水电机组一次调频1共29页
一次调频及AGC讲课
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AGC机组调节性能 （适用火电）(2)
▪ AGC机组动态调节误差
机组容量
调节误差小于
1000MW
5MW
最大误差小于 7MW
600MW
4MW
6MW
300MW
3MW
5MW
300MW以下
2MW
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4MW
山东电网目前投入AGC的机组类型
▪ 纯火电机组投AGC（以 ▪ 火电机组只适用带固定负
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山东电网一次调频规定（1）
▪ 所有并网发电机组必须具备并投入一次调频 功能，
▪ 火电机组速度变动率一般为4%～5%，水电机 组一般不大于3%
▪ 机组一次调频功能死区不大于±2 转/分钟 （±0.033Hz）
▪ 一次调频功能响应滞后时间，应小于3秒。 ▪ 一次调频功能稳定时间，应小于1分钟
第十一页，课件共有82页
山东电网一次调频规定（2）
▪ 机组一次调频功能负荷限制幅度
额定容量200MW及以下的火电机组，不小于额定容量的
±10%；
额定容量220～350MW的火电机组，不小于额定容 量的±8%； 额定容量350MW以上的火电机组，不小于额定容量 的±6%； 循环硫化床机组，不小于额定容量的±4%
达到机组最低技术出力。
▪投入AGC控制的机组在出力调整范围内应是连续可调的。 ▪ AGC机组负荷调节速率
1、AGC机组负荷调节速率包括机组的升降负荷速率，两者应
保证相同。 2、AGC机组负荷调节速率（MW/分钟）不小于机组额定出力的
1.5%，争取达到机组额定出力的2%以上。 ▪机组投入AGC控制时，负荷调节响应时间应小于30秒
水电机组一次调频协调控制策略
水电机组一次调频协调控制策略发布时间：2022-11-08T09:03:01.506Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：廖肇鸿[导读] 《水轮机调节系统并网运行技术导则》要求水轮机调节系统一次调频的功率调整幅度原则上不应加以限制，但应考虑对机组的最大和最小负荷限制和避开振动区运行。
当前水电站监控系统的控制策略并未实现这些功能，一次调频不能有效避开限制区域，对水轮机自身的安全稳定运行有不利影响。
另一方面，水电站监控系统功率闭环与机组调速器一次调频缺乏合理的协调配合策略，导致机组一次调频有功功率调节量被监控系统功率闭环反调拉回，削弱了水电机组对电网频率的支撑作用。
基于此，本文主要对水电机组一次调频协调控制策略进行分析探讨。
廖肇鸿浙江仙居抽水蓄能有限公司浙江仙居 317300摘要：《水轮机调节系统并网运行技术导则》要求水轮机调节系统一次调频的功率调整幅度原则上不应加以限制，但应考虑对机组的最大和最小负荷限制和避开振动区运行。
当前水电站监控系统的控制策略并未实现这些功能，一次调频不能有效避开限制区域，对水轮机自身的安全稳定运行有不利影响。
另一方面，水电站监控系统功率闭环与机组调速器一次调频缺乏合理的协调配合策略，导致机组一次调频有功功率调节量被监控系统功率闭环反调拉回，削弱了水电机组对电网频率的支撑作用。
基于此，本文主要对水电机组一次调频协调控制策略进行分析探讨。
关键词：水电机组；一次调频；协调控制策略1、前言目前，网内部分水电站对控制策略进行了简单的改造，主要有以下3种方式：①AGC功率指令发生变化后监控系统投入功率闭环调节，功率调节到位后主动退出AGC；②AGC功率指令发生变化后闭锁调速器一次调频；③一次调频动作后有条件的闭锁AGC。
这3种改造方案均无法完全解决监控系统功率闭环与一次调频同时动作的协调性问题。
为此，本文提出一种水电机组一次调频协调控制策略，解决了系统频率稳定的需求。
2、一次调频协调控制策略以某水电站为例，该水电站水轮机采用的调速器具有两个独立的控制回路，分别为开度模式和功率模式，两个模式可无扰切换，机组长期运行在开度模式。
一次调频学习ppt课件
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转速
n1
n2
300
600
功率 (MW)
1000
转速不等率δ是表征一次调频特性的基本参数，它反映
了机组功率变化与电网频率变化之间的静态放大倍数。
转速不等率δ一般为4-5%，δ越低，机组出力对网频变
化的灵敏度越高，即对机组的一次调频能力要求越高。
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功率补偿量(MW)
1. 机组协调控制CCS模式或DEH逻辑设置不当，影响了一次调频 的动作效果。
• TF运行模式 • 调门的影响 • DEH逻辑设置
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检查中发现一次调频管理中存在的问题
2.频率扰动发生时，机组的运行工况影响一次调频动作效 果
