一次调频最新技术的发展 PPT课件

机组流量特性曲线对一次调频的影响
• 这是某厂某机组优化后的顺序阀流量特性配汽曲线 。
对策1----采用PMU监听装置进行一次调频
• PMU装置和频率数据抓取发送装置。所述的频率数据抓 取发送装置用于对PMU装置的频率数据进行解析并发送 至发电机组的DCS或DEH，使发电机组根据所述接收到 的频率数据进行一次调频，频率数据抓取发送装置的输入 端连接PMU装置或者PMU装置与调度中心间的通信网络 ，频率数据抓取发送装置的输出端连接发电机组的DCS或 DEH。这样利用PMU装置检测的频率数据，通过频率数 据抓取发送装置对PMU装置进行所需频率数据的抓取， 并把频率数据发送到发电机组的DCS或DEH，发电机组 的DCS或DEH以此数据为一次调频标准，从而使一次调 频更加精准。
对策3特点
• 该对策与DEH系统的接口为4-20mA硬接线方式符合 电厂热工人员的习惯。
• 该对策采样的信号虽然与PMU输入信号同源，但是 与PMU输出信不一定一致，即不一定与调度中心的 一次调频判据信号同源。二者之间可能有误差。
• 如果有电网谐波干扰，电网信号波形发生畸变， 因为这种对策是在时域方式下进行，过零点的偏 移会给相位差的计算带来了较大的误差。
这样就可实现一次调频的压力补偿;另外,一次调频负荷补 偿曲线F(x)的动作量经压力补偿后要加入高低限,并且在 一次调频动作时,机前压力要进行闭锁。采用上述技术特 征,参与电网一次调频的机组将按照电网要求的负荷变化 量进行一次调频动作,可以改善电网供电质量,能满足电网 对机组一次调频要求。
4、 DEH/DCS中一次调频最佳化逻辑 和组态。
机前压力补偿的一次调频方法
规程对此有要求，例如《华电集团热控可靠性评估细则》 3.3.3条。 • 对一次调频负荷补偿曲线F(x)的动作量采用下述公式进行 压力修正:
ΔMW=ΔMW1*K*Pt/Pe 式中ΔMW为压力修正后的功率动作量（要限幅）,
ΔMW1为原设计的功率动作量, Pe为额定机前压力, Pt机前压力, K为系数，一般取1.2
4、 DEH/DCS中一次调频最佳化逻辑和组态。
1、电力调度中心对一次调频检测的 手段和方法。
PMU示意图
• 发电厂安装同步相量测量装置 （PMU: Phasor Measurement Unit)，构建电力系统实时动态监测系统 (WAMS: Wide Area Measurement System），通过调度中 心主站实现对电力系统动态过程的监测和分析。
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DEH/DCS时间标签与PMU时间标签不一致
• XX年02月16日11时，国家电网公司某电网对三家统调电厂 的网频曲线进行了比对，发现某公司的网频明显低滞后于 其他厂，频率大约滞后2~3秒，造成机组一次调频动作时 间与调度时间不一致，导致该公司一次调频在触发时间上 与调度记录不一致。
• 进一步调取该公司XX年2月16日数据分析，调度记录与泽 华PMU监听记录对比，调度统计20次，10次合格；PMU统计 7次，6次合格。其中PMU动作时间与调度动作时间一致的 只有4次。
4、该试验由于是通过扰动装置，因此与后面将要介绍的第3 部分内容无关。
3、DEH/DCS现在的一次调频中存在 的最大的问题分析和对策
Βιβλιοθήκη Baidu 一次调频函数设置中常见的错误
这是1台1000MW机组中一次调频函数，其转速不等率为5%，则 拐点应该计算如下：1000MW/0.05/3000转 = 6.67MW/转， 而60MW/ 6.67MW/转 = 9转。国家电网科〔2011〕1649号 文中5.1中规定：计算不等率时，“该技术指标不计算调频 死区影响部分“。即许多电厂把死区2转计算在内，把拐点 设置为11转是错误的。
一次调频最新技术的发展
2017年 3月
1
• 孙玮
• 山东电力研究院首 席工程师
• 国家注册安全工程 师
• 教授、专业总工程 师
内容简介
1、电力调度中心对一次调频检测的手段和方 法。
2、电力调度中心对一次调频主动扰动试验的 装置和规则。
3、DEH/DCS现在的一次调频中存在的最大的 问题分析和对策。
锁相环技术与电网谐波污染
• 虽然使用了锁相环技术，但是相位差计算可以使用时域的 过零点法，也可以使用频域的DFT（快速傅立叶分析）方 法。
• 时域方式是常规的典型设计，使用标准的正弦波控制压控 振荡器，在这种方式下，但如果有电网谐波干扰，电网信 号波形发生畸变，过零点的偏移给会相位差的计算带来了 较大的误差。
规则
1、每月不定时扰动1次以上。
2、如果本月电网有频率超出一次调频死区（50±0.033Hz） 且持续在6秒及以上，同时最大频率偏差达到50±0.1Hz的 波动，则调度中心的一次调频性能考核系统对机组在这次 波动产生的一次调频响应进行分析评判。否则，以上述扰 动的效果进行分析评判。
3、如果该机组分析评判结果不合格，则扣若干发电量，各 个省有所不同。
对策4---使用2950~3050 r.p.m的窄量程 转速卡进行一次调频
• 一次调频信号使用2950~3050 r.p.m的窄量程转速 卡，在这个小量程范围内，就可以使用千分之一 精度的普通精度的转速卡件，完成对0.1转的精确 测量。一次调频的函数死区可以按照规程设置在 ±2转，明显提高机组一次调频动作的准确率。
PMU的通信协议为IEEE C37.118-2005
2、电力调度中心对一次调频主动扰 动试验的装置和规则。
电力调度中心通过南瑞系统发出一次调频试验信号，经
过RTU转成4-20mA的扰动信号，经过扰动装置，该信 号施加在DEH系统的试验位，在DEH系统的控制下，机 组的响应通过PMU传回电力调度中心。
月份
机组 名称
2013年8 #1机 月
