影响一次调频调节原因分析及处理

影响一次调频调节原因分析及处理
摘要：随着电网对安全生产和电能品质的要求越来越高及发电机组参与竞价上
网势在必行，网内发电机组必将投入一次调频功能，对湖南华润电力鲤鱼江有限
公司2台330WM机组一次调频正确动作率低问题进行分析，认为设备测点、表
计测量的准确性不够，汽轮机高调门预启阀行程偏移，一次调频控制策略、控制
逻辑优化，一次调频调节参数，机组协调作用对一次调频的反方向影响。

关键词：一次调频；调门特性曲线；调节参数
Cause Analysis and Treatment of Primary Frequency Modulation Effect of Regulation
引言
一次调频是有差调节，当电力系统频率偏差目标频率时，发电机通过调速系
统的自动反应，使发电机组有功出力增加或降低，从而自动减小频率偏差。

电网
上周波幅度变化较小、变动周期较短的微小分量，主要靠汽轮发电机组本身的调
节系统自动调整汽轮机调门完成，这个过程即为一次调频，DEH中的一次调频功
能是将汽轮机实际转速与额定转速的差值通过折算转化为功率信号补偿或流量补
偿叠加到汽轮机阀门输出指令上。

根据《南方区域发电厂并网运行管理实施细则，南方电监市场【2012】10号》和《广东电网发电机组一次调频运行管理规定，广电调市【2010】2号》要求，
对发电机组一次调频的响应速度、调节幅度和调差率以及机组的调速系统、控制
系统等进行定量或定性的技术要求。

1.一次调频概述
湖南华润电力鲤鱼江有限公司DEH系统在机组并网后，即可投入一次调频功能。

当在CCS方式中，由CCS与DEH共同完成机组一次调频功能，CCS侧一次调
频需要手动投入，在CCS方式下，由CCS和DEH共同完成一次调频功能，保证一
次调频速度又保证了机组参与一次调频的持续性。

2.机组一次调频技术要求
1)转速不等率≤5%
2)一次调频死区≤±0.033Hz(±2r/min)
3)当电网频率变化超过机组一次调频死区时，电液调节器机组响应时间应≤3s,
在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的15s内，机组出力实际调节应达
到理论调节量的60%。

4)机组稳定时间≥60s
3.试验中的实际问题与处理对策
一次调频在调整前，合格率低，备电网考核电量较多（图1），通过对比分析，从以下几个原因分析影响一次调频因素。

图1
3.1设备测点、表计测量的准确性不够
汽轮机转速是影响一次调频的直接因素，转速测量和发电机功率测量信号有
偏差将导致一次调频调节不正确或调节量不够,通过对测点校验和更换，进一步提
高测点准确性。

3.2汽轮机高调门预启阀行程偏移
阀门流量特性是阀门开度与通过阀门的蒸汽流量的对应关系，如果汽轮机阀
门流量特性函数与实际阀门流量特性相差较大，在机组变负荷和一次调频时，可
能出现负荷突然变化和调节过程缓慢的问题，造成机组控制困难，影响机组的安
全性和变负荷能力。

解决办法就是进行阀门流量函数的再整定，对由于机组长时间运行，安装不
合理造成的阀门流量特性恶化，造成阀门流量函数与实际特性偏差变大，进行合
理的试验整定，修正机组的流量函数的匹配性。

使阀门开度与蒸汽流量保证较好
的线性度，减小阀门预启段的动作时间，在较小范围的流量指令下就可以渡过预
启段，减小了流量指令的调节死区，同时可以优化拐点前后曲线的平整度，是过
渡过程相对平缓光滑，使主蒸汽压力的变化平稳，不会出现调频过程中的负荷突
变现象，而且在优化后还可以减小相同负荷段下的调节级压力，在一定程度上减
少了锅炉的热耗。

通过对调门流量特性修改前后的改善（如图所示），可以明显看出阀门特性
改善。

调门特性曲线修改前
调门特性曲线修改后
3.3一次调频控制策略，控制逻辑优化
我厂采用DEH+CCS方式控制策略，即DEH通过内部组态计算，转速与额定转速的偏差通过函数计算后直接控制调门开度和或者在进入功率回路直接调整功率，实现一次调频的快速相应，再通过内部环路把调频信号送与CCS系统机主控和炉
主控，保证机组正常运行。

