一次调频单机方案.doc

目 录

1. 编制依据：

2. 实验目的：

3. 实验对象及范围：

4. 控制策略

5. 实验方法和流程： 2

6. 功能投运： 5

7. 安全技术规定： 7

8. 控制功能示意图： 7
1. 编制依据：
1.1 《火电厂启动调试工作规定》；
1.2 “火力发电厂分散控制系统技术规范” (G-RK-95-51)电规发(1995)74号文；
1.3 《中间再热凝汽式汽轮发电机技术说明书》；
1.4 《200MW及以下机组协调控制系统SAMA图》；
1.5 《300MW机组协调控制系统SAMA图》；
1.6 《600MW机组协调控制系统SAMA图》；
1.7 《200MW及以下机组汽轮机电液调节系统SAMA图》；
1.8 《300MW机组汽轮机电液调节系统SAMA图》；
1.9 江苏省电力公司关于开展机组一次调频实验的工作决定。
2. 实验目的：
目前在省网范围内，新建燃煤机组及进行汽轮机通流改造的机组绝大部分都采用数字电液调节系统，不再采用同步器控制，相应的调频功能由DCS、DEH控制系统来完毕。
按照汽轮机厂家的技术规范，有环节地调整和实验电调机组控制系统的一次调频功能，以便机组能更好地配合电网运营的负荷规定。
3. 实验对象及范围：
1． 汽轮发电机组及其CCS、DEH控制系统；
2． 锅炉动力设备及其CCS控制系统；
在电网频率正常波动时，汽机控制系统调节汽机高压调门来控制汽轮机进汽量，使机组功率能更好地满足电网频率变化的规定，锅炉控制系统调节机组的风、煤、水，使机组主汽压力稳定。
X(频率偏差)
Y(负荷偏差)
0
死区(2r/min)
(6.5r/min,3%)
死区(2r/min)
(-6.5r/min,-3%)
4. 控制策略：

