水電機組一次調頻試驗解析

【摘要】本篇文章首先對一次調頻的主要技術要求進行闡述，從永態轉差系數bp和人工頻率死區Ef、PID調節參數兩個方面，對調節參數對一次調頻性能的影響進行分析，并以此為依據，對水電機組一次調頻試驗進行探討。希望通過本文的闡述，可以給相關領域提供些許的參考。

【關鍵詞】水電機組；一次調頻；試驗；調速器

對系統頻率運行進行合理的控制和監管，是保證系統頻率運行在合理范疇內的關鍵。水電機組一次調頻性能是確保電網頻率穩定性的重要因素，尤其對于一些調節機組所占較少的電網來說尤為重要。水電機組一次調頻可以在電網面臨突發事件時給予功率支援，保證電力系統的安全運營。

當前，大多數的電網主要具備一次調頻投放條件，但是真正充分投放一次調頻性能并取得較好結果的機組并不多見，而導致這種現象除了一些電廠沒有對一次調頻性能對電網以及機組安全運營的重要性進行全面了解之外，還有一部分電廠一味的追求效益，一些參數設置缺乏合理性，進而使得在進行一次調頻投放之后，因為機組調節比較頻繁，并且復合性比較高，導致機組設備受到不同程度的損壞。因此，要想實現水電機組一次調頻的優化，就要采用多種方式進行考核，并且結合實際情況，對水電機組的性能進行全面分析，有針對性的開展水電機組一次調頻試驗工作，進而保證電力系統的穩定運行。

一、一次調頻的主要技術要求

（一）參數要求

（1）根據大多數相關規定，水電機組永態轉動差不得高于3%，極少部分在3%～4%之間；

（2）水電機組調速設備的轉速死區不得低于0.04%；

（3）水電機組一次調頻中涉及的人工頻率死區應該掌控在上下0.05Hz之間；

（4）一些電網明確指出，水電機組一次調頻中涉及的最大負荷限幅應該掌握在上下5%～10%之間。極少部分電網規定不對水電機組一次調頻中涉及的最大負荷限幅進行抑制。

（二）響應性能要求

（1）針對于額定水頭控制在5000厘米以下的水電機組來說，在進行一次調頻負荷響應的過程中，停留時間不應該低于8秒，針對于額定水頭控制在5000厘米之上的水電機組來說，在進行一次調頻負荷響應的過程中，停留時間不應該低于4秒。

（2）假設電網頻率變化高于機組一次調頻死區的狀況下，機組需要在15秒之內實現標準全力的完全響應；假設機組一次調頻的負載幅度在15秒內時間最大，那么將會是最大負荷調整幅度的85%。

二、調節參數對一次調頻性能的影響

（一）永態轉差系數bp和人工頻率死區Ef

永態轉差系數和電網頻率改變時產生的機組負荷調整性能有著直接的影響。調速器靜特性曲線見圖1

通過圖1我們可以得知，當數值越小時，電網頻率調節性能也就會越大。假設機組容量在整個電力系統中占據較大的比例時，就會給電網頻率調節性能帶來一定的影響。這主要是因為水輪發電機組產生的出力和水頭有著直接的關聯，如果水頭存在差異，即使永態轉差系數一致，一次調頻性能也會存在很大的差異，因此，在進行水輪發電機組探究時，還要對水頭影響程度進行全面考慮。

（二）PID調節參數

PID調節參數會給機組調節質量帶來一定影響，假設調節參數設置缺乏合理性，就會使得機組調節效率緩慢或者質量較低。只有選擇合適的PID調節參數，并且實現優化實踐，才能保證機組調節質量。除此之外，導致機組調節質量受到影響的因素除了PID調節參數之外，還有就是水輪發電機組的“水擊效力”。因此，在進行水輪發電機組研究時，還要全面考慮水擊因素。

三、水電機組一次調頻試驗

試驗方法：要想對水電機組的一次調頻性能進行全面考察，就要結合實際情況，采取相應的考察措施。通常，考察水電機組一次調頻的方式有三種，第一種，采用轉變調速器機頻傳送信號的方式，使得出現頻率差，進而開展一次調頻試驗；第二種，通過轉變速器頻率的測定值，使得出現頻率差，進而開展一次調頻試驗；第三種，構建機組、負荷以及調節系統數字模型，來開展負荷擾動仿真實驗。

四、結論

當前，我國大多數調頻研究主要以火電發展為主，關于水電機組一次調頻研究的案例比較少，并且缺少相應的實驗依據。本片文章通過對水電機組一次調頻試驗進行研究，得出了三項結論：

（1）水電機組一次調頻試驗的方式主要是：機組在進行負荷運動的過程中，通常會將調速器頻率設置成50 Hz，并且將其設置為考核響應標準；

（2）針對于一次調頻機組來說，主要是依照頻率速率來對機組出力進行調節，在有必要的情況下，將考核標準融入到對調速器測頻環節中；

（3）在對機組出力范疇進行規范時，只要保證水輪機沒有進入到振動范圍內，就不需要對一次調頻的負荷量進行抑制，進而將水電機組的調節優勢進行全面發揮。

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