• 滑压运行 • 供热
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检查中发现一次调频管理中存在的问题
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CCS侧存在的问题
以下运行方式对一次调频有较明显的反调现象：
DEB协调运行方式（存在调节级压力内回路） 机跟炉为基础的协调 DEH压控运行方式（类同机跟炉）
一次调频不理想的原因都是因为有压力控制回路参 与调节（机前压力或调节级压力）的结果。表现为： 一次调频满足动作条件时，DEH立即动作，调频指令 使阀门按设计的方向进行阶跃变化，此变化引起调 节级压力或机前压力相应变化，压力控制回路对压 力偏差进行快速调节，输出的综合阀位指令方向与 一次调频动作指令方向相反，导致一次调频响应缓 慢和快速拉回。
2
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电网频率调整的三个阶段
一次调频：定义为发电机组调速系统根据本身的固有特性，通 过转速反馈作用改变发电机输出功率来调整电网的频率。在电 网频率按自然调频过程变化的同时，调节系统探测到机组转速 的变化后，通过转速反馈作用迅速调整各发电机组的输出功率， 以降低频率变化的幅度，对频率实现有差的调整。
石塘水电站2号机组一次调频试验
信号发生器 。根据一 次调频试验的实际需要考虑 ，试验检测 信号主要有 ４个 ：（
导叶接 力器行程 ，信 号引 白导叶接力器位移传感器 ；（ ３ ）发
频信号，采 自高精度频率发生器；（ ４ ）机组功率 ，取 自现场 功率变送器 。并对相关信 号进行监测 ，包括 电网频率 、一次 调频投入／ 退出接点、一次调频动作／ 接 点、一次调频频 率死
检查 Ｐ Ｌ Ｃ 中的控制程序 ，着重查对设定的一次调频专 用的调差系数 （ 速度变动率 ） 、频率人工失灵区 （ 频率死 区） 和Ｐ Ｉ Ｄ参数，一次调频投入 后调节 范围的限制参数 。
调速 器 采 用 的频 差 处 理 函数 如 图 １ 所示。
（ １ ）调速器控制程序在原有功能的基础上增加一次调频 死区、一次调频功 能 Ｐ Ｉ Ｄ参数、一次调频永态转差系数 Ｂ ｐ 、
区 越 界 接 点 及监 控 系 统功 率增 减 信 号 等 。
３ ． ２试验前的校核检 查 检查调速器控制柜触摸屏参数 ，包括频率死区、导叶开 度、永态转差系数、Ｐ Ｉ Ｄ控制参数等 。
３ ． ２ ． １ 频 差 信 号 通 道检 查
字球 阀两套 电液转换装置作为先导级 ， 可对主配压 阀随动系
一
闰 １ 频差处 理 函数
次调频负荷调整量按下式计算 ：
△Ⅳ ：
（ ３ ）调速 器一次调频功 能由一次调频投入／ 退 出接 点信
接 力 器 行 程 调 节 目标 值 。在 电 网频 率 出现 波 动 时 ，机 组 一 次 调 频 功 能 的 发 挥 可 对 电 网频 率 的稳 定 起 到 非 常 重 要 的 作 用 。
号 来控 制 ， 一 次 调 频 投 入 后 调 节 参 数 及 调 频 死 区 自动转 换 为
水电机组一次调频功率模式PID参数与水头协联机制研究
45第45卷 第07期2022年07月Vol.45 No.07Jul.2022水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station0 引言电网频率控制的手段有一次调频、二次调频、高频切机、自动低频减负载和机组低频自启动等，其中一次调频和二次调频与水轮机控制系统有着密切的关系[1]。
水电机组在电力系统中主要承担调频、调峰任务，与火电机组相比，具有调节过程简单、负荷调节速率快、调节幅度大、稳定性好、经济等优点，因此水电机组一次调频功能对整个电力系统安全运行起着非常重要的作用[2]。
某巨型水电站机组运行水头变化大，开度模式下高水头的PID 参数基本适用于低水头；功率模式下，由于机组高、低水头变化幅度较大，一组固定的PID 参数无法满足一次调频要求，因此需要投入与水头协联的PID 参数，即适应式变参数PID，在不同水头下选择不同PID 参数，以满足一次调频全水头适应性需求[3]。
该巨型水电站通过程序修改和大量试验，成功解决水头变化对一次调频功率模式调节性能的影响。
1 水电机组一次调频性能指标（1）水电机组一次调频技术指标[4]永态转差系数b p 不大于4％（或调差率e p 不大于3％）；转速死区i x 设为0.04％；调频死区不大于±0.05 Hz；一次调频的功率调整幅度应考虑对机组的最大和最小负荷限制和避开振动区与空化区运行。
（2）一次调频阶跃响应的要求1）开度模式：一次调频开度响应滞后时间t hx 应不大于2 s；接力器位移达到90％目标值的上升时间t 0.9应不大于12 s；开度调节达到稳定所经历的时间t s 不大于24 s。
2）功率模式：一次调频功率响应滞后时间t hx ，对于额定水头50 m 及以上的水电机组，不大于4 s；机组有功达到90％目标值的上升时间t 0.9应不大于15 s；功率调节达到稳定所经历的时间t s 不大于30 s。
