基于石河子电网一次调频功能的分析

2016-04-10新疆天富能源股份有限公司电力调度中心石河子市832000

石河子科技 2016年3期

关键词：电力系统电厂分析

（新疆天富能源股份有限公司电力调度中心，石河子市，832000）黄　旭

基于石河子电网一次调频功能的分析

（新疆天富能源股份有限公司电力调度中心，石河子市，832000）黄旭

摘要电力系统频率调整是电力系统中维持有功功率供需平衡的主要措施，其根本目的是保证电力系统的频率稳定。根据石河子电网机组一次调频功能的现状，分析机组一次调频的性能，采用科学的试验手段，达到调节速率及调节偏差满足系统频率稳定的要求。

关键词电厂，电力系统，一次调频，分析

频率是电力系统最重要的运行参数之一,频率变化对系统的安全稳定运行有着深远的影响。随着石河子电网装机容量不断增加，系统内发电厂日渐向大机组、高自动化方向发展，系统互联增强了受到冲击时的暂态稳定性,但也增大了系统在扰动下出现不平衡的可能，维持电网及其频率稳定至关重要。在扰动作用下，把电网频率控制在要求的范围内是电力系统安全稳定运行的主要目标之一。目前电网频率调整分为一次调频、二次调频。一次调频主要是通过汽轮机调速系统的频率特性所固有的能力，随频率变化而自动进行频率调整。二次调频是当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时，一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式，由运行人员根据系统频率的变动来调节发电机的出力，使频率保持在规定范围内。

汽轮机均采用数字电液的控制方式，一次调频是其中一项重要功能。通过对石河子电网各机组一次调频试验数据的整理和分析，了解各机组一次调频功能实际参数，验证各火力发电机组参与电网运行的一次调频功能符合电网要求，保证各火力发电机组参与电网一次调频时的调节安全，为今后各电厂安全运行提供参考依据。

1　石河子电网机组一次调频参数依据

1.1一次调频稳定时间

一次调频稳定时间（stabilization time of primary frequency compensation，简称ST）是指转差或频差超出一次调频死区开始到机组负荷最后一次进入偏离稳态值偏差为±5%范围之内，且以后不再越出此范围的所需要的时间。机组投入机组协调控制系统或自动发电控制（AGC）运行时，应剔除负荷指令变化的因素。机组参与一次调频的稳定时间应小于1分钟。

1.2数字式电液控制系统

数字式电液控制系统，简称DEH)由按电气原理设计的敏感元件、数字电路（计算机）、按液压原理设计的放大元件和液压伺服机构构成的汽轮机控制系统，自动维持汽轮机转速和功率在指定值、实现汽轮机各种运行工况自动控制的总称。

1.3转速不等率

转速不等率（speed governing droop）给定值不变，在额定参数下，机组由零功率至额定功率对应的转速变化，以额定转速的百分数表示。

1.4一次调频响应时间

一次调频响应时间（response time of primary frequency compensation，简称RT）是指转差或频差超出一次调频死区开始到机组负荷可靠的向调频方向开始变化的时间。

1.5一次调频死区

一次调频死区（dead band of primary frequency compensation，简称DB）特指一次调频调节系统在额定转速附近对转速或网频的不灵敏区。为了在电网周波变化较小的情况下，提高机组运行的稳定性，一般在一次调频调节系统设置有一次调频死区。一次调频调节系统在额定转速附近对转速差或频率差的不灵敏区。机组参与一次调频死区应在|±0.033Hz|或|±2|r/min范围内。

1.6一次调频响应滞后时间

一次调频响应滞后时间指转速差或频率差最后一次超出一次调频死区开始到机组负荷向正确的调频方向开始变化的时间。机组一次调频响应滞后时间应小于3s。

1.7一次调频负荷响应速度

机组一次调频负荷响应速度应满足：燃煤机组达到75%目标负荷的时间应不大于15S，达到90%目标负荷的时间应不大于30S，燃气轮机机组负荷达到90%目标负荷的时间应不大于15S。

