一次调频技术及其对协调控制系统的影响精要.doc

一次调频技术及其对协调控制系统的影响 曹典武 广州黄埔发电厂 广东广州510731 摘要：介绍了直流炉一次调频的相关参数及主要性能，分析了一次调频对发电机组协调控制系统(CCS)的影响因素，探讨了提高一次调频性能的途径和方法。 关键词：直流炉；一次调频；协调控制系统； 由于南方电网对并网发电机组的一次调频考核越来越严，直接影响各个电厂的经济效益。本文探讨直流炉一次调频技术对协调控制系统的影响。 1 一次调频概述及其主要性能参数 1．1一次调频概述 一次调频回路一般可分为协调控制系统CCS(Coordination Control System)一次调频和数字电液控制系统DEH(Digial Electric Hgdraulic Control System)一次调频，由这2部分的调频回路共同作用，其中DEH一次调频快速动作(开环控制)，CCS一次调频最终稳定负荷(闭环控制)。一次调频要求发电机组对电网频率变化的响应要快，其响应特性可视作一个一阶惯性环节，时间常数一般在10 s左右。DEH一次调频是换算成电负荷当量的调门指令，由于此换算存在一定的偏差且是开环控制，所以，DEH实际一次调频的负荷响应和电网一次调频的负荷要求是有偏差的。因机组蓄热只能维持一段时间，故后期负荷又回到原值，但DEH侧一次调频的动作值直接控制汽轮机调门，用于改变机组的负荷，使机组快速响应电网一次调频的需要。CCS一次调频最终稳定负荷，CCS中的一次调频由运行人员手动投入，一次调频动作后相当于去调节负荷设定值MWD并确保和DEH的作用方向相同，防止DEH的调节作用被拉回，最终稳定负荷到所需要的值。一般电厂一次调频取源为汽轮机转速，当转速超过一定死区(±2转)后，即表征为电网频率产生一定偏差，从而产生负荷变化响应以消除频率偏差。 1．2一次调频主要性能参数 下面根据电网对频率调节的基本要求，对一次调频主要参数进行说明。 1．2．1一次调频死区 一次调频死区也称一次调频不灵敏区，是指一次调频功能不动作的转速(或频率)偏离额定值的范围。按照电网频率控制要求，调频控制死区采用转速表示，△nSQ=±2 r／min，与此相对应的频率偏差死区为：△fSQ=±0.033 Hz。 1．2．2转速不等率 机组转速不等率（δ）是指机组调节系统给定值不变的情况下，机组功率由0至额定值对应的转速变化量（△n）与额定转速(n0)的比值表示为δ=△n/n0 对承担基本负荷的机组，其不等率一般取得大一些，以期电网周波的变化对其功率的影响较小，保证机组在经济工况下长期运行；对承担尖峰负荷的机组，不等率要小一些，在电网周波变化后希望多分担一点变动负荷，一般要求在4％一6％之间。 1．2．3一次调频投入的机组负荷范围 理论上发电机组并网后就应具备一次调频能力，为了保证机组安全和稳定运行，提出了一次调频投运的负荷范围概念。对于不同类型的发电机组，一次调频投运的负荷范围不同。对于燃煤发电机组，调速器(DEH)一次调频投运的负荷范围应为机组正常运行的负荷范围，应不低于不投油助燃的最低稳燃负荷，最高为机组额定负荷。机组在最低负荷或额定负荷时，仅使用DEH侧的一次调频功能，CCS侧仅闭锁与一次调频相反的调节作用；机组最低不投油助燃负荷时，不因一次调频而减少燃煤，防止锅炉熄火；机组最高负荷时，不因一次调频而增加燃煤，防止机组超压。CCS侧一次调频投运的负荷范围应为CCS投入的负荷范围，一般最低不低于50％额定负荷，最高为机组额定负荷。 1．2．4一次调频机组负荷调节限制范围 设置机组一次调频最大幅度是因为快速大幅度变负荷危及到机组的安全运行。对于燃煤发电机组，机组通过调速器(DEH)快速一次调频变负荷的最大幅度应通过试验确定，主要以汽轮机调门快速变化时主蒸汽压力、温度等与机组安全运行参数的允许变化幅度和速率为依据。另外，加负荷以汽轮机调门开足为限，减负荷以主蒸汽压力上升幅度和速度到允许值(低于高旁动作值)为限，一般为5％额定负荷。CCS的一次调频变负荷幅度在机组主要参数允许的变化范围内应没有限制，它应与负荷指令统一考虑，AGC负荷指令和一次调频变负荷要求之和应限制在机组允许的负荷范围之内。 1．2．5一次调频的动态指标 发电机组一次调频动作越快，电网频率恢复越快，所以，发电机组应在保证机组安全的前提下尽量提高一次调频的变负荷速度。发电机组一次调频动作的动态过程应以机组功率对火电机组汽轮机调门响应的动态特性为依据，即用于一次调频负荷的调节量阶跃变化时，发电机组功率变化的动态特性。对于火电发电机组来说，当电网频率偏离时，汽轮机调门快速调频，一次调频的功率一般在30 s内达到峰值。 2 电网一次调频效果及考核指标 一次调频效果是指：当电网频率超出50±△fSQ (机组频率控制死区)且持续时间超过20