供热机组一次调频功能优化

杨 勇

神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司

供热机组一次调频功能优化

杨 勇

神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司

介绍了神华国华北京热电分公司两台抽汽供热机组的控制基本结构及原一次调频设计方案中的不足之处，经过认真的分析和讨论，制定了机组的一次调频功能优化方案并施行，得到了预期的效果。

一次调频；频率；转速；优化

1 概述

神华国华北京热电机组现有两台200MW燃煤供热机组，为两炉一机配置，机组DCS控制及DEH控制分别为ABB公司的PROCONTRAL-P14、P13控制系统。两者通过冗余结构的通讯方式实现机组控制，通讯结构见下图1。

图1 DCS与DEH通讯结构

从上图1我们可以看出，DCS与DEH的通讯是通过P14的通讯模件88QT03、88QB03及P13的通讯模件70BT01实现的，DCS侧的两块通讯模件88QT03、88QB03分别位于两个多功能处理站CJK01、CJK02的站内总线上，两个多功能控制站又分别通过站通讯模件实现与P14远程总线的通讯。DEH侧的两块通讯模件70BT01再分别通过P13的站总线实现与其CPU模件70PR05的通讯。

2 原机跟炉方式下一次调频设计方案及存在的问题

图2、图3分别为机跟炉方式下的协调CCS部分和DEH部分的一次调频设计方案。在CCS部分机组功率设定指令中叠加了由汽机转速差计算的一次调频功率指令，并可通过运行人员的手动操作选择死区调频和线性调频两种模式，且该功能必须在炉跟机方式下才能投入；DEH部分设置速度不等率5%，计算得出的转速差直接控制阀门开度。

因此我们可以看出原一次调频方案存在着以下问题：

1）原设计方案中机组必须在炉跟机运行方式下才能投入，但目前机组经常在机跟炉方式下运行。

2）原设计方案中有死区调频和线性调频两种方式，而目前按照华北电网要求应为死区调频，死区范围为2rpm。

3）原设计方案中在机前压力设定回路中未设计修正回路，这样必将造成当一次调频动作时，调频指令使汽机阀门快速动作，造成机前压力迅速变化，而此时的压力设定值若不进行修正则必然会导致阀门的动作迟缓或动作后又快速拉回原位。

4）原设计方案中未设计机组频差信号异常切除一次调频的功能，这样若频差信号故障必将会导致机组一次调频误动。

5）原设计方案中DEH的机组速度不等率设定为5%，但是根据实际动作情况看速度不等率偏大。

6）CCS侧使用的转速差信号灵敏度不够：即汽机转速信号与实际的电网频率信号对应关系不严格一致。

图2 优化前CCS侧一次调频方案

图3 优化前DEH侧一次调频方案

3 对原一次调频方案的优化

针对以上原设计方案中的不足，我们做了以下优化：

3.1 取消CCS侧必须在炉跟机方式下才能投入一次调频的限制，根据规定的要求，一次调频必须全程投入，不受调节方式变化的影响。

3.2 在取消上述条件后，增加机组频差信号故障后切除一次调频的功能，保证机组的安全稳定运行。

3.3 如图4所示，取消CCS侧死区调频和线性调频两种方式的切换，将该功能锁定为死区调频，并将原来的由转速差信号计算频差改为由精度达到0.2级的频率变送器计算频差指令，该指令的函数关系如表1所示：死区0.016HZ、调频幅度2MW/0.016HZ。采用死区调频既可以满足电网的频率调整要求，又减少机组不必要的负荷波动。

图4 优化后CCS侧一次调频方案

表1 优化后频差与CCS负荷指令对应关系

3.4 如图5所示，增加机前压力的一次调频设定值修正回路，保证在机组一次调频动作时不发生由于机前压力波动造成的动作迟缓或反调。该修正函数关系如表2所示。

3.5 针对实际机组的速度不等率达不到5%，修改DEH的速度不等率参数设定值为3.333%。

表2 优化后频差与机前压力设定值修正量对应关系

图5 优化后DEH侧一次调频方案

4 优化后的效果分析

图6、图7分别为机组的一次调频功能优化前后的动态试验曲线，从试验曲线中我们可以看出经过优化后的机组一次调频性能得到明显的改善，实际响应延迟时间在3秒以内，实际速度不等率小于5%，一次调频功能优化后效果良好，满足了电网的要求。

图6 一次调频功能优化前动态试验曲线

图7 一次调频功能优化后动态试验曲线

5 结语

一次调频主要是调节电网中的快变负荷分量，随着电网的大型化，如发生突发性事故造成负荷大的扰动时只有通过所有并网机组的共同努力才能达到保证电网频率质量的目的，我们通过不断的优化使我厂的机组一次调频性能得到了改善，直到满足电网的要求，为电网运行的安全贡献了我们的力量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.22.053

杨勇.男，1980年1月出生，本科，工程师，2002年至今从事火力发电厂热控维护工作。