飞来峡机组一次调频功能完善试验分析
火电机组一次调频功能优化及问题分析
火电机组一次调频功能优化及问题分析摘要：随着电网用电结构变化引起的负荷峰谷差逐步加大，而用户对电能质量的要求却在不断提高，电网频率稳定性的问题越来越被重视。
大容量火电机组需要根据中调的AGC指令和电网的频率偏差参与电网的调峰、调频。
为提高电网运行的稳定性，降低电网频率的波动，增强电网抗事故能力，各电网公司相继制定了“两个细则”要求各发电厂严格按照规定进行改造落实参数投入一次调频，下面结合青山公司各机组的一次调频优化改造情况进行效果分析。
关键词：一次调频;优化;分析0.引言为了保证电网的安全经济运行，提高电能质量和电网频率的控制水平，迅速消除由于电网负荷变化而引起的频率波动，电网对机组的一次调频要求越来越高。
如果一次调频参数设置不合理，会对机组的安全性与稳定性带来一定的影响。
以下针对青山电厂一次调频参数的设置及其对机组及电网稳定性的影响进行分析，并探讨如何合理设置DEH和DCS一次调频的参数，使其既能满足电网频率快速响应的需求，又能满足机组安全稳定性的要求。
1.基本概念1.1一次调频机组一次调频功能是指当电网频率超出规定的正常范围后，电网频率的变化将使电网中参与一次调频的各机组的调速系统根据电网频率的变化自动地增加或减小机组的功率，从而达到新的平衡，并且将电网频率的变化限制在一定范围内的功能。
负荷波动导致频率变化，可以通过一次和二次调频使系统频率在规定变化内。
对于负荷变化幅度小，变化周期短所引起的频率偏移，一般由发电机的调速器来进行调整，这叫一次调频。
对负荷变化比较大，变化周期长所引起的频率偏移，单靠调速器不能把它限制在规定范围里，就要用调频器来调频，这叫二次调频。
本文重点对电厂一次调频进行论述。
DEH中一次调频功能是将汽轮机转速与额定转速的差值直接换算成有功功率指令，其控制结构原理见图1。
图1DEH一次调频控制结构原理图其中汽轮机额定转速（一般为3 000 r/min）与实际转速的差值经函数f（x）转换后生成一次调频因子，直接叠加到DEH的有功功率给定值上，以控制汽轮机的调门开度。
机组一次调频功能的研究与实现
机组一次调频功能的研究与实现随着机组容量的不断增加和市场经济的进一步深入，电网的供电质量要求也越来越高，要求电网频率非常稳定，满足各用户的要求。
随着计算机技术的应用，机组DEH由原来的液调方式改为电调方式，一次调频功能也由电调实现，虽然机组协调、AGC等功能投入运行，但由于一次调频功能一般为运行人员控制它的投切，致使大部分机组未投入，造成电网频率频繁超限。
2002年4月29日青岛会议后，我省开始一次调频功能的恢复工作，6月3日青岛电厂＃2机组率先进行了一次调频试验，到现在为止，大部分电厂已经投入了一次调频功能，但也有部分电厂还没有完成该功能的恢复工作。
1.基本思想一次调频功能是在电网由于机组或其他原因造成电网频率超限的情况下，单元机组利用锅炉蓄能，快速增减负荷，以弥补电网负荷缺口，保证电网安全、稳定。
2.名次解释a)电网频率特性电网频率是一个频繁变化的参数，也是电网运行的重要监视参数。
主要包括三部分：低频区为每天根据用户的生活习惯和作息时间而变化的部分，由计划运行的机组根据电网预测分配负荷，使系统负荷在发电机组之间实现经济分配；高频区是由于用电负荷较小随机变化而造成的，由AGC 功能随时完成调整；另外是由于系统内机组跳闸或大用户发生跳闸时，电网频率发生瞬间变化，一般变化幅度较大，变化周期在10秒到2～3分钟之间，要求网上机组的负荷能够在允许的范围内快速地调整，以弥补网上的负荷缺口，保证电网频率的稳定，这就是一次调频功能要完成的任务。
