（新疆天富能源股份有限公司電力調度中心，石河子市，832000） 黃　旭

?

基于石河子電網一次調頻功能的分析

（新疆天富能源股份有限公司電力調度中心，石河子市，832000） 黃旭

摘要電力系統(tǒng)頻率調整是電力系統(tǒng)中維持有功功率供需平衡的主要措施，其根本目的是保證電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。根據石河子電網機組一次調頻功能的現(xiàn)狀，分析機組一次調頻的性能，采用科學的試驗手段，達到調節(jié)速率及調節(jié)偏差滿足系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的要求。

關鍵詞電廠，電力系統(tǒng)，一次調頻，分析

頻率是電力系統(tǒng)最重要的運行參數之一,頻率變化對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著深遠的影響。隨著石河子電網裝機容量不斷增加，系統(tǒng)內發(fā)電廠日漸向大機組、高自動化方向發(fā)展，系統(tǒng)互聯(lián)增強了受到沖擊時的暫態(tài)穩(wěn)定性,但也增大了系統(tǒng)在擾動下出現(xiàn)不平衡的可能，維持電網及其頻率穩(wěn)定至關重要。在擾動作用下，把電網頻率控制在要求的范圍內是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的主要目標之一。目前電網頻率調整分為一次調頻、二次調頻。一次調頻主要是通過汽輪機調速系統(tǒng)的頻率特性所固有的能力，隨頻率變化而自動進行頻率調整。二次調頻是當電力系統(tǒng)負荷或發(fā)電出力發(fā)生較大變化時，一次調頻不能恢復頻率至規(guī)定范圍時采用的調頻方式，由運行人員根據系統(tǒng)頻率的變動來調節(jié)發(fā)電機的出力，使頻率保持在規(guī)定范圍內。

汽輪機均采用數字電液的控制方式，一次調頻是其中一項重要功能。通過對石河子電網各機組一次調頻試驗數據的整理和分析，了解各機組一次調頻功能實際參數，驗證各火力發(fā)電機組參與電網運行的一次調頻功能符合電網要求，保證各火力發(fā)電機組參與電網一次調頻時的調節(jié)安全，為今后各電廠安全運行提供參考依據。

1　石河子電網機組一次調頻參數依據

1.1一次調頻穩(wěn)定時間

一次調頻穩(wěn)定時間（stabilization time of primary frequency compensation，簡稱ST）是指轉差或頻差超出一次調頻死區(qū)開始到機組負荷最后一次進入偏離穩(wěn)態(tài)值偏差為±5%范圍之內，且以后不再越出此范圍的所需要的時間。機組投入機組協(xié)調控制系統(tǒng)或自動發(fā)電控制（AGC）運行時，應剔除負荷指令變化的因素。機組參與一次調頻的穩(wěn)定時間應小于1分鐘。

1.2數字式電液控制系統(tǒng)

數字式電液控制系統(tǒng)，簡稱DEH)由按電氣原理設計的敏感元件、數字電路（計算機）、按液壓原理設計的放大元件和液壓伺服機構構成的汽輪機控制系統(tǒng)，自動維持汽輪機轉速和功率在指定值、實現(xiàn)汽輪機各種運行工況自動控制的總稱。

1.3轉速不等率

轉速不等率（speed governing droop）給定值不變，在額定參數下，機組由零功率至額定功率對應的轉速變化，以額定轉速的百分數表示。

1.4一次調頻響應時間

一次調頻響應時間（response time of primary frequency compensation，簡稱RT）是指轉差或頻差超出一次調頻死區(qū)開始到機組負荷可靠的向調頻方向開始變化的時間。

1.5一次調頻死區(qū)

一次調頻死區(qū)（dead band of primary frequency compensation，簡稱DB）特指一次調頻調節(jié)系統(tǒng)在額定轉速附近對轉速或網頻的不靈敏區(qū)。為了在電網周波變化較小的情況下，提高機組運行的穩(wěn)定性，一般在一次調頻調節(jié)系統(tǒng)設置有一次調頻死區(qū)。一次調頻調節(jié)系統(tǒng)在額定轉速附近對轉速差或頻率差的不靈敏區(qū)。機組參與一次調頻死區(qū)應在|±0.033Hz|或|±2|r/min范圍內。

1.6一次調頻響應滯后時間

一次調頻響應滯后時間指轉速差或頻率差最后一次超出一次調頻死區(qū)開始到機組負荷向正確的調頻方向開始變化的時間。機組一次調頻響應滯后時間應小于3s。

1.7一次調頻負荷響應速度

機組一次調頻負荷響應速度應滿足：燃煤機組達到75%目標負荷的時間應不大于15S，達到90%目標負荷的時間應不大于30S，燃氣輪機機組負荷達到90%目標負荷的時間應不大于15S。

