廣安電廠一次調頻功能試驗及應用

四川廣安發電有限責任公司 黃 峻

一、概述

廣安電廠一期2×300MW機組DCS系統采用的ABB分散控制系統，二期2×300MW機組DCS系統采用的OVATION分散控制系統，一、二期工程DEH控制系統一均采用的是東方汽輪機廠純電液調節系統。機組投產后DCS、DEH一直運行正常，協調控制系統能穩定投入，系統運行可靠，具備了投入一次調頻功能的必要條件。

二、一次調頻基本工作原理

只要是在電網并列運行的機組，在任何時候汽輪機的轉速都是同步的。當電負荷改變，因而引起電網頻率變化時，電網中全部并列運行的機組均自動的按其靜態特性承擔一定的負荷變化以減少頻度的改變，這種功能叫做一次調頻，二次調頻是通過運行人員設定功率設定值來調整機組實發功率。由于汽輪發電機組一般都采用有差調節，所以一次調頻并不能精確地維持電網頻度不變，只能夠緩和電網系統頻度改變的程度。電網容量越大，即并列運行的機組越多而且單機容量越大，電網特性越平，同樣當電負荷改變時，分配給每臺機組的負荷變動就越小，電網頻率變動就越小。因此，電網容量越大，并列運行機組的不均勻度越小，則頻率的穩定越容易保證。反之，電網越小，并列運行機組的不均勻度越大，則頻率波動的可能性就越大。

一次調頻有三個特點：

●有并列運行的機組通常都參加一次調頻；

●次調頻通常不可能保持頻率不變，它只能減少頻率變化的程度；

●次調頻可以是暫態的，即電網負載變化后還來不及充分保證電網有功功率的供求平衡，只能暫時由一次調頻來保證頻率不致變化過大造成嚴重后果，當二次調頻使頻度恢復正常后，一次調頻作用即取消。

三、廣安電廠一次調頻邏輯構成及功能完善

廣安電廠一次調頻功能是通過CCS協調控制系統和DEH控制系統共同實現的。

1.DCS協調控制系統側一次調頻功能實現方式

DCS協調控制系統側的一次調頻功能組成為：汽機轉速信號（一期兩臺機組為電氣的頻度變送器輸出的轉速信號送至DCS，二期兩臺機組為DEH轉速信號送至DCS）經一函數發生器，得到頻率校正信號與實際負荷指令LDC輸出相加，使機組參與電網一次調頻。

另外發現DCS側一次調頻組態存在以下不足：四臺機組DCS側一次調頻函數F（X）的參數未設置；在一次調頻功能投入時負荷不能自動升降；一期兩臺機組一次調頻不能完全由運行人員投入，而需要熱工人員進行投入。

2.DEH側一次調頻功能實現方式

在DEH系統的一次調頻功能強大，沒有速率限制，DEH系統一次調頻快速階躍的直接開大調門，當機組轉速在預定的調頻死區范圍內時，一次調頻不動作，頻率調整給定為零，當轉速在死區范圍以外時，一次調頻動作、頻度調整給定按不等率隨轉速變化而變化。

DEH側一次調頻投入條件：自動狀態且負荷首次大于10%后。

為使機組承擔合理的一次調頻量，設置DEH的不等率及死區液壓調節系統的不等率及遲緩率相一致。

不等率在3～65內可調，目前設為4.5%。

死區在0～30r/min內可調，目前設為30r/min。

死區范圍為3000±死區值。

3.對DCS側一次調頻邏輯組態的功能完善

根據現場實際系統構成情況，并結合上級文件要求的技術指標，我們對DCS部分的一次調頻組態進行了參數重新設置及組態修改，以保證機組運行更加可靠、安全。DEH暫保留原設計思想，原則上不做修改。

（1）一次調頻函數發生器F（X）參數設置。

廣安電廠4×300MW機組熱控系統采用高壓純電調系統。根據《四川電網發電機組和次調頻運行管理規定》要求：“電液型汽輪機調節控制系統的火電機組死區控制在±2RPM，最大高速系統的速度變動率：火電機組速度變動率為4%～5%之間。”根據機組實際狀態，目前將機組速度變動率均設置5%。

目前《四川電網發電機組和次調頻運行管理規定》要求的機組負荷最大負荷調整限幅：“火電機組限制幅度不小于機組額定負荷的±8%，即±24MW。”這個負荷控制范圍是可以實現的。對機組負荷變化率的限制問題，我們根據《廣安電廠300MW機組運行規程設置》規定進行設置，同時，按照《四川電網發電機組一次調頻運行管理規定》中的要求，考慮電廠的正常、安全運行，目前機組最大出力限制在300MW，最小鍋爐不投油負荷210MW。