在液调机组中由液压系统的同步器根据机组的转速直接反应，为进一步提高机组的可控性和控制精度，现在的机组普遍采用电调系统，控制精度明显提高，机组的协调控制也具备了条件，其中一次调频作为DEH 系统软件部分的一个功能之一，在前一段时间内被大家忽略一直未投入运行，造成电网频率频繁超限。
b) 转速不等率机组转速不等率(δ)：是指机组调节系统给定值不变的情况下，机组功率由0至额定值对应的转速变化量（Δn ）与额定转速（n 0）的比值，通常以百分数形式表示。
飞来峡水电厂机组高水头振动区实测分析
２ Ｏｌ ３ Ｎｕ ｎ ｄｅ ｒ４
水
电 与 新 能 源
总第 １ ０ ９期
ＴＤ ｔ ８ ｌ Ｎｏ ．１ ０ ９
ＨＹＤＲ０Ｐ ０Ｗ Ｅ Ｒ ＡＮＤ ＮＥ Ｗ ＥＮＥＲＧＹ
文章编 号 ： １ ６ ７ １ —３ ３ ５ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ５ ６— ０ ３
１ 试 验 目的
水 轮发 电机 组 的振 动 属 于有 阻尼 受 迫 振 动 ， 是 水
运行 、 检修 、 技术改造及科学调度提供准确依据 。
２ 高水头区域各负荷段试验数据
根据 国家 及行 业 的技 术 标 准 ， 飞 来 峡水 电厂 机 组 各 部位 的振 动值 的运行 限制 范 围如 表 １ 所示。 试验 在 电站平 均毛水 头 １ ３ ． ８ ４ ｍ 下进行 。机组在 ５ 、 ８ 、 １ １ 、 １ ４ 、 １ ７ 、 ２ ０ 、 ２ ３ 、 ２ ６ 、 ２ ９ 、 ３ ２ 、 ３ ５ ＭＷ 工况 点下 稳定 运行 ５ ｍ ｉ ｎ ， 采 集 机组 振 动 、 摆 度 的数 据 ， 表２ 、 表 ３分
ｓ ｗｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｌ ｆ ｕｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｎ ｏ— ｌ ｏ ａ ｄ ａ ｎｄ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｌ ｏ ａ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ
轮直 径 ７ ｍ， 装 有 ４片 桨 叶， 机 组 额 定 转 速 为
供电质量、 安全运行和机组的寿命 ， 需及时找出原 因并
飞来峡水利枢纽发电优化调度探讨
时 ， 水 位 由 ２ ． ｍ 提 高 至 ２ ． ｍ 运 行 ， 增 加 库 容 库 ４０ ４５ 可 ０３ ． ７亿 ｍ ； 日平均 入库 流量 大 于 ５ ０ ｓ ， 维 持 当 ０ｍ／ 时 则 库 水位 在 ２ ｍ 调度 运行 。 ４
发 电 出 力 计 算 公 式 ： ＝Ａ ． １ ０ Ｎ Ｈ Ｑ ／ ｏ ｏ ０万 ｋ （ Ｗ 当 Ｑ ＜１５ ０ ｓ ， ＝Ｈ 一 ． ； Ｑ ０ ｍ ／ 时 ０ ２ 当 ＞ｌ５ ０ ｓ时 ， ０ｍ ／
＝
Ｈ 一 ． ） ０４ 。
２ 发 电调 度 中存在 的 问题 飞来 峡发 电机 组发 电运 行 系 数 和 出力 系数 都 比较
・
５ １ 发 电优 化调 度存 在 的风 险 ． １ ）天 气预 报误 差 大 ， 区没 有 降 雨或 降雨 明显偏 库