通过对DEH和CCS一次调频的控制策略分析，如图所示：
DEH控制策略
DCS控制策略
1)在理论研究中，一般假定机组蓄热能力足够大，以至于主蒸汽压力恒定不变，主蒸汽流量与调门开度成正比，但在实际过程中，机组蓄热能力总是有一定
限度的，当机组蓄热用尽或主蒸汽压力因汽门开度的变化而变化，一次调频性能
也会受到影响，在实际过程中，采用在CCS侧的控制逻辑中完善机组主汽压力对
一次调频的修正回路，确保机组偏离额定工况时机组的实际调频贡献量；
2)将送到CCS侧的调频指令修改为直接取DEH侧的调频指令，而不用再作F(X)生成调频指令；
3)CCS侧一次调频动作时，由于压力的下降，调门开度也会有所波动，使一次调频难以达到相应标准规定，且为了避免机组增减负荷与一次调频动作方向相反
的现象，所以当一次调频超过±2.5MW时，CCS侧闭锁增减逻辑。

4)通过数据分析，加大了汽机主控一次调频前馈量以及将汽机主控输出速率
限制放大了（由0.3%/s修改为0.5%/s），提高一次调频的响应速率；
5)为防止一次调频动作时引起锅炉风、煤大幅波动，至锅炉侧和汽机侧的一
次调频校正量分为两路，其中，到汽机侧的作用速率较高，到锅炉侧的作用速率
较低，以保证汽机侧一次调频的动作速度和动作幅度，又不至于一次调频动作引
起锅炉风、煤水的频繁波动。

4.一次调频功能试验
一次调频试验，分为二种情况投入试验。

1)DEH一次调频特性试验投入。

2)DEH、CCS联合一次调频特性试验投入。

对于二种情况的分析，DEH的频差计算与负荷补偿逻辑中，强制转速差为
±3r/min、±6r/min、±8r/min，以模拟外界频率变化信号，负荷点选取150MW-270MW负荷段中，进行频率增加和减小阶跃试验。

通流改造后，按照300MW—500MW容量等级机组转速差（频差）负荷修正量关系及曲线设置一次调频函数，计算得到一次调频最大调整量为±26.4MW。

4.1DEH一次调频特性试验投入。

在DEH单独投入一次调频时，DEH在本地控制，设定汽轮机额定转速为
±3r/min、±6r/min时，负荷变化趋势。

如表所示
4.2 DEH、CCS联合一次调频特性试验投入
在DEH和CCS同时投入一次调频时,机组处于CCS方式运行,在DEH控制站,设置汽轮机额定转速为±3r/min、±6r/min、±8r/min不同方向的阶跃扰动,当频率变化时,调频负荷指令经汽轮机调门快速响应,利用锅炉蓄热以满足电网一次调频负荷的要求,此时,DEH侧一次调频是纯比例的有差调节,负荷变化量取决于主汽压及调门的流量特性,同时,CCS侧一次调频回路产生的调频负荷指令,一方而通过改变DEH给定值来改变机组的实际负荷;另一方面改变锅炉的燃烧状态使与机组实际负荷相适应,以维持机组运。

如表所示。

从试验数据看出，在本地DEH控制中，利用锅炉蓄热特点，在短时间内满足一次调频要求，当采用CCS+DEH中，既能利用汽包锅炉蓄热原理，又及时调整锅炉燃煤量，确保机炉平衡，可长时间满足一次调频要求。

5.结论
为了更好满足一次调频快速响应要求，需要优化现行一次调频控制策略，适当的限制速率和幅度，合理进行参数设置，通过试验和研究，分析出若干影响一次调频原因。

优化一次调频参数，一次调频性能指标有较大的提高，但还需要进一步研究和改善，以满足南网对一次调频的要求。

参考文献
[1]《汽轮机阀门流量特性优化对其安全性和经济性的影响》(刘复平等湖南省电力公司试验研究)
[2]张斌.火力机组一次调频策略分析及应用[J].东北电力.2002,(12):65-68
[3]徐小刚.一次调频正确动作率低的原因分析及处理.《河北电力技
术》.TM711
作者简历
庞伟(1986-),男，湖南岳阳人，中级工程师，本人从事电厂热控专业等技术工作。