水电机组一次调频技术要求及与二次调频协调控制的实现方法
水电机组一次调频技术要求及与二次调频协调控制的实现方法彭天波1，王楠1，孙刚2，唐国平2（1.国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北武汉430077；2.葛洲坝水力发电厂，湖北宜昌443002）[摘要]阐述了一次调频功能的具体实现方法，该方法通过在调速器程序中设定一次调频专用参数，实现机组一次调频自动运行，缩短了响应时间，增强了调节能力。
当机组接收到二次调频信号时一次调频功能迅速退出，在新的工作起点稳定运行，协调了一次调频和二次调频之间既相互辅助又相互制约的关系。
经实际运行表明水电厂一次调频功能的投入对保持电网频率稳定、保证供电质量有着非常重要的意义。
[关键词]一次调频；二次调频；水电机组调速系统[中图分类号]TV734.4[文献标志码]B[文章编号]1006-3986(2017)06-0028-04The Requirements of Frequency Modulation of HydropowerUnits and AGC Coordinated Control MethodsPENG Tianbo1，WANG Nan1，SUN Gang2，TANG Guoping2(1.State Grid Hubei Electric Research Institute，Wuhan Hubei430077,China；2.Gezhouba Hydropower Plant，Yichang Hubei443002,China)[Abstract]The concrete realization method of the function of primary frequency is expounded in this paper.By setting a special frequency modulation parameters in the program of speed governor, automatic unit primary frequency control operation is realized,the response time is speeded up,the adjustment ability is enhanced.When the unit receives the secondary frequency modulation signal, the primary frequency regulation function exits quickly,and runs stably at the starting point of the new working method,the relationships between primary frequency modulation and secondary fre⁃quency modulation,both mutual assistance and mutual restriction,are coordinated.A frequency modulation function of the actual operation shows that the primary frequency regulation function of hydropower plant plays an important role in maintaining the frequency stability of power grid and ensuring the quality of power supply.[Key words]frequency modulation;secondary frequency modulation;hydro-generator speed regu⁃lating system电能生产与消费同时完成，因此要求发电机组运行时的出力与负荷之间保持平衡。
西北电网发电机组一次调频运行管理办法幻灯片PPT
第五章 机组一次调频的运行管理
一次调频积分电量计算公式：
t0t1
Qi Pt P0SitRi(tt0)kT
t0
式中Q i为机组i的一次调频在频率扰动时的积分电量；t 0 为
系统频率越限时刻；t
刻机组i的实际出力；
P1为为0 系t时0 统刻频机率组进i的入实死际区出时力刻；；PS为tit为该t 1 时时
第17条 采用分散控制系统（DCS），具有机组协调控制 和AGC功能的机组，应在DCS中投入频率校正回路，即当 机组工作在机组协调或AGC方式时，由DEH、DCS共同完 成一次调频功能。既保证一次调频的响应速度，又保证机 组参与一次调频的持续性。
第18条 水电机组监控系统设计时，应保证监控系统闭 环控制方式下，机组调速系统一次调频功能能够正常发挥 作用。
第二章 机组一次调频的技术管理
第8条 一次调频有关的材料及数据（参见附表）具体 包括：
