水电机组一次调频
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秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值 应在机组额定有功出力的±3%内。
调多快？2
一次调频调节速度相关因素： 比例增益P-积分增益I-微分增益D 调速系统随动系统动态特性
接力器不动时间，接力器反应时间常数，水轮机导 水机构机械特性等等。 水流惯性时间常数及其它机组相关特性 功率反调现象；机组功率摆动现象；等等
永态转差系数bp (/调差率ep /机组永
态转差率)
Δy(/Δp) 接力器行程y （/机组功率 p)
调速系统（/机组）静态特性2
考虑人工频率死区的静态特性
Δy=(Δf-ef)/bp Δp=(Δf-ef)/ep
人工频率死区：0.05Hz？0.04Hz？
调速系统（/机组）静态特性3
考虑转速死区和非线性度的静态特性
KP
比例
+
Cf +
KDs
+
-
Ef
T1V s 1
++
微分
f
+
KI
yPID
1
vmax
y 1 ymax
-
Ty
vmin
s ymin
+
s
积分
bp
Ey
+ Cy -y
1.5Tws
1 0.5Tws
y
+ pm
y(%)
70 接力器行程
65
f(Hz)
60
620
625
630
635
640
645
650
50.3
t(s)
50.2
主要内容
一、一次调频的概念 二、水电机组一次调频的技术要求 三、水电机组一次调频相关测试与试验 四、影响水电机组一次调频性能的因素
安康水电厂机组状态智能诊断系统功能研究
五、相关问题探讨
一、一次调频概念
什么是一次调频？ 调频？ 机组，电网？ 一次？（固有特性）
几种定义
发电机组根据其调速系统的固有频率特性，随频率变化而进行功率调整的调频过程。 通过水轮发电机组和火力发电机组调速系统的负荷频率特性对电网的功率和频率的控制，通常
调多少？（一次调频目标出力）
频率偏差 由调速系统（/机组）的静态特性确定
永态转差系数bp≤3% bp= Δf/Δy 死区≤0.05Hz 最大调整负荷限幅 机组额定功率的6%
调速系统（/机组）静态特性1
理想的简化的静态特性
频率f
Δy=Δf/bp Δp=Δf/ep
bp ep的区别与联系？ 水头的影响？
叫电网一次调频。他主要是由发电机组调速系统的静态特性F=f（P）及其PID动态调节特性来 实现的。 电网的一次调频是针对偏离了系统额定频率（50Hz）的频率偏差，按功率永态差值系数ep（ 调差系数）对机组进行功率控制的。它是将电网（机组）频率（转速）信号送入机组调速系统 的频率（转速）输入端口，频率（转速）给定值与其比较形成频率（转速）偏差，调速系统根 据这个偏差信号进行调节。 机组并网运行时，受到外界负荷变动影响，电网频率发生变化，这时，各机组的调节系统参与 调节作用，改变各机组所带的负荷，使之与外界负荷相平衡，同时尽力减少电网频率的变化， 这一过程即为一次调频。它是一种有差调节。 一次调频是指当电网频率偏离额定值时，发电机组调节控制系统自动控制机组有功功率的增加 （频率下降时）或减少（频率升高时），以限制电网频率变化的特性。 一次调频是指电网频率发生变化时通过水轮发电机组调速系统自身的负荷-频率静态特性和动 态特性对电网进行控制。 水轮发电机组调速系统的一次调频功能就是指，在并网发电的状态下，如果频率超过50Hz时 ，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情况下，按照负荷-频率曲线进行负荷调节， 自动下调一定的负荷；当频率低于50Hz时，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情 况下，按照负荷-频率曲线进行负荷调节，自动上调一定的负荷。 电网一次调频 ：针对电网上变化幅度较小，变化周期较短的负荷分量所引起的电网频率小波 动所进行的频率调节。
50.1
频率
50
49.9
620
625
630
635
640
645
650
340
t(s)
320
功率
300
280
620
625
630
635
640
645
650
t(s)
P(MW)
与其他调节过程如何协调？
具体要求： 水电机组监控系统设计时，应保证监控系统闭环控