少 ， 前降低 库水 位 而无 多余 来 水 补 充 ， 提 库水 位 不 能 回
１ ０６ ・
２１ ０ １年 ８月 第 ８期
广 东水 利 水 电
在 ２ ｍ 运行 ， ４ 以提 高 发 电水 头 增加 发 电量 。 ４ ）枯 水 期 ， 议 日平 均 入 库 流 量 在 ５ ０ ｓ以 下 建 ０ｍ／
飞来峡水 库属不完全 日调节水 库 ， 区狭长 ， 库 调节 库
容 占来水 量 的 ０ ６ ％ ， 库调 度 采用 提前 ２ ｈ预报 预 泄 ．６ 水 ４ 库方式 ， 中水库发 电运 行调度遵 循 见表 ｌ的规则 。 其
表 １ 飞 来 峡 水 库 发 电 运行 调 度 规 则 （ 泄 调 度 ） 预
电量对 比见 图 １ 。 ５ 发 电优化 调 度风 险及 建议
（ 水库调度规则 要求 １ｍ） 实现机组无 停机运行 ， ８ ， 增加发 电水量 为 ６３０万 ｍ。增 加发 电量为 １８万 ｋ ・ ； ０ ， ４ Ｗ ｈ ４月 １ ８日 一 １日， ２ 根据 气 象 形势 分 析和 水 文预 报 ， 提前 通过
飞来峡机组一次调频满足电网考核分析及对策
为保 证 电 网及 发 电机组 安 全运 行 ， 充分 发挥 发 电机 组一 次调 频 能力 ， 使并 网运 行 机组 随时 适应 电 网负荷 和 频 率 的变 化 ， 高 电 能 质 量 及 电 网频 率 的控 制 水 平 ， 提
２０ ０ ９年 １ 月 起《 方 区域 发 电厂 辅 助服 务 和并 网运 行 １ 南
态 转差 系 数 由原 来 的 ５ ％调 整 为 ４ ， 更 改定 值后 ， ％ 但 一
次 调 频 的效 果 并 不 理 想 ， 网机 组 的 频率 超 出 死 区 ± 并
术人 员完 成 了调速 器 的逻 辑修 改及 参 数 优 化 及 监 控 程
序修 改 。经过 近年 的运 行考 核 ， 飞来 峡机 组一 次 调频 功 能满 足 电 网考 核要 求 ， 对相 类 似机组 一 次调 频功 能 的完 善具 有一 定 的指 导意 义 。 １ 机 组 一次 调频 功能 完善 前 的运行 与 考核 １ １ 电网对水 电机组 一次 调频 相关 的技 术要 求 ．
组 参 与一 次调频 过 程 中 ， 电 网频 率 稳 定 后 ， 在 机组 负 荷
达 到稳 定 所 需 的 时 间 为 一 次 调 频 稳 定 时 间 ， 小 于 应
６ ｓ⑥ 水 电机组 参 与 一 次 调 频 的 负荷 变 化 幅度 不 加 以 ０； 限制 （ 流转 浆 式 机 组 负 荷 变 化 幅度 可 根 据 机 组 特 性 轴 适 当限制 ） ⑦ 一 次 调 频 功 能不 得 和 ＡＧ ； Ｃ功 能 相 互 冲
①水 电机组转速不等率 （ 永态转差率） 不高于 ４ ％；
②机 组 调 速 系统 迟 缓 率 ： 液 调 节 型 ： 机 容 量 ≤ 电 单 １０ ０ ＭＷ ， 迟缓 率小 于 ０ １％ ； 机 组 一 次 调 频 死 区 ： ．５ ③ 水
一次调频功能的优化及分析
一次调频功能的优化及分析摘要:一次调频是随着DEH系统的出现后开始被人重视的。
原来的纯液压系统自身具备一次调频的能力,不需要人为干预,也是不可以撤出的,但是当调节系统变为DEH以后,一次调频就变成了DEH/MCS 的一个功能包,可以不投甚至是没有。
由于一次调频对于电网的稳定运行是有利的,而对于各个电厂的机组运行又是一个不稳定因素,因此大多数电厂是不愿意主动投入一次调频的,随着电网用电结构变化引起的负荷峰谷差逐步加大,电网频率稳定性的问题越来越被重视。
