火力發電機組一次調頻問題的探討和研究

摘要：伴隨著社會經濟的飛速發展，電網建設規模日益擴大，而電網用電的可靠性成為當前研究的熱點。電網頻率的穩定性不僅對供電質量造成影響，而且還對供電企業的經濟效益有一定影響。就當前來看，火力發電機組的一次調頻還存在部分問題，降低了電網的穩定性。因此，本文則對火力發電機組一次調頻問題及優化改進給予綜合分析，旨在保證電網頻率的準確性。

關鍵詞：火力發電機組;一次調頻;問題;優化

在當前的用電規模不斷擴大過程中，針對電力系統是否能夠保持常態的穩定性成為了其工作的重點。為了有效的保障人們用電的正常穩定，提升電網質量和頻率的控制標準，減少由于負荷問題而引起的頻率不穩定現象。對于機組調頻的要求標準變得越來越高。由于數字式電液控制系統的生產商的多樣化，導致其功能參數也不一樣。因此，在具體的工作中，在應用的過程中需要不斷的調整磨合，才能滿足相關標準要求。

一、火力發電機組一次調頻功能基本參數

依照Q/GDW 669-2011《火力發電機組一次調頻試驗導則》對于一次調頻的投入使用規定;一次調頻功能實現主要是由數字式電液控制系統（DEH）結合分散式控制系統（DCS）。根據電網頻率的變化情況，通過相應的調整曲線方式，進行具體的負荷調整措施。其設計方法是將頻率信號疊加于汽輪機調速汽門指令上，從而可有效的保障一次調頻的速度反應效率。在此情況下，為了有效避免超負荷現象出現，增加分散式控制系統（DCS）的頻率校正回路;當機組工作處于自動發電控制（AGC）或協調方式時，由數字式電液控制系統（DEH）結合分散式控制系統（DCS）配合完成一次調頻工作。由于相關因素的影響，本次試驗則主要針對數字式電液控制系統（DEH）進行單獨的優化調整。

圖1" 數字式電液控制系統（DEH）一次調頻邏輯程序

由圖可知;當轉速差值通過函數f（x）時，會被轉變成相應的功率輸出;其中函數的上下限規定調頻死區不得超過2r/min，轉速不等率要在5%左右，調頻限制幅度為26.4MW。且將調頻的輸出功率與機組負荷指令相疊加，保障調頻的反應機制。

二、火力發電機組一次調頻問題及優化方案

針對性的選取典型機組為試驗研究對象，其機組的實際負荷為80%的額定工況，采用DEH順序閥的手動控制運行方式，機組定壓運行。采用強制的系統轉速信號，轉速上升或下降10r/min，此時的負荷變化響應時間為3s以內，功率變化的最大值為11MW，處于調頻頂峰值的時間為75s。

圖2" 數字式電液控制系統（DEH）一次調頻試驗數據趨勢

對于主要的數據參數變化程度不大。依據Q/GDW 669-2011《火力發電機組一次調頻試驗導則》規定，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 。，但此次試驗結果未達到相應的標準范圍。據圖2 的相應趨勢分析可知，如果機組發生階躍性轉速偏差，且f（x）函數的相應輸出功率未在機組負荷指令上發生階躍性疊加;那么就可能因為其長時間的滯后導致調頻動作遲緩。通過具體分析后，發現其主要原因是因為函數f（x）存在相應的滯后模塊，且滯后時間設置較長。針對機組的運行壓力主要包括定壓和滑壓，不管是哪種方式在工作時，都會隨著機組運行負荷變化而變化。在同樣的頻率變化量中，兩種壓力下的汽機調門的快速前饋量是一致的。這導致其在不同負荷階段中，負荷量的產生不一致。所以，其一次的調頻負荷動作量滿足不了相關的標準要求。

在負荷管理控制中心及DEH 自動控制畫面上設置一次調頻控制系統投入按鈕，依照機組情況行一次調頻。經人工設定限制機組的負荷上/下限范圍，防止負荷在行上/下限邊緣運行過程中，調頻動作超出其負荷限制標準。（現在華中電網要求不允許在在負荷管理控制中心及DEH 自動控制畫面上設置一次調頻控制系統投入按鈕，讓DEH中的一次調頻邏輯一直起作用，可以在負荷管理控制中心在邏輯內設置一次調頻控制系統投退塊及負荷上/下限范圍，）一次調頻功能在原機械液壓系統調頻基礎上增加死區限制，即保障了一次調頻快速動作增或減對機組負荷的要求，也限制了一次調頻動作頻繁度對機組正?？刂频挠绊?。對于當前的一次調頻系統，其主要是經疊加的負荷控制輸出調頻動作量實現機組增或減負荷功能，即一次調頻動作結束，疊加量消失，系統自動將負荷恢復到動作前負荷點，短時間內完成一次負荷先增后減或先減后增，影響機組安全運行。因此，在設計時要考慮在一次調頻動作后，從當前負荷點進行調頻增或減負荷量疊加控制，以此實現相應的負荷功能運作，可有效的減輕一次調頻對機組負荷的影響，為機組的安全運行做好基礎保障。通過對本次一次調頻實驗結果分析，確定機組優化方案。1）優化其一次調頻邏輯中的滯后模塊;將滯后時間從2秒改成0秒。2）改變其調頻函數，將其由（±2，0）（±4，±4.5）（±8，±20）改成由（±2，0）（±3，±4.4）（±4，±6.6）（±14，±26.4），使其與負荷的快速線性響應頻率一致。3）改變一次調頻輸出負荷增益，保持其與典型額定工況下的壓力流量相適應。做到一次調頻負荷輸出標準要求。在經過優化后，又進行了一次相同的試驗，當轉速階躍性變化上升或下降14r/min時，其負荷變化響應時間在3s之內;此時的功率最大變化值為28MW，調峰值達到的時間為18s。這些數據與Q/GDW 669-2011《火力發電機組一次調頻試驗導則》相關要求基本吻合。4）在壓力控制回路投入時，無論是跟隨協調還是壓力控制回路，最大程度上主要是因為控制回路對壓力快速調節對一次調頻的反調，當一次調頻發生時，則可在一定范圍內對實際壓力的調節方式給予跟蹤及調查，若壓力超出一定設定值，則對壓力進行調節。通過采取這種方式，表明在發生一次調頻時，在某一壓力范圍內科自動退出壓力，且在一次調頻結束或壓力偏差超出設定的范圍時，則可自動投入到壓力控制中，進而為一次調頻留下充足的時間。

三、結束語

經過對相應的火電機組DEH行具體的實驗后，針對一次調頻邏輯進行的相應的分析，并對其中的相關細節性偏差進行對應的優化處理。通過對優化后的機組進行相應實驗后發現，其各項數據都基本達到了相關的管理規定要求。經過優化后，一次調頻邏輯負載適應能力，系統的響應速度，等各方面都有了良好的改善。而且在以后的工作中，還會不斷的針對其具體的運行環境行針對性的優化。力求保持調頻動作的穩定性和可靠性;推動電網工作的穩定常態化運作。

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