一次调频功能的频率偏差与负荷偏差的关系如上图。
一次调频功能的实现有以下几种方法：
(1)DEH侧不投入功率控制时的一次调频。DEH处在OA控制方式下，由一次调频功能产生的负荷变化指令直接加在阀门流量指令上。当频率偏差产生时，相相应的偏差值直接动作高压阀门，机组功率也相应地发生变化。优点是动作迅速，响应快；缺陷是在不同工况下，相同的频率偏差、相同的调门开度会产生不同的负荷响应，负荷的变化量不精确；
(2) DEH侧投入功率控制时的一次调频。DEH处在OA控制方式下,DEH投入功率控制回路，一次调频功能作用于功率指令上。当频率偏差产生时，相相应的偏差值改变功率指令值，功率调节器调节高压阀门，机组功率也相应地发生变化。优点是在不同工况下，相同的频率偏差、相同的调门开度产生相同的负荷响应；缺陷是通过PID调节器，响应速度相对较慢。
(3)CCS一次调频功能。这类似于DEH侧投入功率控制时的一次调频的情况。一次调频功能作用于功率指令上，当频率偏差产生时，相相应的偏差值改变功率指令值，功率调节器调节高压阀门，机组功率也相应地发生变化。
(4)CCS与DEH联合进行一次调频。CCS投入协调控制和一次调频功能，同时投入DEH侧的一次调频功能。此时，DEH侧的一次调频功能作为CCS功率调节的前馈，使汽机调门动作迅速相应频差的变化，而由CCS功率控制回路校准功率。
考虑到机组的安全性，实验方案力求少进行系统原始组态的修改，CCS和DEH中的一次调频功能不作修改，保存本来的操作画面和投切按钮，一次调频的切投有运营人员灵活选择。
5. 实验方法和流程：
5.1 实验前期的技术准备工作及规定：
5.1.1 机组能正常运营在CCS方式和DEH的功率控制方式；
5.1.2 机组负荷在70％以上，定压运营，主蒸汽压力接近额定参数；
5.1.3 DEH系统的高压调门的流量线性校正曲线基本符合实际阀门工况，阀门流量特性没有明显的突变点；
5.1.4 审核协调控制系统（CCS）的控制功能组态和一次调频逻辑组态；依照上面的控制策略，修改CCS的逻辑组态。按照2r/min死区及频差6.5r/min相应3％负荷设立CCS中一次调频函数；
5.1.5 审核DEH的控制功能组态和一次调频逻辑组态；依照上面的控制策略，修改DEH的逻辑组态。按照2r/min死区及频差6.5r/min相应3％负荷设立DEH中一次调频函数；
5.1.6 CCS中汽机主控应采用单回路功率调节，假如采用一级压力的串级控制，建议修改控制组态，去除一级压力控制回路，改为单回路控制。
5.1.7 设立实验曲线。曲线中涉及功率、功率指令、流量指令、频差、阀位指令、阀位、主汽压等信号，并设立适当的信号量程。
5.2 实验过程：
5.2.1 DEH侧不投入功率控制时一次调频实验
5.2.1.1 切除AGC及CCS控制，可投入燃烧控制；
5.2.1.2 将DEH从REMOTE控制方式切换至OA控制方式；
5.2.1.3 在DEH侧投入一次调频控制；
5.2.1.4 观测机组运营情况，根据机组实际工况拟定实验时机组是增负荷还是减负荷；为保证安全，实验分两步进行。在电网频率较为稳定期，若机组可以增负荷，则先将转速设定值从3000r/min改变至3004r/min,观测汽轮机GV的开度及机组功率的变化幅度；若机组功率变化幅度较为合适，则继续做最大频差的实验。将频差设定值从3004r/min改变至3006.5r/min, 观测汽轮机GV的开度及机组功率的变化幅度；
5.2.1.5 反向反复实验，将频差设定值从3006.5r/min改变至3000r/min,观测汽轮机GV的开度及机组功率的变化幅度；
5.2.1.6 分析实验结果，假如在最大频差时，负荷变化过大(5％以上)，则应对一次调频指令进行修正，修正图如图二所示。并通过实验整定修正系数K；
5.2.1.7 打印实验曲线，实验结束。
5.2.2 DEH侧功率定值功能实验
5.2.2.1 切除DEH侧一次调频功能；
5.2.2.2 投入DEH侧功率控制；
5.2.2.3 根据机组运营工况，做3％负荷定值扰动实验；
5.2.2.4 分析调节品质；假如调节品质欠佳，则整定调节参数，直至调节品质满足规定为止；若调节品质较好，则在机组稳定后，反向做3％定值扰动实验；
5.2.2.5 打印实验曲线，实验结束。
