AGC与一次调频解析.pptx

AGC与一次调频国网新疆电力公司电力科学研究院2024/4/9 周二2 火力发电机组：火力发电机组：n 在锅炉中通过燃烧煤炭释放出热能。水在锅炉中吸收热能后，转化为过热蒸汽。具有热力势能的过热蒸汽进入汽轮机后膨胀做功，将热力势能转换为驱动发电机组转子的机械功率。发电机再将机械功率转换为电磁功率。做功 后的低能蒸汽在凝汽器中凝结成水。给水泵将水再打入锅炉，强制形成连续循环，使发电机组可连续地生产出电能。n 汽轮机的机械功率正比于其进汽流量。而流量又正比于蒸汽压力与进汽阀门有效开度之积。因此，改变阀门开度或蒸汽压力，即可改变机械功率。前者称为定压调节方式，后者称为滑压调节方式。汽轮机调节系统通过改变调节阀开度，使功率负荷达到平衡，最终达到稳定供电频率的目的。3水力发电机组：水力发电机组：q在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定的流量将过一定的流量将“载能水载能水”输送到水轮机中，使输送到水轮机中，使水能水能旋转机械能旋转机械能带动发电机组发电带动发电机组发电输电线输电线路路用户用户4交流励磁双馈发电机变速恒频风电系统风力发电机组：风力发电机组：q把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。5基本基本概念概念(1)(1)nAGC与一次与一次调频的的实质：电网的网的频率的控制率的控制n根据根据电网网频率偏离率偏离50Hz 的方向和数的方向和数值，实时在在线地通地通过发电机机组的的调速系速系统（一次（一次调频）自）自动发电控制系控制系统（AGC、二次、二次调频），），调节能源能源侧的供的供电功率以适功率以适应负荷荷侧用用电功率的功率的变化，达到化，达到电网网发/用用电功率的平功率的平衡，从而使衡，从而使电网网频率率稳定在定在50Hz 附近的一个允附近的一个允许范范围内。内。6n第一类变化幅度小、周期短，具有随机性。P1n第二类变化幅度较大、周期较长，有一定可预测性。P2n第三类变化幅度大、周期长，由生产、生活和气象等节律引起的。P3n当外界电负荷增大时，发电机的电磁阻力矩增大，导致转子的转速下降，反之，转子的转速上升。因此，汽轮机应根据转速偏差改变调节汽门的开度，即改变进汽量和焓降，使蒸汽的驱动力矩与电磁阻力矩及摩擦力矩相平衡。故汽轮机调节系统有时称为调速系统。7n频率二次调整 频率二次调整定义为通过改变调频机组调速系统的给定值，改变其输出功率使电网频率回到额定值。在一次调频作用后，最终稳定频率会使机组功率偏离给定值。需通过调整预先指定的调频机组的负荷设定值，使各机组的负荷变化量转移到调频机组上，同时将频率恢复到额定值。变化周期较长、变动幅度较大，有一定可预测性。n频率三次调整缓慢变化、变化幅度较大，由生产、生活、气象待变化引起。根据预测的负荷曲线，按最优化的原则对各发电厂、发电机组之间进行有功功率的经济分配。n频率一次调整频率一次调整定义为在调速系统给定值不变的情况下，利用汽轮机转速控制或调节器，感受电网频率(周波)变化改变有功功率输出，维持同步区域发电输出与电网负荷平衡。一次调频为有差调节。8电厂频率控制电厂频率控制9基本概念（基本概念（2 2）n通通过发电机机组调速系速系统的自身的自身频率特性率特性对电网的控网的控制，通常称之制，通常称之为一次一次调频。它主要是由。它主要是由发电机机组调速系速系统的静的静态特性来特性来实现的。（的。（有差有差调节）n电网网AGC 则是考是考虑电网的宏网的宏观控制、控制、经济运行及运行及电网交网交换功率控制等因素，向有关机功率控制等因素，向有关机组调速系速系统下达下达相相应机机组的目的目标（计划）功率划）功率值，从而，从而产生生电网范网范围内的功率内的功率/频率控制，称之率控制，称之为二次二次调频。（闭环调节）。）。10AGC概念（概念（1）n nAGCAGC系系系系统统称称称称为为自自自自动发电动发电控制系控制系控制系控制系统统，它完成，它完成，它完成，它完成电电网网网网侧侧与与与与电电源源源源侧侧的自的自的自的自动动控制，可称控制，可称控制，可称控制，可称为为大大大大协调协调控制。而控制。而控制。而控制。