机组 容量
330
正确 动作 次数
8
不正 确动 作次 数
44
正确 动作 率
15.4
合格 次数
4
不合 格次 数
88
合格 率
7.69
#2机 330
33
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58.9 33
73
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2014年3 #1机 330
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月
#2机 330
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对策4的特点
• 该对策与DEH系统的接口为4-20mA硬接线方式符合 电厂热工人员的习惯。
• 该对策符合国家能源局的国能安全[2014]161文： 《防止电力生产事故的二十五项重点要求》文件 要求：即重要的信号必须“三取中”或“三取二 ”。
• 如果有电网谐波干扰，电网信号波形发生畸变， 因为这种对策是在时域方式下进行，过零点的偏 移会给相位差的计算带来了较大的误差。
• 使用频域的DFT（快速傅立叶分析）方法进行相位差的求 解，可以有效地减少影响电网谐波污染对基波相位差的计 算。
对策2的特点
• 该对策与DEH系统的接口为4-20mA硬接线方 式符合电厂热工人员的习惯。
• 该对策采样的信号虽然与PMU输入信号同源 ，但是与PMU输出信不一定一致，即不一定 与调度中心的一次调频判据信号同源。二 者之间可能有误差。
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这是河南某厂使用这种方法的结果对比。同时，PMU报 表与调度报表格式一致，计算结果吻合。为向调度申请数 据核对、考核减免提供了依据。
对策2----直接采样电网周波进行一次调频
• 从电气侧的57.7V的PT信号（与送至PMU信号为同一路）送 入A/D采样回路 ，采用锁相环(phase-locked loop, PLL) 技术或常规的电压过零检测，数字锁相环芯片的高精度的 检测技术和自动频率跟踪技术 ，可以使电网周波采样精 度可以达到0.001Hz 。
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PMU上传数据会出现丢包情况，多次出现数据丢失，直接影响电厂一次调频考 核合格率。 (见表)，540次记录中，数据丢包17次。这表现为记录中功率等一
系列数据为0。
国家电网公司各省电力调度中心的一次调频性能考核系统通 过PMU自动判定机组本月各次一次调频动作是否合格、累计 分数、并进行考核。
因此，省电力调度中心的一次调频性能考核系统通过PMU判 定一次调频的基准（对有时间标签的电量的面积积分）就是 各台机组进行一次调频试验是否成功的基准。
PMU的硬件结构图
对策1的特点
• PMU技术指标中对于电网谐波抗干扰能力要求为: 叠加 10%的13次及以下的谐波电压，基波电压幅值测量误差标 准不变。
• 由于PMU本身对电网谐波具有很强的抗干扰性，使得机组 的一次调频不受电网谐波的影响
• 监听（采集）一次调频信号精度很高，与PMU完全一致 • 建议该装置与DEH的接口增加4-20mA硬接线方式。
• （ 河南省电力公司电力科学研究院 ）
• 按照国家电网公司的标准要求，PMU装置都应具备 同时和多个主站通信的功能。因此，可以增设一
个模拟主站，和PMU装置通信。通信完全按照国家 电网公司标准进行。
对策1的特点
• 来自PMU的一次调频信号与调度中心收到的作为判据的一 次调频信号完全同步，即二者的时间标签完全一致，这点 非常重要。
对策3---使用49.8~50.2Hz的小量程频率变送 器替代转速信号进行一次调频
• 安装在电气网频柜上的（与送至PMU信号为同一路）的 49.8~50.2Hz的小量程频率变送器接收电网的电网频率， 并将所述电网频率转换成电流信号，将所述电流信号送入 控制系统DEH；DEH根据所述电流信号输出一次调频动 作信号，并将一次调频动作信号发送给汽轮机组，汽轮机 组根据一次调频动作信号执行一次调频动作。一次调频动 作考核标准是以网频为目标，使用49.8~50.2Hz的小量程 频率变送器替代转速信号和使用普通的千分之一精度的 A/D卡，采样精度高于0.001Hz，可以达到一次调频的网 调一致性和高精度信号，提高一次调频动作的准确率。
• 由于调度中心考核一次调频的合格率是以PMU的信号为基 准，所以保持与PMU的时间标签一致是1个非常关键的问题 。
起始时间
结束时间
丢包帧数
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电网谐波对一次调频的干扰
• 在分布式发电系统(风力发电、太阳能光伏发电等)大规模并网的地区 ，各种电力电子设备如并网逆变器、有源滤波器、无功补偿装置等的 集中应用，使得局部电网电压波形畸变严重。而这些地区的电网又常 处于偏远的电力系统末端，系统的稳定性较差，容易发生各种电网故 障，引起电网电压骤降、相位跳变、三相电压不对称等问题，影响到 对作为控制基准的电网基波正序电压频率、相位和幅值的检测。
现在一次调频最大的问题是信号的同源和精度
• 一次调频信号来自DEH的转速卡。由于DEH 的转速卡的量程为0到1万转，转速卡只有 千分之一的精度,远低于10万分之一的精度 ，即没有办法达到0.1转的分辨率。因此机 组一次调频的组态中，一次调频的函数死 区常常没有按照规程设置在±2转，而是设 置在±1.6转，造成了机组每个月的一次调 频动作次数比正常情况增加1倍以上，对机 组造成扰动，影响汽轮机调门的使用寿命 等。