5.2.3 DEH投入功率控制及一次调频功能实验
5.2.3.1 投入DEH侧功率控制；
5.2.3.2 投入DEH侧一次调频功能；
5.2.3.3 在电网频率较为稳定期，若机组可以增负荷，则将频差设定值从3000r/min改变至3006.5r/min,观测汽轮机GV的开度及机组功率的变化情况；
5.2.3.4 在机组稳定后，将频差设定值从3006.5r/min改变至3000r/min,观测汽轮机GV的开度及机组功率的变化情况；
5.2.3.5 打印实验曲线，实验结束。
5.2.4 CCS侧功率定值扰动实验
5.2.4.1 切除DEH侧功率控制回路；
5.2.4.2 切除DEH侧一次调频功能；
5.2.4.3 将DEH切换至REMOTE控制方式；
5.2.4.4 投入协调控制方式；
5.2.4.5 根据机组运营工况，做3％负荷定值扰动实验；
5.2.4.6 分析调节品质；假如调节品质欠佳，则整定调节参数，直至调节品质满足规定为止；若调节品质较好，则在机组稳定后，反向做3％定值扰动实验；
5.2.4.7 打印实验曲线，实验结束。
5.2.5 CCS侧一次调频实验
5.2.5.1 切除DEH侧功率控制回路；
5.2.5.2 切除DEH侧一次调频功能；
5.2.5.3 投入协调控制或BF控制方式；
5.2.5.4 投入CCS侧一次调频功能；
5.2.5.5 在电网频率较为稳定期，若机组可以增负荷，则将频差设定值从3000r/min改变至3006.5r/min,观测汽轮机GV的开度及机组功率的变化情况；
5.2.5.6 在机组稳定后，将频差设定值从3006.5r/min改变至3000r/min,观测汽轮机GV的开度及机组功率的变化情况；
5.2.5.7 打印实验曲线，实验结束。
5.2.6 CCS投入一次调频及DEH投入一次调频联合实验
5.2.6.1 切除DEH侧功率控制回路；
5.2.6.2 投入DEH侧一次调频功能；
5.2.6.3 投入协调控制或BF控制方式；
5.2.6.4 投入CCS侧一次调频功能；
5.2.6.5 在电网频率较为稳定期，若机组可以增负荷，则在CCS侧和DEH侧同时将频差设定值从3000r/min改变至3006.5r/min,观测汽轮机GV的开度及机组功率的变化情况；
5.2.6.6 在机组稳定后，在CCS侧和DEH侧同时将频差设定值从3006.5r/min改变至3000r/min,观测汽轮机GV的开度及机组功率的变化情况；
5.2.6.7 打印实验曲线，实验结束。
6. 功能投运：
功能投运的目的在于保证机组在各个控制状态下一次调频功能均能投运。
6.1 DEH在LOCAL模式（汽轮机由DEH系统控制）
6.1.1 手动方式（功率、一级压力回路手动）
6.1.1.1 投运前机组应具有的技术条件：
1．机组所有控制子系统基本上都能投入自动，且控制品质良好；
2．DEH在LOCAL方式，且功率、一级压力回路手动；CCS侧锅炉控制投自动（特殊情况也可投手动，但运营人员应注意燃料的手动増减）；
3．投入DEH侧一次调频功能；
4．所有与控制有关的测点均能正常工作。
6.1.1.2 DEH侧调门的一次调频功能上下限幅为3%，转速不等率按±6.5r/min最大频率偏差计算后设立（即5%转速不等率）；
6.1.1.3 将DEH侧调门的一次调频的死区设立为2r/min；
6.1.1.4 实际投运DEH侧调门的一次调频功能，通过较长时间运营；
6.1.1.5 观测机组实际负荷以及主汽压力等参数的变化情况，打印相关参数曲线；
6.1.2 DEH自动方式（功率回路投自动）
6.1.2.1 实验前机组应具有的技术条件：
1．机组所有控制子系统基本上都能投入自动，且控制品质良好；
2．DEH侧功率回路投自动，CCS侧锅炉控制投自动（特殊情况也可投手动，但运营人员应注意燃料的手动増减）；
3．投入DEH一次调频功能；
4．所有与控制有关的测点均能正常工作。
6.1.2.2 DEH侧功率回路的一次调频的死区设立为2r/min，上下限幅为3%，转速不等率按±6.5r/min最大频率偏差计算后设立（即5%转速不等率）；
6.1.2.3 DEH侧调门的一次调频功能上下限幅为3%，转速不等率按±6.5r/min最大频率偏差计算后设立（即5%转速不等率）；
6.1.2.4 将DEH侧调门的一次调频的死区设立为2r/min；