制方式下，机组调速系统一次调频功能能够正常发 挥作用。 实现方式： 监控系统改闭环控制为开环、半开环控制； 引出一次调频动作接点，作用于监控系统。 与AGC的协调控制
Δy≈(Δf-ef)/bp Δp≈(Δf-ef)/ep
转速死区ix：≤0.02% （0.01Hz） 非线性度：近似为直线 （≤5%）
调速系统（/机组）静态特性3
考虑人工开度死区的静态特性
一次调频限幅
一次调频最大负荷限幅为机组额定功率的6% Δp≈(Δf-ef)/ep ≤6%
实现方式： ①限频差； 若Ef=0.05Hz，ep=3% 则：Δf ≤0.28%，即ΔF ≤0.14Hz， ②限控制输出；
三、水电机组一次调频相关测试与试验1
具体要求1（西北电网） 机组一次调频性能测试报告 调速系统的传递函数、各环节参数及有关试验报告 机组负荷随实际电网频率变化曲线 具体要求2（西北电监局机组安评标准，并网运行管理规定实施细则 ） 机组一次调频试验、甩负荷试验、水轮机控制系统验收试验满
足规范要求。 完成水轮机及其调速系统建模和参数实测，为电网提供系统计
技术讨论 6%
调多少？（小结）
影响一次调频调节量目标值的因素： 频差 永态转差系数bp/机组调差率ep 水头的影响 人工频率死区 转速死区 人工开度死区 限幅值：Δp≈(Δf-ef)/ep ≤6%
调多Байду номын сангаас？1
具体要求： 当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组应
在15秒内根据机组响应目标完全响应； 在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45
算所需基本数据。
三、水电机组一次调频相关测试与试验2
试验内容 一次调频性能试验 水轮机及其调速系统建模与参数实测 调速系统性能验收试验
一次调频性能试验
测频单元的校验 调速系统静特性试验 （bp值的校验） 人工死区校验 一次调频静态试验（调节参数优化） 一次调频与监控系统闭环控制的协调性测试 一次调频动态试验
二、水电机组一次调频的技术要求
何时开始调？ 调多少？ 调多快？ 与其他调节过程如何协调？
何时开始调？
死区 0.05Hz 人工死区？50±0.05Hz 转速死区？≤0.02% 0.04% 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
调多快？2
一次调频调节速度相关因素： 比例增益P-积分增益I-微分增益D 调速系统随动系统动态特性
接力器不动时间，接力器反应时间常数，水轮机导 水机构机械特性等等。 水流惯性时间常数及其它机组相关特性 功率反调现象；机组功率摆动现象；等等
永态转差系数bp (/调差率ep /机组永
态转差率)
Δy(/Δp) 接力器行程y （/机组功率 p)
调速系统（/机组）静态特性2
考虑人工频率死区的静态特性
Δy=(Δf-ef)/bp Δp=(Δf-ef)/ep
人工频率死区：0.05Hz？0.04Hz？
调速系统（/机组）静态特性3
考虑转速死区和非线性度的静态特性
KP
比例
+
Cf +
KDs
+
-
Ef
T1V s 1
++
微分
f
+
KI
yPID
1
vmax
y 1 ymax
-
Ty
vmin
s ymin
+
s
积分
bp
Ey
+ Cy -y
1.5Tws
1 0.5Tws
y
+ pm
y(%)
70 接力器行程
65
f(Hz)
60
620
625
630
635
640
645
650
50.3
t(s)
50.2
主要内容
一、一次调频的概念 二、水电机组一次调频的技术要求 三、水电机组一次调频相关测试与试验 四、影响水电机组一次调频性能的因素
安康水电厂机组状态智能诊断系统功能研究
五、相关问题探讨
一、一次调频概念
什么是一次调频？ 调频？ 机组，电网？ 一次？（固有特性）
几种定义
发电机组根据其调速系统的固有频率特性，随频率变化而进行功率调整的调频过程。 通过水轮发电机组和火力发电机组调速系统的负荷频率特性对电网的功率和频率的控制，通常
调多少？（一次调频目标出力）
频率偏差 由调速系统（/机组）的静态特性确定
永态转差系数bp≤3% bp= Δf/Δy 死区≤0.05Hz 最大调整负荷限幅 机组额定功率的6%
调速系统（/机组）静态特性1
理想的简化的静态特性
频率f
Δy=Δf/bp Δp=Δf/ep
bp ep的区别与联系？ 水头的影响？