（1）调速系统的传递函数、各环节参数及有关的试 验报告；
（2）机械、液压调节控制系统速度变动率、迟缓率 测试报告；
（3）电液型汽轮机调节控制系统速度变动率、频率 调整死区组态图及函数曲线设置参数；
（4）机组负荷随实际电网频率变化曲线，采样时间 不大于1s。
刻该机组i的状态， 为Sit 0表示机组自动发电控制（AGC）
或计划指令不调整负荷，S it 为1表示机组正受AGC或计划指
令作用进行负荷调整；R为机组i的平均爬坡速率；T为积
分周期；K为积分权重; 为f 当前频率与额定频率50Hz的差
值， 为fs一q 次调频动作死区，火电机组为0.033HZ，水电机 组为0.05HZ。
第五章 机组一次调频的运行管理
第21条 已由电网调度管理机构确认投入了一次 调频功能的机组，不得擅自退出此功能。如改动有 关参数，各项指标必须符合一次调频技术指标要求， 并在两周内重新上报有关材料。机组在完成了与一 次调频功能有关的设备改造、检修工作后，重新开 展一次调频试验，并在一个月内重新上报试验结论。
水电厂机组一次调频_试验大纲(修订稿)
水力发电厂机组一次调频性能试验大纲（修订稿）清江高坝洲水电厂2007年5月1、试验目的及依据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，提高电能质量及电网频率的控制水平。
依照《华中电网发电机组一次调频运行管理规定（试行）》和《四川电网发电机组一次调频运行管理规定（试行）》（以下简称为《规定》）的要求，并根据《DL/T496-2001水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》等相关标准，通过对水电厂机组进行一次调频试验以检验机组一次调频功能，在确保机组安全稳定运行的情况下，测试并确定一组一次调频运行参数以满足一次调频性能要求。
根据试验的情况及时投入机组的一次调频功能,对尚不能达到一次调频性能要求的机组调速器提出相关参数调整和技术改造建议，并重新组织试验。
2、技术指标在《规定》中所要求的一次调频试验机组应该达到的、需要通过现场试验进行验证的技术指标如下：1）机组一次调频的频率死区控制在±0.05Hz以内；2）机组的永态转差率不大于4％；3）最大调整负荷限幅：为确保一次调频投入后机组的安全运行，暂定一次调频的最大调整负荷限制幅度为机组额定负荷的±10％；4）机组调速器转速死区小于0.04％;5）响应行为(1)额定水头在50米及以上的水电机组，其一次调频负荷响应滞后时间应小于4s；额定水头在50米以下的水电机组，其一次调频负荷响应滞后时间应小于8s；(2)当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组一次调频的负荷调整幅度应在15s内达到一次调频的最大负荷调整幅度的90％；(3)在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值应在机组额定有功出力的±5%以内。
3、试验机组及调速器参数1）一次调频试验的机组参数水轮机型号：发电机型号：额定功率：额定转速：额定水头：投用负荷范围（避开振动区）：制造厂家：投运时间：2）调速器系统参数电气柜型号：机械柜型号：负载PID参数：制造厂家：投运时间：4、试验准备及试验条件1）试验准备（1）现场试验的组织在进行一次调频试验前,电厂应明确本单位的一次调频工作负责部门和指定负责人，并与调速器制造厂家、四川电力试验研究院以及四川省电力调度中心进行沟通协调，共同做好一次调频试验前的准备工作。
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永态转差系数bp (/调差率ep /机组永
态转差率)
Δy(/Δp) 接力器行程y （/机组功率 p)
调速系统（/机组）静态特性2
考虑人工频率死区的静态特性
Δy=(Δf-ef)/bp Δp=(Δf-ef)/ep
人工频率死区：0.05Hz？0.04Hz？
调速系统（机组）静态特性3
考虑转速死区和非线性度的静态特性
三、水电机组一次调频相关测试与试验1
具体要求1（西北电网） 机组一次调频性能测试报告 调速系统的传递函数、各环节参数及有关试验报告 机组负荷随实际电网频率变化曲线 具体要求2（西北电监局机组安评标准，并网运行管理规定实施细则 ） 机组一次调频试验、甩负荷试验、水轮机控制系统验收试验满
足规范要求。 完成水轮机及其调速系统建模和参数实测，为电网提供系统计
技术讨论 6%
调多少？（小结）
影响一次调频调节量目标值的因素： 频差 永态转差系数bp/机组调差率ep 水头的影响 人工频率死区 转速死区 人工开度死区 限幅值：Δp≈(Δf-ef)/ep ≤6%
调多快？1
具体要求： 当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组应
在15秒内根据机组响应目标完全响应； 在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45
二、水电机组一次调频的技术要求