6.1.2.5 DEH侧功率回路的一次调频功能投入，通过较长时间运营；
6.1.2.6 观测机组实际负荷以及主汽压力等参数的变化情况，打印相关参数曲线。
6.2 DEH在REMOTE模式（汽轮机由CCS系统控制）
6.2.1 手动方式（汽机主控手动，锅炉主控手动）
6.2.1.1 投运前机组应具有的技术条件：
1．机组所有控制子系统基本上都能投入自动，且控制品质良好；
2．DEH在REMOTE方式。 CCS侧汽机主控手动，锅炉主控投手动，运营人员应注意燃料的手动増减；
3、投入DEH一次调频功能投运；
4．所有与控制有关的测点均能正常工作。
6.2.1.2 DEH侧调门的一次调频功能上下限幅为3%，转速不等率按±6.5r/min最大频率偏差计算后设立（即5%转速不等率）；
6.2.1.3 将DEH侧调门的一次调频的死区设立为2r/min；
6.2.1.4 实际投运DEH侧调门的一次调频功能，通过较长时间运营；
6.2.1.5 观测机组实际负荷以及主汽压力等参数的变化情况，打印相关参数曲线；
6.2.2 TF自动方式（汽机主控自动，锅炉主控手动）
目前的逻辑结构在TF方式下无法投运一次调频功能，由于在TF方式下，汽机调门调节主汽压力，锅炉手动调节负荷。除非将一次调频偏差来改变主汽压力定值，使其能跟随频率响应调门动作后的主汽压力变化。但是，运用压力定值的改变来响应频率偏差的变化，很难找出频率（负荷）偏差与压力定值偏差之间的关系。
所以在一次调频的逻辑中要增长：当机组在TF方式运营时，联锁将DEH侧一次调频功能解除。
6.2.3 BF自动方式（汽机主控手动，锅炉主控自动）
6.2.3.1 投运前机组应具有的技术条件：
1．机组所有控制子系统基本上都能投入自动，且控制品质良好；
2．DEH在REMOTE方式。 CCS侧汽机主控手动，锅炉主控投自动；
3．投入DEH一次调频功能投运；
4．所有与控制有关的测点均能正常工作。
6.2.3.2 DEH侧调门的一次调频功能上下限幅为3%，转速不等率按±6.5r/min最大频率偏差计算后设立（即5%转速不等率）；
6.2.3.3 将DEH侧调门的一次调频的死区设立为2r/min；
6.2.3.4 实际投运DEH侧调门的一次调频功能，通过较长时间运营；
6.2.3.5 观测机组实际负荷以及主汽压力等参数的变化情况，打印相关参数曲线；
6.2.4 CCS方式（汽机主控自动，锅炉主控自动）
6.2.4.1 实验前机组应具有的技术条件：
1．机组所有控制子系统基本上都能投入自动，且控制品质良好；
2．协调控制系统投入CCS运营；
3． 投入CCS一次调频功能投运；
4． 投入DEH一次调频功能投运；
4．所有与控制有关的测点均能正常工作。
6.2.4.2 CCS功率回路的一次调频的死区设立为2r/min，上下限幅为3%，转速不等率按±6.5r/min最大频率偏差计算后设立（即5%转速不等率）；
6.2.4.3 DEH侧调门的一次调频功能上下限幅为3%，转速不等率按±6.5r/min最大频率偏差计算后设立；
6.2.4.4 将DEH侧调门的一次调频的死区设立为2r/min；
6.2.4.5 CCS侧功率回路的一次调频功能投入，通过较长时间运营；
6.2.4.6 观测机组实际负荷以及主汽压力等参数的变化情况，打印相关参数曲线。
7. 安全技术规定：
7.1 所有实验工作应严格按照《电力生产安全规定》的规定进行，以保障人身和设备安全；
7.2 所有实验工作必须符合制造厂厂家文献中规定的安全技术条件；
7.3 DCS、DEH控制系统工作正常，并且能正常修改逻辑结构；
7.4 设备投用应依据机务规定进行，做好必要的防事故措施。

图一、一次调频控制功能图
功率 功率指令 汽机转速
速率
限制
－ ＋ 额定转速
F(X)

0
T

速率
限制
＋ ＋ ccs调频投入
PI
－ 汽机转速
＋ －
F(X)
CCS功率调节器 DEH功率指令 ＋ 额定转速
速率
限制

0
T

Y REMOTE
T
速率
限制
功率 ＋ ＋ Y
－ DEH调频投入
PI
DEH
阀门管理程序

T
DEH功 N
率投入 阀位指令
图二、DEH一次调频功能修改参考图
频差

F(x)

T

乘法器 K
DEH功率控制投入 Y 修正系数K
N

至DEH功率设定值