大容量機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)對電網(wǎng)頻率特性的影響分析

摘要：我國的電力行業(yè)目前有了很大進(jìn)步，大容量機(jī)組所占的比例也不斷提升，電網(wǎng)頻率特性深受大容量機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)的影響。電力系統(tǒng)處在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其電源負(fù)荷和有功功率是保持平衡的，發(fā)電機(jī)有功功率及用電負(fù)荷的變化對頻率的偏移有著重要影響。文章對大容量機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)對電網(wǎng)頻率特性的影響進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：大容量機(jī)組；一次調(diào)頻參數(shù)；電網(wǎng)頻率特性；發(fā)電機(jī)；有功功率；用電負(fù)荷 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM761 文章編號：1009-2374（2015）14-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.073

1 電網(wǎng)頻率特性與一次調(diào)頻的主要原理

1.1 電網(wǎng)頻率的主要特性

電力系統(tǒng)的頻率特性包括以下內(nèi)容：首先就是發(fā)電機(jī)組的頻率特性，而在這一環(huán)節(jié)又分為靜態(tài)頻率特性以及單位調(diào)節(jié)功率，所謂的單位調(diào)節(jié)功率主要就是原動機(jī)功率隨著頻率的變化發(fā)生變化的多少要看各發(fā)電機(jī)的調(diào)速器特性；其次從電網(wǎng)系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)頻的特征方面進(jìn)行分析來看，主要體現(xiàn)在頻率發(fā)生的過程當(dāng)中，汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)對其進(jìn)汽量的自動改變，然后在這一作用下進(jìn)而來調(diào)

節(jié)發(fā)電機(jī)的出力，以此來獲取系統(tǒng)功率的供需平衡。

1.2 大容量機(jī)組一次調(diào)頻的原理

機(jī)組中的調(diào)速器主要是在改變發(fā)電機(jī)蒸汽氣流并使之能夠滿足發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)解的需求，進(jìn)而來達(dá)到功率調(diào)解的效果。具體就是在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋?zhàn)饔孟聦﹂]環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)，主要是對轉(zhuǎn)速的測量，然后把其進(jìn)行放大之后反饋到輸入端，同時(shí)還要能夠和給定的值進(jìn)行比較，再對調(diào)節(jié)氣閥形成的大小加以控制，這樣就能夠?qū)φ羝牧髁康玫礁淖儯瑥亩鴮?shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在實(shí)際值和給定值的偏差下進(jìn)行的調(diào)節(jié)，如果實(shí)際的輸入值和給定值不相等，那么調(diào)節(jié)系統(tǒng)就會進(jìn)行實(shí)際的調(diào)整，直到達(dá)到預(yù)期的效果為止，所以從這些方面來看，穩(wěn)定性是重要的性能指標(biāo)。

2 電力系統(tǒng)頻率控制及大容量機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)對其的影響

2.1 電力系統(tǒng)頻率的控制

針對電力系統(tǒng)的頻率控制主要能夠?qū)⑵浞譃橐韵碌燃墸簭囊淮握{(diào)頻的層面來說，其主要是對電網(wǎng)頻率發(fā)生變化后做出的自動響應(yīng)，與此同時(shí)也是對有功功率的產(chǎn)生和消耗所進(jìn)行的相應(yīng)調(diào)整，在這些相關(guān)措施作用下能夠使得電力的負(fù)荷達(dá)到一個(gè)平衡的狀態(tài)，進(jìn)而對頻率的變化也能夠進(jìn)行抵消。在電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)了擾動時(shí)電網(wǎng)頻率的恢復(fù)就要通過三級頻率控制進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)作，一次調(diào)頻要能夠起到快速緩沖的作用。在系統(tǒng)當(dāng)中有功功率大量缺額的過程中，常采取減少系統(tǒng)負(fù)荷有功消耗以及提高發(fā)電機(jī)有功出力措施進(jìn)行解決，在降低減載控制過程中，要能夠?qū)ο到y(tǒng)安全運(yùn)行最低頻率值加以考慮，同時(shí)也要確定切負(fù)荷啟動頻率以及系統(tǒng)最大切負(fù)荷量，對每輪動作頻率級差以及時(shí)間的延遲要進(jìn)行確定。

另外就是一次調(diào)頻是系統(tǒng)中各機(jī)組調(diào)速器完成的，現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以及自動啟停調(diào)節(jié)等，電網(wǎng)中的功率變化是通過并網(wǎng)運(yùn)行各機(jī)組調(diào)速器共同承擔(dān)的，在電網(wǎng)中有功率變化方面會影響電網(wǎng)頻率的高低。電網(wǎng)系統(tǒng)一次調(diào)頻在自身的特點(diǎn)上較為鮮明，它是有差調(diào)節(jié)，對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整只涉及參變量，機(jī)組間的影響相對較小。一次調(diào)頻是憑借原動機(jī)調(diào)速器進(jìn)行完成的，所以對系統(tǒng)的頻率變化影響較快。