何时开始调？ 调多少？ 调多快？ 与其他调节过程如何协调？
何时开始调？
死区 0.05Hz 人工死区？50±0.05Hz 转速死区？≤0.02% 0.04% 响应滞后时间
电网频率变化达到一次调频动作值到机组负荷开始 变化所需的时间为一次调频负荷响应滞后时间，应 小于3秒
调多少？（一次调频目标出力）
频率偏差 由调速系统（/机组）的静态特性确定
永态转差系数bp≤3% bp= Δf/Δy 死区≤0.05Hz 最大调整负荷限幅 机组额定功率的6%
调速系统（/机组）静态特性1
理想的简化的静态特性
频率f
Δy=Δf/bp Δp=Δf/ep
bp ep的区别与联系？ 水头的影响？
KP
比例
+
Cf +
KDs
+
-
Ef
T1V s 1
++
微分
f
+
KI
yPID
1
vmax
y 1 ymax
-
Ty
vmin
s ymin
+
s
积分
bp
Ey
+ Cy -y
1.5Tws
1 0.5Tws
y
+ pm
y(%)
70 接力器行程
65
f(Hz)
60
620
625
630
635
640
645
650
50.3
t(s)
50.2
算所需基本数据。
三、水电机组一次调频相关测试与试验2
试验内容 一次调频性能试验 水轮机及其调速系统建模与参数实测 调速系统性能验收试验
一次调频性能试验
测频单元的校验 调速系统静特性试验 （bp值的校验） 人工死区校验 一次调频静态试验（调节参数优化） 一次调频与监控系统闭环控制的协调性测试 一次调频动态试验
50.1
频率
50
49.9
620
625
630
635
640
645
650
340
t(s)
320
功率
300
280
620
625
630
635
640
645
650
t(s)
P(MW)
与其他调节过程如何协调？
具体要求： 水电机组监控系统设计时，应保证监控系统闭环控
制方式下，机组调速系统一次调频功能能够正常发 挥作用。 实现方式： 监控系统改闭环控制为开环、半开环控制； 引出一次调频动作接点，作用于监控系统。 与AGC的协调控制
叫电网一次调频。他主要是由发电机组调速系统的静态特性F=f（P）及其PID动态调节特性来 实现的。 电网的一次调频是针对偏离了系统额定频率（50Hz）的频率偏差，按功率永态差值系数ep（ 调差系数）对机组进行功率控制的。它是将电网（机组）频率（转速）信号送入机组调速系统 的频率（转速）输入端口，频率（转速）给定值与其比较形成频率（转速）偏差，调速系统根 据这个偏差信号进行调节。 机组并网运行时，受到外界负荷变动影响，电网频率发生变化，这时，各机组的调节系统参与 调节作用，改变各机组所带的负荷，使之与外界负荷相平衡，同时尽力减少电网频率的变化， 这一过程即为一次调频。它是一种有差调节。 一次调频是指当电网频率偏离额定值时，发电机组调节控制系统自动控制机组有功功率的增加 （频率下降时）或减少（频率升高时），以限制电网频率变化的特性。 一次调频是指电网频率发生变化时通过水轮发电机组调速系统自身的负荷-频率静态特性和动 态特性对电网进行控制。 水轮发电机组调速系统的一次调频功能就是指，在并网发电的状态下，如果频率超过50Hz时 ，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情况下，按照负荷-频率曲线进行负荷调节， 自动下调一定的负荷；当频率低于50Hz时，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情 况下，按照负荷-频率曲线进行负荷调节，自动上调一定的负荷。 电网一次调频 ：针对电网上变化幅度较小，变化周期较短的负荷分量所引起的电网频率小波 动所进行的频率调节。
主要内容
一、一次调频的概念 二、水电机组一次调频的技术要求 三、水电机组一次调频相关测试与试验 四、影响水电机组一次调频性能的因素 五、相关问题探讨
一、一次调频概念
什么是一次调频？ 调频？ 机组，电网？ 一次？（固有特性）
几种定义
发电机组根据其调速系统的固有频率特性，随频率变化而进行功率调整的调频过程。 通过水轮发电机组和火力发电机组调速系统的负荷频率特性对电网的功率和频率的控制，通常
秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值 应在机组额定有功出力的±3%内。
调多快？2
一次调频调节速度相关因素： 比例增益P-积分增益I-微分增益D 调速系统随动系统动态特性
接力器不动时间，接力器反应时间常数，水轮机导 水机构机械特性等等。 水流惯性时间常数及其它机组相关特性 功率反调现象；机组功率摆动现象；等等
Δy≈(Δf-ef)/bp Δp≈(Δf-ef)/ep
转速死区ix：≤0.02% （0.01Hz） 非线性度：近似为直线 （≤5%）
调速系统（/机组）静态特性3
考虑人工开度死区的静态特性
一次调频限幅
一次调频最大负荷限幅为机组额定功率的6% Δp≈(Δf-ef)/ep ≤6%
实现方式： ①限频差； 若Ef=0.05Hz，ep=3% 则：Δf ≤0.28%，即ΔF ≤0.14Hz， ②限控制输出；