而MCSMCS（或（或（或（或CCSCCS）系）系）系）系统统称称称称为单为单元机元机元机元机组组的的的的协调协调控制，控制，控制，控制，它完成它完成它完成它完成发电发电机机机机组侧组侧的自的自的自的自动动控制，也可称控制，也可称控制，也可称控制，也可称为为小小小小协调协调控制。控制。控制。控制。n n单单元机元机元机元机组协调组协调控制系控制系控制系控制系统统：主要通：主要通：主要通：主要通过过改改改改变变汽机汽机汽机汽机调门调门开度和开度和开度和开度和锅锅炉燃炉燃炉燃炉燃烧烧率来率来率来率来调节调节机机机机组输组输出功率，并保持出功率，并保持出功率，并保持出功率，并保持机前机前机前机前压压力的力的力的力的稳稳定。定。定。定。11uAGCAGC：电力系统频率和有功功率自动控制系统称：电力系统频率和有功功率自动控制系统称为自动发电控制（为自动发电控制（AGCAGC)，亦称负荷与频率控制，亦称负荷与频率控制（LFCLFC)；由自动装置和计算机程序对频率和由自动装置和计算机程序对频率和有功功率进行二次调整实现。有功功率进行二次调整实现。u自动发电控制（自动发电控制（AGCAGC)是电力系统能量管理系统是电力系统能量管理系统(EMSEMS)中最重要的控制功能。中最重要的控制功能。EMSEMS包含：自动包含：自动稳定控制稳定控制(ASCASC)、自动发电控制（、自动发电控制（AGCAGC)、自动、自动电压控制电压控制(AVCAVC)三大控制系统。三大控制系统。AGC概念（概念（1）12发电控制与发电计划跟踪系统负荷（如下图）发电控制与发电计划跟踪系统负荷（如下图）发电控制与发电计划跟踪系统负荷（如下图）发电控制与发电计划跟踪系统负荷（如下图）AGC的基本目标的基本目标13发电控制与控制与发电计划跟踪系划跟踪系统负荷荷14AGC 在电厂火电机组的实现在电厂火电机组的实现uAGCAGC控制状态包括三种：在线、离线、当地；控制状态包括三种：在线、离线、当地；u对电厂而言，应发挥一次调频的作用，随时稳定区对电厂而言，应发挥一次调频的作用，随时稳定区域电网频率；优化域电网频率；优化 CCS CCS 的调节品质，确保较高的变的调节品质，确保较高的变负荷速率负荷速率l小时级负荷调节：按调度前日发电曲线不具备小时级负荷调节：按调度前日发电曲线不具备AGCAGC能力的老机组能力的老机组及中小机组及中小机组l15min15min周期的调节：对具有调功装置的机组，周期的调节：对具有调功装置的机组，EMSEMS按实时计划曲按实时计划曲线送各厂线送各厂l8 812sec12sec周期的调节：由周期的调节：由EMSEMS直接控制机组的直接控制机组的CCSCCS。u火电机组参加火电机组参加AGCAGC的三种模式的三种模式:15u 在机组投入在机组投入CCSCCS运行方式，机组实测负荷信号有效，运行方式，机组实测负荷信号有效，AGC AGC 指令有效，并且机组实测负荷和指令有效，并且机组实测负荷和AGCAGC负荷指令偏负荷指令偏差小于差小于5MW 5MW 时允许投入时允许投入AGCAGC运行。运行。u如机组需要投入如机组需要投入AGCAGC运行方式，暂定为由当值值长和运行方式，暂定为由当值值长和中调电话联系，决定是否投入中调电话联系，决定是否投入AGCAGC运行方式。运行方式。16电网调度中心（能电网调度中心（能量控制系统）量控制系统）E EM MS S（）RTUDCS系系统统M MC CS S系系统统微波通道微波通道AIDIDOAOAOAO调度负荷指令（ADS）AGC投入电厂端单单元元机机组组AGC概念（概念（2）AGC允许AGC上限AGC下限AGC速率AGC返回值AO17AGC概念（概念（3）18机炉协调方式（机炉协调方式（COORD）控制特征控制特征：机侧和炉侧同时进行压力和功率的调整，机炉主站在自动。：机侧和炉侧同时进行压力和功率的调整，机炉主站在自动。特点：特点：利用锅炉的蓄热量，功率响应快，又有利于压力的稳定，利用锅炉的蓄热量，功率响应快，又有利于压力的稳定，COORD方方式一般都是在式一般都是在TF或或BF负荷控制方式的基础上形成的，所以实际应用中负荷控制方式的基础上形成的，所以实际应用中COORD方式是指以方式是指以TF（超临界机组采用效果较好超临界机组采用效果较好）或）或BF（目前普遍采用的方式目前普遍采用的方式）为基础协调中的一种。为基础协调中的一种。适应范围：适应范围：参与参与AGC控制的机组。