1.8一次调频负荷变化幅度

机组参与一次调频的调频负荷变化幅度下限应大于机组稳燃负荷，机组参与一次调频的调频负荷变化幅度上限应进行限制，限制幅度在（6%～10%）额定功率之间，额定负荷运行的机组，应参与一次调频，增负荷方向最大调频负荷增量幅度不小于3%额定功率。

2　石河子某电厂一次调频现状

2.1一号机组一次调频试验分析

一号机±2r/min扰动试验，由于扰动量小，未过死区范围低频测试和高频测试无法反应机组性能。另外±6r/min扰动试验，如试验扰动包括死区范围，±6r/min扰动和转速不等率4%设置，目标增量11MW满足要求。但从所报机组曲线图2994r/ min低频扰动所示扰动开始3秒内机组负荷发生变化，机组负荷由262.983MW增加到268.586MW，持续一分钟，变化量5.6MW，曲线图3 006r/min高频扰动所示扰动开始3秒内机组负荷发生变化，机组负荷由261.107MW减少到253.257MW，10S后达到247.341MW，变化量13.766MW。机组曲线反映出机组在低频扰动后增加负荷未达到《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》GB/T 30370-2013导则（以下简称导则）要求。

2.2一号机组一次调频存在问题

2.2.1一次调频参数

根据国家最新导则要求，机组调频功率上下限值应该设置为±26.4MW，试验报告中实际为± 22MW。试验缺少15S和30S试验数据，只进行了85%工况，缺少另外两个符号工况点（60%、75%）的试验过程。

2.2.2一次调频逻辑

DEH及DCS两侧的一次调频不等率函数设置不符合导则要求，需重新设置。逻辑中设计了机组负荷小于140MW自动切除一次调频功能，应该取消该逻辑。现有DEH画面上保留了一次调频投切按钮，应进行删除并完善一次调频投切逻辑。

2.3二号机组一次调频实验分析

二号机组±5r/min扰动试验，热控工作人员强制有效频差扰动为±3r/min,一次调频负荷响应滞后时间小于3S，在15S内达到75%目标负荷（346.05MW）,实际为347.62MW；在30S内达到90%目标负荷（347.72MW）,实际为347.79MW一次调频的稳定时间小于1min,符合规定要求。二号机组± 4r/min扰动试验增减负荷均未达到要求，特别是高频减负荷量与目标量差距过大。

2.4二号机组一次调频存在问题

2.4.1一次调频参数

按照国家最新导则要求，一次调频功率调节量限幅应该为8%工况，报告实际数据为6%工况。试验只有75%工况试验数据，缺少另外两个符号工况点（60%、75%）的试验数据。试验过程中没有进行最大转速变动量±12.76rpm试验。

2.4.2一次调频逻辑

逻辑中设计了机组负荷小于130MW自动切除一次调频功能，应该取消该逻辑。DEH一次调频上下限幅限制在±11MW，不符合导则的要求。DEH一次调频不等率函数设置不符合导则要求，需重新设置。

3　一次调频功能完善建议

目前石河子电网内330MW及以上机组转速不等率设置不统一，一次调频负荷变化幅度设置不符合规范。按照导则规定，一次调频负荷变化幅度下限应大于机组稳燃负荷，一次调频负荷变化幅度上限应进行限制，250MW≤Po≤350MW的火电机组，不低于额定功率的8%。根据新疆电网运行特性，各电厂转速不等率设置为4.5%。

机组调频投运方式应统一，具有机组协调控制的机组，由DEH（或TCS）、CCS共同完成一次调频功能，一次调频从实际效果看，保证电网周波变化后机组负荷快速变化，又能保证继续平稳运行，保证了电网频率变化初期机组的响应速度。将#1、#2机组的DEH系统调频速率变化修改为无速率限制。