为提高电网运行的稳定性,各电网公司相继制定了“发电机组一次调频技术管理规定”要求各发电厂严格按照规定进行改造投入一次调频,下面结合陡河发电厂各机组的一次调频改造讨论一下一次调频的改造情况以及效果分析。
关键词:一次调频优化1 基本概念1.1 一次调频对于电网中快速的负荷变动所引起的周波变动,汽轮机调节系统、机组协调控制系统根据电网频率的变化情况利用锅炉的蓄能,自动改变调门的开度,即改变发电机的功率,使之适应电网负荷的随机变动,来满足电网负荷变化的过程这就是一次调频。
1.2 速度变动率速度变动率是指汽轮机由满负荷到空负荷的转速变化与额定转速之比,一般应为4%～5%。
若汽轮机的额定转速为3000r/min,则动态飞升在120～150r/min之间。
陡河发电厂速度变动率取5%。
1.3 响应滞后时间和稳定时间响应滞后时间:当电网频率变化达到一次调频动作值到机组负荷开始变化所需的时间。
稳定时间:机组参与一次调频过程中,在电网频率稳定后,机组负荷达到稳定所需的时间。
1.4 负荷变化幅度机组参与一次调频的负荷变化幅度,是考虑当频率变化过大时,机组负荷不再随频率变化,以保证机组稳定运行。
但是,变化幅度限制的越小,一次调频能力越弱。
2 华北电网发电机组一次调频运行规定中的主要参数要求(1)采用电液调速系统(DEH)的汽轮机组,一次调频功能应由DEH 实现。
应采取将频差信号叠加在汽轮机调速汽门指令处的设计方法,以保证一次调频的响应速度。
机组一次调频试验措施
国电靖远发电有限公司#1 、3 机组一次调频实验措施编写：审核：批准：甘肃电力科学研究院国电靖远发电有限公司二OO七年三月目录1.实验目地 (01)2.实验条件 (01)3.实验步骤 (03)4.实验安全措施 (04)5.实验组织措施和分工 (05)6.实验数据记录............................................. 0 51实验目地根据西北电网公司、甘肃电网公司要求,为检验国电靖远发电有限公司#1 、3 机组地一次调频功能,保证电能质量,进行两台机组地一次调频功能实验.b5E2RGbCAP本措施地主要编制依据如下：《西北电网发电机组一次调频运行管理办法》< 暂行）西电调通字<2004 ）153 号.《甘肃电网发电机组一次调频运行管理规定》<试行）. 《汽轮机调节控制系统实验导则》<DL/T-711-1999 ）.中华人民共和国国家经济贸易委员会.国电靖远发电有限公司#1 、3机组数字电液控制系统<DEH ）说明书. 国电靖远发电有限公司#1、3 数字电液控制系统逻辑框图.2实验条件2.1电网条件电网频率稳定在规定地范围,实验期间不应有非实验性质地负荷变动< 如其它机组并网、解列、大型设备地投入等）.p1EanqFDPw2.2实验机组运行条件2.2.1主设备无重大缺陷,操作机构灵活,主要监视仪表准确可靠；2.2.2润滑油系统各油泵及盘车联动可靠,润滑油压符合要求；2.2.3E H 油系统工作正常,联锁保护正确可靠,高低压蓄能器无泄漏,能满足一次调频实验地要求；2.2.4D EH 系统各项功能满足设计要求,DEH 系统运行稳定、可靠,机组所有保护系统投入；2.2.5DCS 系统各项功能满足设计要求,系统运行稳定、可靠；2.2.6手动及远方遥控停机装置动作正常；2.2.7机组各振动指示合格；2.2.8锅炉及辅机无重大缺陷,实验期间能正常运行；2.2.9锅炉汽包、过热器、再热器安全门经整定合格,PCV 