（2）一期兩臺機組的一次調頻功能投入原只能在工程師站由熱工人員投入，經修改控制邏輯后，并在操作畫面上增加了一次調頻投、切按鈕，使得一次調頻的投、切功能由運行人員來操作，更加合理。

（3）原四臺機組在一次調頻時負荷不能自動升降，不能真正實現一次調頻功能的投入。后修改控制邏輯，將一次調頻投入信號張負荷GO的回路中，當一次調頻投入時，負荷可隨頻率自動升降（GO）；當負荷偏差幾乎為零時，負荷控制切為“HOLD”。

二期在DROP6的SHEET4中將“一次調頻投入”信號張與PK鍵的“GO”相“或”后送出。

四、一次調頻功能試驗過程及投運

1.試驗目的：檢驗機組一次調頻功能及性能。

2.試驗條件：熱工人員檢查、修改一次調頻組態完成；

進行一次調頻靜態試驗，試驗結果正常、記錄完整；

一次調頻靜態試驗內容結束，動態試驗方案得到調度局批準；

機組運行正常，協調控制能投入；

試驗人員充分了解相關技術內容；

試驗現場通訊順暢。

3.試驗技術指標：轉速不等率5%；

遲緩率小于0.06%；

一次調頻負荷影響應滯后時間小于3秒；

一次調頻穩定時間：實際動態試驗測試。

4.試驗分工：

試驗人員負責方案編制、數據采集、組態檢查、靜態傳動試驗、報告編寫；

熱工人員負責試驗信號連接和實施；

調度中心負責試驗方案審批、組織負荷進行電網頻率擾動；

運行人員負責一次調頻投入、切除等操作。

5.一次調頻投入注意事項：

運行人員要加強監視，防止誤操作；

在機組協調方式下才能進行一次調頻功能實現，在機組出現故障情況下，通知調度中心及時退出一次調頻功能；

不允許電氣人員在一次調頻功能投入的情況下進行頻率表的維護工作；

熱工人員在DCS組態修改中，禁止隨意修改一次調頻控制參數。

6.試驗記錄儀器：

原計劃采用10通道以上的錄波器或高精度數據采集儀進行數據記錄，后采用的是通過做

出DCS的歷史趨勢曲線來實現數據采集和記錄，同樣能滿足要求。

五、試驗過程及投用

在對四臺機組的一次調頻組態邏輯進行逐一修改、完善的基礎上，機組運行負荷在210MW以上，機組運行工況良好，機組各項參數（尤其是轉速、頻率、功率等）正常，對四臺機組逐臺進行試驗。

1.試驗步驟

在DCS軟件上，將一次調頻模塊切至手動方式，由運行人員進行“一次調頻”功能投入，畫面要求能正確顯示；

運行人員將機組最大、最小負荷限制在適當范圍；

運行人員將機組負荷變化率限制在3MW/min范圍內；

將頻率信號切至手動方式、模擬頻率信號變化，進行靜態一次調頻試驗；

將頻率信號切至自動方式，要求頻率信號正確，進行動態一次調頻試驗；

觀察一次調頻模塊輸出顯示結果趨勢曲線，在顯示結果準確的情況下，開放一次調頻計算模塊；

一次調頻功能實際投入，進入預備性試驗；

觀察機組實際負荷指令變化情況；

一次調頻功能正確后，連續記錄機組運行趨勢曲線24小時；

由網局調度中心組織負荷對電網頻率作適當擾動，記錄、打印機組擾動曲線；

試驗結束。

2.試驗結果及投用

從試驗曲線可以看出，一次調頻負荷響應滯后時候滿足小于3秒的要求；當轉速變化（即頻率變化）超過死區2RPM時，一次調頻動作；轉速不等率為5%。試驗結果滿足有關的技術參數指標。目前廣安電廠一次調頻按省調要求長期投入，功能正常可靠。

六、存在的問題

根據目前調度局設置的不合格電量考核方式，今后，機組在進行一次調頻后，按照老的不合格電量考核方式，機組在進行一次調頻功率修正時候，會產生大量不合格電量，需要調度盡快出臺相應科學的不合格電量管理辦法。

目前四臺機組的DEH中設置了以下功能：在功率反饋投入方式下，汽機轉速超過±12RPM偏差，以及在“協調”控制方式下，汽機轉速超過±30RPM偏差，一次調頻直接作用于開啟調門，開啟沒有速度限制，速度太快，對于機組的安全性有較大的威脅，應會同汽輪機廠對該邏輯進行適當修改完善。在保證機組安全的情況下，保證DCS與DEH協調配合，共同完成一次調頻功能。

[1]華中電網發電機組一次調頻運行管理規定(試行)[S].

[2]四川電網發電機組一次調頻運行管理規定(試行)[S].

[3]四川廣安電廠一、二期DCS及DEH組態控制圖[Z].