叫电网一次调频。他主要是由发电机组调速系统的静态特性F=f（P）及其PID动态调节特性来 实现的。 电网的一次调频是针对偏离了系统额定频率（50Hz）的频率偏差，按功率永态差值系数ep（ 调差系数）对机组进行功率控制的。它是将电网（机组）频率（转速）信号送入机组调速系统 的频率（转速）输入端口，频率（转速）给定值与其比较形成频率（转速）偏差，调速系统根 据这个偏差信号进行调节。 机组并网运行时，受到外界负荷变动影响，电网频率发生变化，这时，各机组的调节系统参与 调节作用，改变各机组所带的负荷，使之与外界负荷相平衡，同时尽力减少电网频率的变化， 这一过程即为一次调频。它是一种有差调节。 一次调频是指当电网频率偏离额定值时，发电机组调节控制系统自动控制机组有功功率的增加 （频率下降时）或减少（频率升高时），以限制电网频率变化的特性。 一次调频是指电网频率发生变化时通过水轮发电机组调速系统自身的负荷-频率静态特性和动 态特性对电网进行控制。 水轮发电机组调速系统的一次调频功能就是指，在并网发电的状态下，如果频率超过50Hz时 ，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情况下，按照负荷-频率曲线进行负荷调节， 自动下调一定的负荷；当频率低于50Hz时，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情 况下，按照负荷-频率曲线进行负荷调节，自动上调一定的负荷。 电网一次调频 ：针对电网上变化幅度较小，变化周期较短的负荷分量所引起的电网频率小波 动所进行的频率调节。
50.1
频率
50
49.9
620
625
630
635
640
645
650
340
t(s)
320
功率
300
280
620
625
630
635
640
645
650
t(s)
P(MW)
与其他调节过程如何协调？
具体要求： 水电机组监控系统设计时，应保证监控系统闭环控
制方式下，机组调速系统一次调频功能能够正常发 挥作用。 实现方式： 监控系统改闭环控制为开环、半开环控制； 引出一次调频动作接点，作用于监控系统。 与AGC的协调控制
Δy≈(Δf-ef)/bp Δp≈(Δf-ef)/ep
转速死区ix：≤0.02% （0.01Hz） 非线性度：近似为直线 （≤5%）
调速系统（/机组）静态特性3
考虑人工开度死区的静态特性
一次调频限幅
一次调频最大负荷限幅为机组额定功率的6% Δp≈(Δf-ef)/ep ≤6%
实现方式： ①限频差； 若Ef=0.05Hz，ep=3% 则：Δf ≤0.28%，即ΔF ≤0.14Hz， ②限控制输出；
三、水电机组一次调频相关测试与试验1
具体要求1（西北电网） 机组一次调频性能测试报告 调速系统的传递函数、各环节参数及有关试验报告 机组负荷随实际电网频率变化曲线 具体要求2（西北电监局机组安评标准，并网运行管理规定实施细则 ） 机组一次调频试验、甩负荷试验、水轮机控制系统验收试验满
足规范要求。 完成水轮机及其调速系统建模和参数实测，为电网提供系统计
技术讨论 6%
调多少？（小结）
影响一次调频调节量目标值的因素： 频差 永态转差系数bp/机组调差率ep 水头的影响 人工频率死区 转速死区 人工开度死区 限幅值：Δp≈(Δf-ef)/ep ≤6%
调多Байду номын сангаас？1
具体要求： 当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组应
在15秒内根据机组响应目标完全响应； 在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45
算所需基本数据。
三、水电机组一次调频相关测试与试验2
试验内容 一次调频性能试验 水轮机及其调速系统建模与参数实测 调速系统性能验收试验
一次调频性能试验
测频单元的校验 调速系统静特性试验 （bp值的校验） 人工死区校验 一次调频静态试验（调节参数优化） 一次调频与监控系统闭环控制的协调性测试 一次调频动态试验
二、水电机组一次调频的技术要求
何时开始调？ 调多少？ 调多快？ 与其他调节过程如何协调？
何时开始调？
死区 0.05Hz 人工死区？50±0.05Hz 转速死区？≤0.02% 0.04% 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