阀热态手动、自动实验合格；2.2.10吸、送、一次风机各项操作灵活；2.2.11火焰电视、水位电视可正常投入；2.2.12锅炉事故放水一、二次门、减温水系统调节门严密灵活；2.2.13油枪切投可靠灵活,雾化情况良好；2.2.14定排吹灰结束,实验期间无定排、吹灰等操作< 空预器吹灰除外）；2.2.15厂用备用电源可靠；2.2.16系统周波应保持在范围内,且留有足够地备用余量；2.2.17发电机主油开关跳闸正常；2.2.18测量机组各项参数地仪表校验合格且已接入系统；2.2.19D AS 系统测点指示及事故追忆功能正常投入；2.2.20实验组织机构已成立,职责分工已明确；2.2.21一次调频实验已取得电网调度部门地同意；2.2.22主要监视仪表准确,热工、电气连锁保护接线正确,动作可靠,并能满足实验要求等；2.2.23机组并网且可带满负荷.2.2.24实验机组地功率控制系统运行正常<有关扰动实验完成,品质合格）.2.2.25实验机组运行稳定,负荷维持在200MW 左右,各参数保持正常,无重大地操作.2.3一次调频实验条件2.3.1DCS 系统工作正常,趋势记录正常.2.3.2DEH 系统工作正常,趋势记录正常.2.3.3各有关系统参数设置满足相关规定：频率调整死区<11432-1376 ）：±2 r/min迟缓率：v 0.06%速度变动率<11432-1383 ）：4.5%一次调频地最大调整负荷<11432-1311 ）：13.20MW<6% 额定出力）3实验步骤3.1将“发电机频率”、“发电机负荷”、“ DEH 控制参考量”、“频差对应修正负荷”、“汽轮机转速”、“汽轮机额定转速”等点做一幅实时趋势图,用于实验记录.DXDiTa9E3d3.2确认DEH 系统“一次调频” 回路中一次调频死区<11432-1376 ）为±2r/min, 将一次调频作用引起地机组负荷变化范围限制<11432-1311 ）为± 6% 额定负荷< ±13.20MW>. RTCrpUDGiT3.3DEH 一次调频实验3.3.1DEH 在“顺阀控制”方式,DEH 在“自动”方式332投入DEH “一次调频”回路3.3.3实验条件具备后,手动改变DEH 系统额定转速设定值<11414-398 ）,从3000 改为2997RPM, 观察实验机组地一次调频响应能力及方向,确定是否正确,是否符合设计要求.5PCzVD7HxA3.3.4在小幅度实验成功后,手动改变DEH 系统额定转速设定值<11414398 ),从3000 改为2991RPM, 观察实验机组地一次调频响应能力,记录参数变化情况.jLBHrnAILg3.3.5手动改变DEH 系统额定转速设定值<11414-398 ) ,2991 改为3000RPM.3.3.6在小幅度实验成功后,手动改变DEH 系统额定转速设定值<11414398 ),从3000 改为3003RPM, 观察实验机组地一次调频响应能力及方向,确定是否正确,是否符合设计要求.xHAQX74J0X3.3.7等频率和机组负荷稳定后,手动改变DEH 系统额定转速设定值<11414-398 ) ,从3000 改为3009RPM, 观察实验机组地一次调频响应能力, 记录参数变化情况.LDAYtRyKfE3.3.8手动恢复DEH 系统额定转速设定值,从3009 改为3000RPM.4实验安全措施4.1实验期间,如发生电网事故,应立即中断实验,并按规程规定进行事故处理. 