一次调频

机组一次调频技术

第一节机组一次调频基本概念

一、转速不等率

转速不等率是指机组在控制系统给定值不变的情况下，机组功率由零至额定值对应的

转速变化量（Δn ）与额定转速（n 0）的比值，通常以百分数形式表示。

%100*0

n n ∆=δ 对承担基本负荷的机组，一般取其不等率大一些，以希望电网周波的变化对其功率的

影响要小，保证机组在经济工况下长期运行；对承担尖峰负荷的机组，则不等率要小一些，在电网周波变化后希望多分担一点变动负荷。

二、功率补偿量

机组一次调频的功率补偿量(ΔP)：是由机组转速不等率δ和电网频率偏差（可转换

为转速偏差Δn ）计算出来的，公式如下：

式中0n 为额定转速，N P 为机组的额定功率。

例如： 额定容量为 N P 、转速不等率为5%的机组，当转速偏差为Δn =-6转（电网频

率偏差为Δf =-0.10HZ ）时，该机组一次调频的功率补偿量ΔP ：

N N N P P P p %4*04.0)*%

5%100*30006(==--=∆ 三、迟缓率

机组的迟缓率：是指由于调速器、传动放大机构和配汽机构部件有磨擦、间隙等原因

使输入信息与输出信息之间存在的迟缓现象，这种迟缓现象作用于控制系统使在一定的转速变化范围Δn ，机组功率不变。迟缓率ε的计算公式如下：

ε=(Δn/ 0n )*100% 式中0n 为额定转速。

N P n n p *%100*0δ

∆-=∆

四、调频死区

机组一次调频频率死区是指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区。为了在电网频率变化较小的情况下提高机组稳定性，一般在电调系统设置有频率死区。

五、响应滞后时间

电网频率变化达到一次调频动作值到机组负荷开始变化所需的时间为一次调频负荷响应滞后时间，应小于3秒。

六、稳定时间

机组参与一次调频过程中，在电网频率稳定后，机组负荷达到稳定所需时间为一次调频稳定时间，应小于1min，机组协调系统或自动发电（AGC）运行时，应剔除负荷指令变化的因素。

第二节机组一次调频特性

一次调频特性是汽轮发电机组并网运行的基本特性之一，它是指电网的频率发生变化后，机组在控制系统的作用下自动地增加（电网频率下降时）或减小(电网频率升高时)自身的功率，从而限制电网频率变化的特性。传统的一次调频特性定义为静态时汽轮机与其转速之间的关系曲线，又称为汽轮机控制系统的静态特性，如图1所示。实际的静态特性曲线由于系统各组成部分的特性中存在迟缓率，往往分上行和下行两条曲线，并且是非线性的。若电网的周波在机组静态特性的不灵敏区内变化，则机组的负荷变化是随机的。机组调速系统的不等率代表了一次调频的基本特性，它反映了汽轮机功率变化与电网周波之间的静态关系。

由于电网周波是随时间变化的随机函数，不同频率的分量具有不同的幅值，同时汽轮机控制系统对周波变化的各频率分量的相应能力是不同的。这是由于机组形式和负荷控制系统的不同造成的，两机组即使静态特性相同，对相同幅值、不同频率的周波变化，其功率变化也可能是不同的，这就是常说的机组负荷适应性不同，也就是一次调频的动态特性不同。

典型控制系统的一次调频动态特性分为：

（1）纯转速控制系统：在电网周波降低要求机组负荷立即增加时，使高调门动态过开到一个较大的数值，然后关小到与要求功率相适应的稳态值，用高压缸多进的蒸汽量所发出的功率来补偿中、低压缸功率增加的滞后，以使机组整个功率的增加接近于非再热机组的特性。

（2）功频系统：当电网周波突然降低，需要增加机组功率时，高压控制阀在开始阶段增加的开度为正常应增加开度的两倍，其后随着功率的增加减小到正常开度，由此补偿中、低压缸的功率滞后，提高再热机组的一次调频能力。

（3）准恒功率系统：该系统适应于带基本负荷的机组，对周期较长的电网周波变化，机组的功率几乎保持不变，在高频段，一次调频作用取得主导地位，表现为纯转速系统特性，这样既可利用汽包锅炉的蓄热参与短期的一次调频，又可避免对锅炉产生较大的扰动，保证机组在经济负荷下长期运行。

第三节机组一次调频方案设计

在机组水平达到一定的自动化水平后，整个机组实现了协调，机组的负荷受电网或运行人员的，一次调频功能作为事故处理手段应该建立在机组协调的基础之上，同时兼顾锅炉和汽机。为保证机组一次调频功能的完整性，要求在机组不在协调状态下，DEH单独也能完成一次调频功能。

一、DEH调频方案

1．方案A

图8-2 DEH系统一次调频功能（方案A）

一次调频作为功率指令的校正信号加入到PID的设定值端,通过PID运行,相应地控制汽轮机调门保证机组实际负荷等于经校正后的功率指令。

频率偏差与机组负荷变化成一定关系,在机组运行的任何工况下,一定的频率偏差理论上产生同样幅度、速率的负荷变化,有利于二次调频功能的运行。这是该方案的优点。缺点是由于作为定值校正信号，使得此种方式必须在系统功率回路投入的情况下才能起作用；当汽轮机调门从DEH(LOCAL方式)切换为MCS(REMOTE方式)后,DEH侧功率回路退出运行,也就是此种方式的一次调频功能被禁止投运；由于经过控制器，一次调频功能的响应时间受控制器的参数。

2.方案B

一次调频作为功率控制器输出指令的校正信号,经校正后的指令直接输出到阀门管理程序,保证机组调门开度指令(指汽轮机的流量指令)等于经一次调频校正后的指令输出。

图8-3 DEH系统一次调频功能（方案B）

3.方案C

图8-4 DEH系统一次调频功能（方案C）

这种方案的优点是①一次调频功能可以在功率回路解除的情况下正常投运;并且当汽轮机调门从DEH系统切换为MCS系统后,DEH侧的一次调频功能仍可以起作用；②由于不经过控制器,一次调频功能的响应速度很快,基本上没有任何延时。缺点是因为频率偏差与机组调门流量指令(线性化校正的开度指令)成一定关系,在机组运行的任何情况下,一定的频率偏差产生同样幅度、速率的开度变化。但是对应于机组负荷而言,在机组运行的不同情况下,一定的频率偏差会产生不同幅度、速率的实际功率变化,不利于二次调频功能对对象的性能把握。

结合A、B两种方案的优点,功率回路投入时同方案A,功率回路解除时同方案B,在任何运行方式下均能投运一次调频功能。

二、DCS系统的调频方案

1.方案A