600MW火電機組一次調頻動作反向實例分析及解決方案探討

王海蓮 孫繼增

摘要：文章從某燃煤機組一次調頻性能指標實測異常案例入手，通過對相關參數曲線和控制策略的分析，排查出控制邏輯的不足之處，并提出了切實可行的優化完善方案，取得了初步的效果，對同類問題的解決有一定借鑒意義。

關鍵詞：一次調頻;響應指數;控制策略;優化

1 引言

近年來，隨著電網用戶對電能質量要求的不斷提高，電網對并網機組的一次調頻性能要求也越來越高。電網調度部門對機組一次調頻性能的考核指標主要有投運率和一次調頻響應指數兩項。

2 問題引出

某600MW超臨界燃煤發電機組的一次調頻控制方案采用DCS+DEH雙側控制方案。一次調頻功能無人為投切按鈕，根據機組負荷自動投切。另外，根據省調要求，在CCS側還增加了一次調頻特性遠方在線測試接口邏輯。

近兩年來，從省調統計情況來看，該機組一次調頻性能一直較好，但偶爾會發生動作指標異常情況。據2019年上半年一次調頻動作統計情況看，省調對該機組人工測試4次，系統實測兩次，其中除5月份實測的15秒響應指數略差外，其余測試結果15秒、30秒、45秒響應指數全部到達標。但在2019年7月11日，一次調頻動作發生異常：15秒、30秒、45秒響應指數分別為0.16、0.16和-0.02，機組對電網頻率波動幾乎沒有響應。

3 問題分析

針對該問題從機組運行方式、工況、控制邏輯等多方面進行了分析排查。

3.1 機組運行方式、工況情況分析

針對7月11日一次調頻異常情況，對機組的運行方式及相關參數歷史曲線進行了查看分析（如下圖），確認機組當時運行工況：AGC方式，機組負荷425MW，一次調頻正常投入，主汽壓力22.36MPa

查看歷史曲線發現如下信息：15：19：44時，機組轉速下降到2996轉/分，超出預設的2rpm一次調頻動作死區，觸發一次調頻動作。一次調頻校正補償負荷指令最大達到8.46MW;在一次調頻動作之前，機組AGC指令正在減負荷脈沖過程中;DEH側一次調頻及時進行了響應，但由于幅度較小，只有1.2%左右的調門開度，機組負荷增長不明顯。同時從歷史曲線圖中發現兩個明顯的異常情況：其一是在一次調頻動作的2-3秒鐘之后，機組負荷曲線出現明顯的回調，其二是在一次調頻動作約9秒后（即15：19：53時），AGC指令開始增負荷脈沖后，機組負荷控制回路負荷指令LDCOUT沒有響應。

3.2 一次調頻控制策略分析

針對上述歷史曲線中發現的異常問題，從控制邏輯回路入手進行原因排查。

在AGC方式下，機組AGC指令經限幅和速率控制處理后生成機組負荷指令LDCOUT，此負荷指令信號經濾波處理后加上一次調頻校正補償指令作為負荷控制器的設定值，與機組實際負荷值比較后經PID控制器運算輸出DEH遙控指令信號送至DEH控制系統;在DEH側，機組實際轉速與額定轉速3000rpm的偏差信號經函數折算生成DEH側一次調頻補償信號，疊加DEH遙控指令信號送給DEH閥門管理程序，經邏輯運算處理生成綜合閥位指令后，根據預設的各閥門流量曲線控制各調閥開度，從而調節機組實際負荷。

此外，在機組負荷指令（LDCOUT）處理邏輯中，考慮一次調頻優先的原則，還增加了反向AGC閉鎖功能邏輯，即當出現與一次調頻動作反向的AGC指令時，機組負荷指令LDCOUT保持當前值，不再向AGC指令方向變化。同時為滿足省調考核的15S、30S、45S三個時段的響應指數要求，在反向AGC閉鎖邏輯中設有45秒的脈沖。具體如下圖三，其中，一次調頻增負荷、減負荷、AGC增負荷、減負荷指令信號由其他相關邏輯判斷產生，此處不再贅述。

通過對邏輯策略和歷史曲線圖中兩個疑問的對比分析，初步推斷問題原因在于：在設計反向AGC閉鎖邏輯時考慮不周，忽略了閉鎖反向AGC期間出現同向AGC指令的情況，因此導致案例中對后面兩個增負荷AGC指令脈沖的閉鎖，消弱了機組負荷補償能力，最終導致省調一次調頻實時監測與評估系統核算的機組響應指標數據不合格。

4 解決方案探討及實施

基于上述的原因分析結論，對一次調頻反向AGC閉鎖功能邏輯做出優化完善。完善后邏輯條件中加入無同向AGC指令的判斷，即當一次調頻動作時，在45秒時間內如有反向AGC指令則閉鎖AGC調節，如有同向AGC指令，則釋放閉鎖功能。具體如圖三。

5 效果觀察

通過查看改造后一年多來省調對該機組一次調頻性能的統計數據，該機組再沒有發生一次調頻不合格指標情況?？梢姲l生一次調頻反向動作的根源就在閉鎖邏輯存在疏漏。

6 結語

隨著省調對并網機組的性能考核要求越來越高，電廠側機組的控制策略也必然隨著考核要求不斷優化完善，才能確保機組的安全和經濟性能，這就要求熱控人員在設計邏輯策略時，考慮問題必須要周全嚴謹，并在實踐中不斷研究探索。