1.8一次調頻負荷變化幅度

機組參與一次調頻的調頻負荷變化幅度下限應大于機組穩(wěn)燃負荷，機組參與一次調頻的調頻負荷變化幅度上限應進行限制，限制幅度在（6%～10%）額定功率之間，額定負荷運行的機組，應參與一次調頻，增負荷方向最大調頻負荷增量幅度不小于3%額定功率。

2　石河子某電廠一次調頻現(xiàn)狀

2.1一號機組一次調頻試驗分析

一號機±2r/min擾動試驗，由于擾動量小，未過死區(qū)范圍低頻測試和高頻測試無法反應機組性能。另外±6r/min擾動試驗，如試驗擾動包括死區(qū)范圍，±6r/min擾動和轉速不等率4%設置，目標增量11MW滿足要求。但從所報機組曲線圖2994r/ min低頻擾動所示擾動開始3秒內機組負荷發(fā)生變化，機組負荷由262.983MW增加到268.586MW，持續(xù)一分鐘，變化量5.6MW，曲線圖3 006r/min高頻擾動所示擾動開始3秒內機組負荷發(fā)生變化，機組負荷由261.107MW減少到253.257MW，10S后達到247.341MW，變化量13.766MW。機組曲線反映出機組在低頻擾動后增加負荷未達到《火力發(fā)電機組一次調頻試驗及性能驗收導則》GB/T 30370-2013導則（以下簡稱導則）要求。

2.2一號機組一次調頻存在問題

2.2.1一次調頻參數

根據國家最新導則要求，機組調頻功率上下限值應該設置為±26.4MW，試驗報告中實際為± 22MW。試驗缺少15S和30S試驗數據，只進行了85%工況，缺少另外兩個符號工況點（60%、75%）的試驗過程。

2.2.2一次調頻邏輯

DEH及DCS兩側的一次調頻不等率函數設置不符合導則要求，需重新設置。邏輯中設計了機組負荷小于140MW自動切除一次調頻功能，應該取消該邏輯?，F(xiàn)有DEH畫面上保留了一次調頻投切按鈕，應進行刪除并完善一次調頻投切邏輯。

2.3二號機組一次調頻實驗分析

二號機組±5r/min擾動試驗，熱控工作人員強制有效頻差擾動為±3r/min,一次調頻負荷響應滯后時間小于3S，在15S內達到75%目標負荷（346.05MW）,實際為347.62MW；在30S內達到90%目標負荷（347.72MW）,實際為347.79MW一次調頻的穩(wěn)定時間小于1min,符合規(guī)定要求。二號機組± 4r/min擾動試驗增減負荷均未達到要求，特別是高頻減負荷量與目標量差距過大。

2.4二號機組一次調頻存在問題

2.4.1一次調頻參數

按照國家最新導則要求，一次調頻功率調節(jié)量限幅應該為8%工況，報告實際數據為6%工況。試驗只有75%工況試驗數據，缺少另外兩個符號工況點（60%、75%）的試驗數據。試驗過程中沒有進行最大轉速變動量±12.76rpm試驗。

2.4.2一次調頻邏輯

邏輯中設計了機組負荷小于130MW自動切除一次調頻功能，應該取消該邏輯。DEH一次調頻上下限幅限制在±11MW，不符合導則的要求。DEH一次調頻不等率函數設置不符合導則要求，需重新設置。

3　一次調頻功能完善建議

目前石河子電網內330MW及以上機組轉速不等率設置不統(tǒng)一，一次調頻負荷變化幅度設置不符合規(guī)范。按照導則規(guī)定，一次調頻負荷變化幅度下限應大于機組穩(wěn)燃負荷，一次調頻負荷變化幅度上限應進行限制，250MW≤Po≤350MW的火電機組，不低于額定功率的8%。根據新疆電網運行特性，各電廠轉速不等率設置為4.5%。

機組調頻投運方式應統(tǒng)一，具有機組協(xié)調控制的機組，由DEH（或TCS）、CCS共同完成一次調頻功能，一次調頻從實際效果看，保證電網周波變化后機組負荷快速變化，又能保證繼續(xù)平穩(wěn)運行，保證了電網頻率變化初期機組的響應速度。將#1、#2機組的DEH系統(tǒng)調頻速率變化修改為無速率限制。

4　結語

發(fā)電機組的一次調頻功能對維持電網頻率穩(wěn)定至關重要，可以使機組在頻率發(fā)生變化時快速響應，而首次調頻穩(wěn)固對電網有很大意義，確保了每個機組的穩(wěn)固性和本身的調節(jié)特性。

中圖分類號：TM7

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0899（2016）06-0043-02