調控制（CCS）和自動發(fā)電控制（AGC）功能的機組，應在CCS中投入頻率校正回路，即當機組工作在CCS或AGC方式時，由DEH、DCS共同完成一次調頻功能,一次調頻功能應隨協(xié)調控制同時投入。

2）對于投入AGC功能的機組，在電網(wǎng)頻率超出50±0.05 Hz時，應能暫時閉鎖不利于頻率恢復的AGC指令，直到機組一次調頻作用結束或暫停時間超過45秒。

3）機組一次調頻動作的有效范圍為機組并網(wǎng)后至機組額定負荷。機組并網(wǎng)后，DEH側一次調頻回路能自動投入；CCS投入自動后，CCS側一次調頻回路能自動投入。因機組工況異?；蛱厥庑枰枰顺鲆淮握{頻功能時，需要及時向調度提出申請或向調度報告，并得到調度的許可。

4）各機組增加保證一次調頻作用效果的控制回路：

（1）機組AGC或機組就地改變機組負荷目標值進行加減負荷操作時，機組一次調頻動作方向與機組加減負荷方向相反時，暫停機組作反方向的負荷變化，直到機組一次調頻作用結束；

（2）機組應避免汽輪機調門全開的純滑壓運行方式；機組投入滑壓方式運行時，滑壓曲線的設置應保證機組有足夠的一次調頻裕量；

（3）糾正機組以汽機跟隨方式運行的協(xié)調控制模式；對于長期以鍋爐跟隨方式運行的機組，要求增加保證一次調頻動作速度和動作幅度的控制回路；

5）一次調頻的負荷校正作用原則上不進行速率限制，如有必要可進行延時處理，從一次調頻的負荷調節(jié)目標函數(shù)至汽輪機調門動作的一次調頻動作速率不低于50%MCR/min。

6）新機組投產(chǎn)前和現(xiàn)役機組完成大、小修后，必須進行機組一次調頻功能維護調整，并進行強制性的一次調頻性能測試工作。

4 結束語

電網(wǎng)頻率波動事件再次表明，發(fā)電機組是電力系統(tǒng)的重要組成部分，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定與機組的自動控制系統(tǒng)密切相關。如果這次事件甩負荷再大一些，機組的一次調頻都沒有動作，頻率下降幅度會更大，若頻率超過了機組的低頻切機定值，機組與系統(tǒng)自動解列，系統(tǒng)頻率則進一步下降，引起更多機組切機，將引起系統(tǒng)的瓦解和崩潰。發(fā)電機組一次調頻的正確投入，需要加強對機組調速系統(tǒng)的管理，形成有效的管理機制，確保機組一次調頻功能滿足系統(tǒng)要求。

［1］陳亮，陳慧坤.廣東電網(wǎng)發(fā)電機組一次調頻性能分析［J］.廣東電力，2008，（08）：8-12.

[2］黃甦，鄭航林.一次調頻控制策略的優(yōu)化［J］.熱力發(fā)電，2008，（09）：71-74.