广蓄B厂机组一次调频试验方法介绍与分析

2010-08-31代雄

水电站机电技术 2010年4期

关键词：死区调速器导叶

代雄

（广州蓄能水电厂，广东广州 510950）

广蓄B厂机组一次调频试验方法介绍与分析

代雄

（广州蓄能水电厂，广东广州 510950）

介绍了一次调频在电力系统中的作用及广东电网对一次调频技术指标要求，并介绍广州蓄能水电厂7号机组一次调频性能静态试验和动态试验方法。

一次调频；静态试验；动态试验

发电机组是电力系统的重要组成部分，一次调频功能是发电机组的基础功能之一，其一次调频功能对整个系统的安全运行至关重要。它能迅速缓解电网频率的剧烈波动，大大地提高电网的频率控制水平和电能质量，降低电网运行风险，提高整个电网运行的安全稳定性、增强电网抗事故能力。

1 一次调频技术指标

《广东电力系统一次调频运行管理规定》（以下简称《规定》）中要求广东电力系统并网运行机组原则上都应参与一次调频。并且水电机组满足以下技术指标：

a）水电机组一次调频死区不大于±0.05 Hz；

b）水电机组速度不等率不高于4%；

c）调速系统迟缓率。对于DEH电液调节型机组，机组容量大于200 MW，迟缓率要求小于0.07%；

d）在电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组响应时间应小于等于3 s；

e）在电网频率变化超过机组一次调频死区时，开始时的15 s内机组出力实际调节量应达到机组出力理论最大值的60%以上；

f)在电网频率变化超过机组一次调频死区后60s内，机组实际出力与响应目标偏差的平均值应达到理论计算的调整幅度的±8%内；

g)水电机组参与一次调频的负荷变化幅度不加以限制（轴流转桨式机组负荷变化幅度可根据机组特性适当限制）。

2 广州蓄能水电厂及B厂调速器简介

广州蓄能水电厂（简称广蓄）隶属于中国南方电网调峰调频发电公司，位于广州市从化吕田镇境内，总装机容量240万kW，分为A厂和B厂，各安装4台30万kW的水泵水轮发电机组。广蓄B厂机组由德国伏依特公司承制、供货，调速系统采用数字式电气调速器，型号为：VGC2120—3PR，采用单导叶控制，共装有20个电液转换器和20个接力器。逻辑控制单元为双PLC冗余配置，由PLC1和PLC2完成，单导叶控制单元由PLC3完成，其转速控制环节采用PID调节，功率控制环节采用PI调节。广蓄2008年至2009年完成了B厂4台机组调速器一次调频静态试验和动态试验，下面以广蓄B厂7号机组为例说明调速器一次调频试验方法。

3 一次调频性能静态试验

一次调频性能静态试验主要进行了调速器测频回路校准、调速器静态特性试验、永态转差率bp校验和机频断线模拟试验。

3.1 调速器静态特性试验

（1）试验条件

在机组停机，蜗壳静水条件下，切除人工死区，bt、Td和Tn设为最小值。

（2）试验接线

在停机状态下完成各接线，包括：“TG2000H发电机组特性和参数综合测试系统”（以下简称“TG2000H测试仪”）输入信号（接力器行程平均反馈、仿真功率反馈），“TG 2000H测试仪”输出信号（仿真功率输出、

脉冲仿真频率），具体接线如图1：

（3）试验方法及结果

进入“TG2 000H测试仪”静态特性试验模块，升高或降低脉冲仿真频率使调速器导叶全开或全关，“TG2 000H测试仪”自动调整频率信号值，使之按一个方向逐次升高和降低，在导叶每次变化稳定后，记录该次信号频率值及相应的导叶开度。试验记录见表1。根据静态特性试验数据计算得：转速死区ix＝0.006%，符合《规定》中调速器转速死区小于0.04%的要求；导叶开启方向线性度误差εx＝2.16%，导叶关闭方向线性度误差εx＝2.11%，均满足《DL/T563－2004水轮机电液调节系统及装置技术规程》中电液调节装置静特性曲线线性度误差不超过5%的规定。

表1 广蓄B厂7号机调速器静特性试验记录

3.2 永态转差率bp校验

（1）试验条件及接线

永态转差率bp的校验在机组停机，蜗壳静水条件下进行，bt、Td和Tn设为最小值，bp设置待校验值，试验接线同调速器静态特性试验。

（2）试验方法及结果

改变调速器输入频率信号，测取接力器两个输出（Y1、Y2）及其对应的输入频率（f1、f2），按下式计算bp：

式中：Ymax——接力器最大行程；

fr——额定频率。

为确保试验精度，选择25%和75%行程位置附近为实测点。

bp＝4%、6%的校验结果见表2。

表2 广蓄B厂7号机调速器bp校验结果

从测试结果看，设定值和实测值的误差不超过满刻度的5%，符合一般技术要求。

4 一次调频性能动态试验

动态试验在机组发电工况中进行，试验内容为：一次调频负荷响应时间测试、一次调频动作死区测试、跟踪电网频率试验。试验前人工死区设置为0.03 Hz，将机组有功功率、导叶开度反馈平均值、蜗壳压力信号接入“TG2 000H测试仪”，将“TG2 000H测试仪”的脉冲仿真频率输出接入调速器测速系统。

4.1 一次调频负荷响应时间测定

一次调频负荷响应时间采用阶跃频率信号法测定。先在“TG2 000H测试仪”上设置额定频率50 Hz，然后分别设置频率幅值为0.10 Hz、0.15 Hz和0.20 Hz的正负阶跃频率信号，对电液调节装置进行扰动，并且在“TG2 000H测试仪”上录制好测试数据和波形。根据测试的数据和波形计算，广蓄B厂7号机负荷响应滞后时间最长为1.9 s，满足《规定》中负荷响应时间不超过3 s的限定；正负阶跃0.10 Hz、0.15 Hz和0.2 Hz扰动的负荷稳定最长时间为62 s，略高于《规定》中60 s的限定。从测试结果来看，机组负荷受水力波动的影响明显，给计算负荷稳定时间造成困难。但在频率扰动影响期间，即使有大的水力扰动，机组出力仍然是朝着响应频率扰动的方向动作，而在频率扰动影响稳定后，机组出力便跟随水力波动而动。正负0.15 Hz扰动时，机组功率、机组频率、导叶开度和蜗壳压力的波形如图2和图3所示。

4.2 一次调频动作死区测试

一次调频动作死区测试方法与一次调频负荷响应时间测定方法相同。从测试数据和波形来看，频率上扰0.030 Hz和下扰0.032 Hz时，调速器均产生与频率扰动方向一致的动作。即当人工频率死区设为0.06%（0.03 Hz）时，调速器实测一次调频动作死区为－0.032～0.030 Hz，符合《规定》中机组一次调频的频率死区控制在±0.05 Hz以内的要求。频率阶跃上扰时，调速器响应波形如图4所示。