控制的机组。协调控制系统（协调控制系统（1）19电网网(AGC)运行管理运行管理办法法 为提高电网AGC运行质量，确保电网频率质量和网间联络线控制水平，参照电力行业标准 DL/T 6571998 “火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程”（测试规程）有关内容，结合调度规程所制定的AGC 系统调度管理的内容制定。20AGC机机组的相关的相关试验与技与技术管理管理21机机组AGC基本技基本技术要求（新疆）要求（新疆）n直吹式汽包炉机直吹式汽包炉机组负荷荷调节速率不低于速率不低于1.0%Pe/分分钟；n中中间储仓式汽包炉机式汽包炉机组负荷荷调节速率不低速率不低2.0%Pe/分分钟；n燃气机燃气机组的的负荷荷调节速率不低于速率不低于5.0%Pe/分分钟；n水水电机机组的的负荷荷调节速率不低于速率不低于50.0%Pe/分分钟；n循循环流化床机流化床机组和燃用特殊煤种（如劣和燃用特殊煤种（如劣质煤、高水分低煤、高水分低热值褐煤等）的火褐煤等）的火电机机组负荷荷调节速率不低于速率不低于1.0%Pe/分分钟；n超超临界定界定压运行直流炉机运行直流炉机组负荷荷调节速率不低于速率不低于1.0%Pe/分分钟，其他，其他类型直流炉机型直流炉机组负荷荷调节速率不低于速率不低于1.5%Pe/分分钟；n其它其它类型机型机组负荷荷调节速率不低于速率不低于2.0%Pe/分分钟。互联电网联络线有功功率控制技术规范（试行）互联电网联络线有功功率控制技术规范（试行）调计调计201020103333号号22机机组AGC基本技基本技术性能性能测试（1）n1、负荷随荷随动性能性能测试n（1）测试指令要求指令要求n省省调测试指令指令应满足以下要求：足以下要求：na、测试指令以斜坡方式指令以斜坡方式连续增、减或减、增各两个周期。增、减或减、增各两个周期。nb、指令斜坡速率、指令斜坡速率为测试机机组申申报的的调节速率。速率。nc、斜坡指令的、斜坡指令的连续变化不小于化不小于测试机机组额定定负荷的荷的5%，且，且时间不小不小于于5分分钟。n（2）测试结果果计算算n对测试曲曲线进行行记录，并，并计算机算机组最大最大负荷偏差荷偏差Lm。nLm=Max|LdtLat|nLdtt时刻的刻的AGC测试负荷指令。荷指令。nLatt时刻的刻的实际负荷。荷。23n2、负荷荷调节能力能力测试n（1）测试指令要求指令要求n省省调测试指令指令应满足以下要求：足以下要求：na、测试指令指令应为阶跃指令，一次指令，一次发出。出。nb、测试应在增、减两个方向分在增、减两个方向分别进行，且两个方向行，且两个方向测试间的的时间间隔隔应不小于不小于10分分钟。nc、测试指令的指令的变化量化量应大于或等于大于或等于测试机机组AGC可可调范范围的的50%。机机组AGC基本技基本技术性能性能测试（2）24机机组AGC基本技基本技术性能性能测试（3）n1、机、机组响响应时间TrnTr=TdT0n式中：式中：Td机机组实际负荷按照荷按照测试指令的方向增加或减少的指令的方向增加或减少的变化化量最后一次超量最后一次超过P1值的的时间。P1以以电网的要求和避开机网的要求和避开机组负荷的正常波荷的正常波动为原原则确定。其中：确定。其中：n600MW机机组 P1=1.2MW 300MW机机组 P1=1.0MWn200MW机机组 P1=0.8MW 125MW机机组 P1=0.6MWnT0机机组测试指令指令发出的出的时间。n2、机、机组平均平均负荷荷调节速率速率VnV=L/（TT0）nL AGC测试负荷指令的荷指令的变化量。化量。nT AGC测试指令指令发出后，机出后，机组实际负荷到达荷到达AGC测试负荷指令荷指令目目标值死区范死区范围内的内的时间；死区范；死区范围为机机组额定有功出力的定有功出力的1%。25nAGCAGC方式下，方式下，AGCAGC负荷指令荷指令频繁地繁地连续变化。（存在的化。（存在的问题）n机机组锅炉炉膛容炉炉膛容积大，大，热容量大，容量大，锅炉在接到炉在接到负荷指令后，荷指令后，改改变煤量到蒸汽流量煤量到蒸汽流量发生生变化需要化需要时间，即蒸汽，即蒸汽产生的生的纯迟延延时间。最。最终导致汽致汽压响响应的的迟延；延；对于于负荷响荷响应纯迟延延较大的机大的机组将将难以适以适应。