大容量机组一次调频参数对电网频率特性的影响分析

摘要：我国的电力行业目前有了很大进步，大容量机组所占的比例也不断提升，电网频率特性深受大容量机组一次调频参数的影响。电力系统处在正常运行状态时，其电源负荷和有功功率是保持平衡的，发电机有功功率及用电负荷的变化对频率的偏移有着重要影响。文章对大容量机组一次调频参数对电网频率特性的影响进行了分析。

关键词：大容量机组；一次调频参数；电网频率特性；发电机；有功功率；用电负荷 文献标识码：A

中图分类号：TM761 文章编号：1009-2374（2015）14-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.073

1 电网频率特性与一次调频的主要原理

1.1 电网频率的主要特性

电力系统的频率特性包括以下内容：首先就是发电机组的频率特性，而在这一环节又分为静态频率特性以及单位调节功率，所谓的单位调节功率主要就是原动机功率随着频率的变化发生变化的多少要看各发电机的调速器特性；其次从电网系统的静态调频的特征方面进行分析来看，主要体现在频率发生的过程当中，汽轮机调速系统对其进汽量的自动改变，然后在这一作用下进而来调

节发电机的出力，以此来获取系统功率的供需平衡。

1.2 大容量机组一次调频的原理

机组中的调速器主要是在改变发电机蒸汽气流并使之能够满足发电机转速调解的需求，进而来达到功率调解的效果。具体就是在转速负反馈作用下对闭环控制的实现，主要是对转速的测量，然后把其进行放大之后反馈到输入端，同时还要能够和给定的值进行比较，再对调节气阀形成的大小加以控制，这样就能够对蒸汽的流量得到改变，从而实现转速控制。闭环控制系统调节系统是在实际值和给定值的偏差下进行的调节，如果实际的输入值和给定值不相等，那么调节系统就会进行实际的调整，直到达到预期的效果为止，所以从这些方面来看，稳定性是重要的性能指标。

2 电力系统频率控制及大容量机组一次调频参数对其的影响

2.1 电力系统频率的控制

针对电力系统的频率控制主要能够将其分为以下等级：从一次调频的层面来说，其主要是对电网频率发生变化后做出的自动响应，与此同时也是对有功功率的产生和消耗所进行的相应调整，在这些相关措施作用下能够使得电力的负荷达到一个平衡的状态，进而对频率的变化也能够进行抵消。在电网系统出现了扰动时电网频率的恢复就要通过三级频率控制进行协调运作，一次调频要能够起到快速缓冲的作用。在系统当中有功功率大量缺额的过程中，常采取减少系统负荷有功消耗以及提高发电机有功出力措施进行解决，在降低减载控制过程中，要能够对系统安全运行最低频率值加以考虑，同时也要确定切负荷启动频率以及系统最大切负荷量，对每轮动作频率级差以及时间的延迟要进行确定。

另外就是一次调频是系统中各机组调速器完成的，现代大容量发电机组汽轮机控制系统有转速调节以及自动启停调节等，电网中的功率变化是通过并网运行各机组调速器共同承担的，在电网中有功率变化方面会影响电网频率的高低。电网系统一次调频在自身的特点上较为鲜明，它是有差调节，对参数进行调整只涉及参变量，机组间的影响相对较小。一次调频是凭借原动机调速器进行完成的，所以对系统的频率变化影响较快。

2.2 大容量机组一次调频参数对电网频率特性的影响

首先，大容量机组一次调频参数对电网频率的稳定性影响，从这一层面来说，值得说明的是，大容量机组的一次调频的形成主要是在并列运行机的共同参与下进行完成的，这就体现了电力系统作业的一个整体行为。所以在并联运行的各机组在调差系数的大小上会对电网的稳定性造成相应的影响，并联运行的调差系数的变化就是一个重要的衡量标准，其调差系数愈大那么在频率的稳定方面就会愈好，反之则愈差。同时对电网一次调频能力也会产生影响，这一方面主要是体现在同一调差系数当中的大容量机组对频率变化功率调整，相对于小容量的机组而言就有着很大的调整幅度，并在实际的效果上也会有比较明显的体现。针对同容量的机组，那么就会有调差系数不同所调出的有功功率也会存在着一定差距，调差的系数小反而最终的调节效果就会愈好。

其次，近些年的发展过程中，一些大型的火电机组逐渐投入实际使用当中，其中的300WM以及600MW的机组较多，大容量的机组一次调频对电网频率控制有着很大影响。首先是对电网一次调频能力的影响，其中的一次调频死区是一次调频功能不动作的转速偏离了额定值范围，一次调频死区通常死区值愈大机组一次调频的性能就会愈差。对调速器的死区设置要能在一定范围内进行，而在调差系数作用方面，发电机单位调节功率标志了随着频率升降发电机组发出功率减少或者是增加多少，多机系统当中，各发电机的调速器要能够具有下降特性转速和输出功率调节特性。

再次，频率偏差死区的作用当中，调速系统设置死区主要有两个重要方面：一是在设置死区相对较大的时候，使得机组不参与电网一次调频，只带基本的负荷；二是当设置死区相对较小的时候，能够对转速小IDE扰乱信号加以过滤，使机组的功率保持在稳定状态。在负荷调节范围的影响方面，设置机组一次调频最大的幅度是因为快速大幅度变负荷对机组的安全运行有着影响，针对已经投入AGC控制回路的系统在系统发生了扰动过程中，常会引起AGC指令变化，这样就需要对指令对系统的影响加以详细考虑。

最后，对机组一次调频参数的优化过程中：一是要对调差系数进行优化，调差系数δ大小对机组的一次调频动作时对系统的缺失负荷贡献程度有着决定性作用，同时也是各机组负荷分配的关键参数，所以要先对δ值比较小的机组进行承担变化后的负荷，然后水电机组δ值要比非调峰以及非调频电厂机组δ值要小，这样就能够使大容量机组的一次调频作用得到充分发挥；二是对响应时间的优化，在具体而定运行过程中响应时间要能够满足三秒基础上对PID值加以调整，并要对调速器动作时间进行适当的延长，从而避免一次调频频繁的动作，在这一情况下使实发性的一次调频干扰信号得以消除；三是对调速器的死区进行的优化，在这方面要能够根据机组自身状况进行调速器死区设置。

3 结语

综上所述，随着我国电网发展的不断进步，对其实际的电力需求也在进一步增加，而大容量机组一次调频对电网所起到的作用也是愈来愈重要，在这一基础上就要能够充分地重视大容量机组的一次调频参数合理设置，只有如此才能够将作用充分发挥。随着WAMS逐渐的发展成熟，怎样将广域测量系统实测结果在各发电机组调节器系统中进行应用就比较关键，这也是未来需要研究的一个重要方向。

参考文献

[1] 杨建华.华中电网一次调频考核系统的研究与开发

[J].电力系统自动化，2012，（9）.

[2] 郭钰锋，于达仁，赵婷，柳焯.电网频率的非正态概率分布特性[J].中国电机工程学报，2013，（7）.

作者简介：赵国庆（1983-），男，山东烟台人，陕西德源府谷能源有限公司运行部值长，研究方向：电气工程及其自动化。

（责任编辑：蒋建华）