2.2 大容量機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)對電網(wǎng)頻率特性的影響

首先，大容量機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)對電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性影響，從這一層面來說，值得說明的是，大容量機(jī)組的一次調(diào)頻的形成主要是在并列運(yùn)行機(jī)的共同參與下進(jìn)行完成的，這就體現(xiàn)了電力系統(tǒng)作業(yè)的一個(gè)整體行為。所以在并聯(lián)運(yùn)行的各機(jī)組在調(diào)差系數(shù)的大小上會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成相應(yīng)的影響，并聯(lián)運(yùn)行的調(diào)差系數(shù)的變化就是一個(gè)重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)，其調(diào)差系數(shù)愈大那么在頻率的穩(wěn)定方面就會愈好，反之則愈差。同時(shí)對電網(wǎng)一次調(diào)頻能力也會產(chǎn)生影響，這一方面主要是體現(xiàn)在同一調(diào)差系數(shù)當(dāng)中的大容量機(jī)組對頻率變化功率調(diào)整，相對于小容量的機(jī)組而言就有著很大的調(diào)整幅度，并在實(shí)際的效果上也會有比較明顯的體現(xiàn)。針對同容量的機(jī)組，那么就會有調(diào)差系數(shù)不同所調(diào)出的有功功率也會存在著一定差距，調(diào)差的系數(shù)小反而最終的調(diào)節(jié)效果就會愈好。

其次，近些年的發(fā)展過程中，一些大型的火電機(jī)組逐漸投入實(shí)際使用當(dāng)中，其中的300WM以及600MW的機(jī)組較多，大容量的機(jī)組一次調(diào)頻對電網(wǎng)頻率控制有著很大影響。首先是對電網(wǎng)一次調(diào)頻能力的影響，其中的一次調(diào)頻死區(qū)是一次調(diào)頻功能不動作的轉(zhuǎn)速偏離了額定值范圍，一次調(diào)頻死區(qū)通常死區(qū)值愈大機(jī)組一次調(diào)頻的性能就會愈差。對調(diào)速器的死區(qū)設(shè)置要能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行，而在調(diào)差系數(shù)作用方面，發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志了隨著頻率升降發(fā)電機(jī)組發(fā)出功率減少或者是增加多少，多機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，各發(fā)電機(jī)的調(diào)速器要能夠具有下降特性轉(zhuǎn)速和輸出功率調(diào)節(jié)特性。

再次，頻率偏差死區(qū)的作用當(dāng)中，調(diào)速系統(tǒng)設(shè)置死區(qū)主要有兩個(gè)重要方面：一是在設(shè)置死區(qū)相對較大的時(shí)候，使得機(jī)組不參與電網(wǎng)一次調(diào)頻，只帶基本的負(fù)荷；二是當(dāng)設(shè)置死區(qū)相對較小的時(shí)候，能夠?qū)D(zhuǎn)速小IDE擾亂信號加以過濾，使機(jī)組的功率保持在穩(wěn)定狀態(tài)。在負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍的影響方面，設(shè)置機(jī)組一次調(diào)頻最大的幅度是因?yàn)榭焖俅蠓茸冐?fù)荷對機(jī)組的安全運(yùn)行有著影響，針對已經(jīng)投入AGC控制回路的系統(tǒng)在系統(tǒng)發(fā)生了擾動過程中，常會引起AGC指令變化，這樣就需要對指令對系統(tǒng)的影響加以詳細(xì)考慮。

最后，對機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)的優(yōu)化過程中：一是要對調(diào)差系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)差系數(shù)δ大小對機(jī)組的一次調(diào)頻動作時(shí)對系統(tǒng)的缺失負(fù)荷貢獻(xiàn)程度有著決定性作用，同時(shí)也是各機(jī)組負(fù)荷分配的關(guān)鍵參數(shù)，所以要先對δ值比較小的機(jī)組進(jìn)行承擔(dān)變化后的負(fù)荷，然后水電機(jī)組δ值要比非調(diào)峰以及非調(diào)頻電廠機(jī)組δ值要小，這樣就能夠使大容量機(jī)組的一次調(diào)頻作用得到充分發(fā)揮；二是對響應(yīng)時(shí)間的優(yōu)化，在具體而定運(yùn)行過程中響應(yīng)時(shí)間要能夠滿足三秒基礎(chǔ)上對PID值加以調(diào)整，并要對調(diào)速器動作時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)?shù)难娱L，從而避免一次調(diào)頻頻繁的動作，在這一情況下使實(shí)發(fā)性的一次調(diào)頻干擾信號得以消除；三是對調(diào)速器的死區(qū)進(jìn)行的優(yōu)化，在這方面要能夠根據(jù)機(jī)組自身狀況進(jìn)行調(diào)速器死區(qū)設(shè)置。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國電網(wǎng)發(fā)展的不斷進(jìn)步，對其實(shí)際的電力需求也在進(jìn)一步增加，而大容量機(jī)組一次調(diào)頻對電網(wǎng)所起到的作用也是愈來愈重要，在這一基礎(chǔ)上就要能夠充分地重視大容量機(jī)組的一次調(diào)頻參數(shù)合理設(shè)置，只有如此才能夠?qū)⒆饔贸浞职l(fā)揮。隨著WAMS逐漸的發(fā)展成熟，怎樣將廣域測量系統(tǒng)實(shí)測結(jié)果在各發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)器系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用就比較關(guān)鍵，這也是未來需要研究的一個(gè)重要方向。

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作者簡介：趙國慶（1983-），男，山東煙臺人，陜西德源府谷能源有限公司運(yùn)行部值長，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）