待事故处理结束,电网恢复正常运行状态,再继续实验.Zzz6ZB2Ltk4.2在实验期间,实验机组出现异常,应立即停止实验,按有关运行规程规定进行事故处理,并及时汇报省、网调.dvzfvkwMI14.3所有参加实验地人员必须根据分工做好实验前地各项检查及准备工作,认真阅读本方案熟悉方案中规定地方法、步骤及有关规定.rqyn14ZNXI4.4整个实验过程中,实验操作均按照本方案进行,做到人员分工明确具体,各负其责.操作程序及内容如与调度命令不符,应执行调度命令.EmxvxOtOco4.5整个实验应在统一指挥下进行,任何操作应在指挥人发出命令后进行,没有命令不得操作任何设备4.6整个实验过程中要安排专人监视DEH运行稳定情况，监视发电机功率、频率变化情况，设备监视人员必须精力集中，加强监视，发现异常情况立即汇报并停止实验，待异常消除后再进行.SixE2yXPq54.7应对一次调频机组最大负荷调节量地限制，如对一次调频地负荷控制范围按最大相当于6 %额定负荷量V13.2MW ）地进行限幅，以保证机组地安全运行4.8应对一次调频快速调整负荷地汽轮机热应力监视，如对高压第一级温差变化进行监视，防止应力过大.5实验组织措施和分工6ewMyirQFL5.1实验由值长统一调度指挥，当值值班员负责机组负荷增、减.5.2国电靖远发电有限公司负责运行和对实验配合工作人员进行统一安排和调配，值长负责实验机组地操作，在实验过程中对主要设备应派专人进行监护生技部负责协调实验过程.kavU42VRUs5.3甘肃电力科学研究院负责实验实验方案地制定、实验指导及数据地记录并完成实验报告.5.4实验过程参与人员要各尽其职，做好每一项工作，确保实验成功.6实验数据记录6.1D EH 一次调频功能实验记录表。
飞来峡水电厂机组一次调频考核结果异常分析
２ ０ １ ０ 至２ ０ １ １ 年
改造前 （ 前 ｌ ３个 月 ） 改造后 （ 后 １ １ 个月 ）
评价次数
正确动作次数
错 误动作次数
免考次数
合格率
％
３ ６ １ ３ ８
７ ４ １
１ ５ ５
１ ４ ９ ２
５ ８ ． ４ ９ ６ ３
３ 考核不合格原 因分析
峡水 电厂 ｌ 号机 组 ２ ０ １ ０ 年至 ２ ０ １ １ 年改 造前 后 的考 核情 况对 比。
行管理实施细则》 要求参与 电网一次调频考核。
表 １ 飞 来 峡水 电厂 １ 号 机组 ２ ０ １ ０年 至 ２ ０ １ １ 年 一 次 调 频 考核 数据 表
时 间 飞来峡水 电厂 １ 号机
２ 一次调频考核情况介 绍
飞来 峡机 组 出厂 时未设 置一 次调 频能 力 ，频率 调节 以 ５ ０ Ｈ ｚ 为 基 准 ，设 调 节 动 作 死 区 ０ ． １ Ｈ ｚ ， ｂ ｎ （ 永态转差系数 ） 设定 为 ５ ％， 这 种 调 节 方 式 在 考 核 中经 常评 价不合 格 。 ２ ０ １ ０年 底飞来 峡 水 电厂对 发 电 机组进 行 一次 调频 功能完 善 ，设置 机组 一次 调频 以
摘
要： 对飞来峡 水电厂机组 一次调频短 时间动作过 于频繁 、 数据传输延 时、 频率测量误差影响考核结 果进行原 因分
析， 并提 出应对措 施。
关键词： 水 轮 发 电机 组 ； 一 次调 频 ； 飞来 峡 水 电厂
中国分类号： Ｔ Ｍ３ １ ２ ． ７ １
文献标识码： Ｂ
文章编号： １ ０ ０ １ — ４ ０ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ６ ７ — ０ ５