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(jìn)

印琪民

（華能上海石洞口第一電廠，上海 210000）

本文結(jié)合實(shí)際情況，介紹了一次調(diào)頻原理以及改進(jìn)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(jī)組單機(jī)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(wú)法儲(chǔ)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(biāo)。我國(guó)電網(wǎng)的額定頻率為50Hz，如果電網(wǎng)頻率高于50Hz，說(shuō)明發(fā)電量高于用電量，反之，則說(shuō)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(jī)組直接接受電網(wǎng)頻率的偏差信號(hào)，通過(guò)改變機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷，達(dá)到穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的目的。

大型燃煤發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻功能一般分別設(shè)置在DEH和CCS側(cè)?？刂圃砣鐖D1所示。當(dāng)電網(wǎng)頻率出現(xiàn)偏差時(shí)，DEH按比例快速變化汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度，使機(jī)組負(fù)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(fù)荷要求換算成調(diào)門(mén)開(kāi)度變化存在著一定的偏差，而且一般采用開(kāi)環(huán)控制，所以DEH實(shí)際一次調(diào)頻的負(fù)荷響應(yīng)和一次調(diào)頻的負(fù)荷要求是有偏差的，而且機(jī)組的蓄熱只能維護(hù)一段時(shí)間，如果鍋爐的熱負(fù)荷不變，即使汽機(jī)調(diào)門(mén)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(fù)荷要求疊加在原負(fù)荷指令上，一方面使調(diào)門(mén)的動(dòng)作與DEH側(cè)的一次調(diào)頻保持一致，防止CCS出現(xiàn)與DEH動(dòng)作相反的調(diào)節(jié)作用，使發(fā)電功率達(dá)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(jī)在能量上保持平衡。一次調(diào)頻的作用應(yīng)該是在短時(shí)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(yīng)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(biāo)包括一次調(diào)頻死區(qū)、一次調(diào)頻速度變動(dòng)率、機(jī)組一次調(diào)頻最大幅度。

2 一次調(diào)頻的改進(jìn)

圖1 燃煤發(fā)電機(jī)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(yàn)以及實(shí)際運(yùn)行中一次調(diào)頻動(dòng)作情況，為了滿足電網(wǎng)的新要求，在目前機(jī)組控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)DEH和CCS的邏輯進(jìn)行了修改和完善。

2.1 信號(hào)源的選擇

由于機(jī)組并網(wǎng)后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率是一致的，因此在DEH中普遍使用汽機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)代表電網(wǎng)頻率。但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)由于轉(zhuǎn)速信號(hào)存在測(cè)量及精度的誤差，采用轉(zhuǎn)速信號(hào)與頻率信號(hào)負(fù)荷實(shí)際變動(dòng)差異如圖2所示。從圖2中可以看出如果采用頻率信號(hào)的話負(fù)荷的變動(dòng)是線性連續(xù)的，在偏差超過(guò)±0.033Hz（2轉(zhuǎn)）就開(kāi)始響應(yīng)，在偏差超過(guò)±0.153Hz（9.2轉(zhuǎn)）達(dá)到6%的額定功率；如果采用轉(zhuǎn)速信號(hào)的話負(fù)荷的變動(dòng)是階躍式的，且在偏差達(dá)到±0.05Hz（3轉(zhuǎn)）才開(kāi)始響應(yīng)，在偏差超過(guò)±0.167Hz（10轉(zhuǎn)）才達(dá)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(hào)由主機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)改為了頻率信號(hào)。一次調(diào)頻的正確動(dòng)作次數(shù)得到了提高。

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

2.2 壓力拉回回路改進(jìn)

圖3為某次一次調(diào)頻實(shí)際動(dòng)作情況，此次動(dòng)作未能達(dá)到動(dòng)作要求，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率突降至最低點(diǎn)時(shí)主蒸汽壓力與設(shè)定值偏差過(guò)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(shí)TM不控負(fù)荷而改控主蒸汽壓力， 造成TM指令不開(kāi)反關(guān)，從而影響了實(shí)際負(fù)荷對(duì)指令負(fù)荷的響應(yīng)。

圖3 實(shí)際一次調(diào)頻動(dòng)作圖

因此對(duì)壓力拉回回路邏輯進(jìn)行了修改，增加了進(jìn)壓力拉回回路的壓力限值自適應(yīng)功能。當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)將限制適當(dāng)放大，從而使一次調(diào)頻能力可以進(jìn)一步提升。

2.3 TM控制回路改進(jìn)

圖4為進(jìn)行一次調(diào)頻試驗(yàn)時(shí)的曲線圖。從圖中可以看出當(dāng)模擬頻率為49.9Hz時(shí)，此時(shí)DEH開(kāi)大高調(diào)門(mén)加負(fù)荷，同步的CCS側(cè)也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)加負(fù)荷動(dòng)作。但是由于TM的指令和DEH返回給DCS的負(fù)荷參考偏差超過(guò)了設(shè)定值，造成TM發(fā)出關(guān)調(diào)門(mén)指令至DEH，造成了反向調(diào)節(jié)。

針對(duì)這種情況，我們對(duì)TM邏輯進(jìn)行了修改，增加與DEH負(fù)荷參考偏差設(shè)定值的自適應(yīng)功能。當(dāng)一次調(diào)頻正向動(dòng)作時(shí)將偏差適當(dāng)放大，防止反向調(diào)節(jié)，從而使一次調(diào)頻動(dòng)作更加精準(zhǔn)。

圖4 一次調(diào)頻試驗(yàn)曲線

2.4 一次風(fēng)機(jī)邏輯的改進(jìn)

當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)，一般通過(guò)迅速進(jìn)行增大或關(guān)小調(diào)門(mén)來(lái)進(jìn)行迅速響應(yīng)，但后續(xù)由于鍋爐蓄熱能力會(huì)影響一次調(diào)頻的效果，因此當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)，通過(guò)適當(dāng)改變一次風(fēng)壓的設(shè)定值來(lái)迅速調(diào)節(jié)進(jìn)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(yàn)

根據(jù)電網(wǎng)的要求，在一次調(diào)頻相關(guān)邏輯修改后進(jìn)行了一次調(diào)頻的相關(guān)試驗(yàn)。進(jìn)行了280MW、200MW和160MW三個(gè)負(fù)荷段的分別進(jìn)行了模擬頻差±0.0677Hz和±0.1Hz的單DEH和DEH+CCS的試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1、2、3。

表1 160MW試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 200MW試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 280MW試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)功率的變化時(shí)間有快有慢，這主要取決于當(dāng)時(shí)機(jī)組的蓄熱情況，但基本在15秒內(nèi)能達(dá)到要求的目標(biāo)值。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)改進(jìn)和調(diào)試，機(jī)組一次調(diào)頻性能有了較大提高，基本達(dá)到上海電網(wǎng)的要求，同時(shí)也消除了對(duì)機(jī)組運(yùn)行不利的因素，實(shí)現(xiàn)了既能充分發(fā)揮出機(jī)組的調(diào)頻性能，又能保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。

[1]火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)及性能驗(yàn)收導(dǎo)則 .GB/T30370-2013.

[2]火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)試驗(yàn)導(dǎo)則, Q/GDW669-2011.

[3]華東電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（試行）.

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