n直吹式机直吹式机组燃料量从指令燃料量从指令变化到煤粉化到煤粉进入炉膛存在入炉膛存在较大延大延时（中（中储式制粉系式制粉系统由于煤粉由于煤粉仓的作用，没有制粉的作用，没有制粉过程的程的影响，影响，负荷的响荷的响应较快快。）。）n当机当机组大修、控制系大修、控制系统改造或自改造或自动调节系系统发生生变化后，化后，机机组协调控制系控制系统调节品品质将影响将影响AGCAGC效果。效果。须进行行AGCAGC试验，重新确保机，重新确保机组AGCAGC调节效果。效果。AGC调节性能的改性能的改进与提高与提高26常用名常用名词术语(1)nACE ACE A Area rea C Control ontrol E Error rror 区域控制偏差区域控制偏差nAGC AGC A Automatic utomatic G Generation eneration C Control ontrol 自动发电控制自动发电控制nBF BF B Boiler oiler F Fellow ellow 锅炉跟随锅炉跟随nCCS CCS C Coordinated oordinated C Control ontrol S System ystem 协调控制系统协调控制系统 nDCS DCS D Distributed istributed C Control ontrol S System ystem 分散控制系统分散控制系统nDEB DEB D Direct irect E Energy nergy B Balance alance 直接能量平衡直接能量平衡nDEH DEH D Digital igital E Electric lectric H Hydraulic Control ydraulic Control 数字电液控制数字电液控制nEMS EMS E Energy nergy M Management anagement S System ystem 能量管理系统能量管理系统27常用名常用名词术语(2)(2)nFFC FFC F Flat lat F Frequency requency C Control ontrol 定频率控制定频率控制nFTC FTC F Flat lat T Tie-line ie-line C Control ontrol 定联络线功率控制定联络线功率控制nPLC PLC P Power ower L Load oad C Controller ontroller 电厂负荷控制器电厂负荷控制器nRB RB R Run un B Back ack 机组甩负荷机组甩负荷nRTU RTU R Remote emote T Terminal erminal U Unit nit 远方终端单元远方终端单元nSCADA SCADA S Supervisory upervisory C Control ontrol a and nd D Data ata A Acquisition cquisition 数据采集与监视数据采集与监视nTBC TBC T Tie-line Load Frequency ie-line Load Frequency B Bias ias C Control ontrol 联络线功率频率偏差控制联络线功率频率偏差控制28一次一次调频概念（概念（1 1）n机机组一次一次调频性能是指性能是指：电网网频率率发生偏离生偏离额定定值时，控制系，控制系统改改变机机组出力的大小以出力的大小以稳定定电网网频率。率。n定定义为在在调速系速系统给定定值不不变的情况下，通的情况下，通过转速速反反馈作用改作用改变其其输出功率来出功率来调整整电网的网的频率。在率。在电网网频率按自然率按自然调频过程程变化的同化的同时，调节系系统探探测到机到机组转速的速的变化后，通化后，通过转速反速反馈作用迅速作用迅速调整整各各发电机机组的的输出功率，以出功率，以维持供持供电频率率稳定。定。n一次一次调频范范围：100MW及以上火及以上火电。机。机组大修或大修或调速系速系统发生生变化均化均应进行一次行一次调频验证试验。29电力系统的一次调频 稳稳定定运运行行的的电电力力系系统统，其其电电源源和和负负荷荷功功率率必必须须是是动动态态平平衡衡的的。当当电电源源功功率率或或负负荷荷发发生生变变化化造造成成变变化化时时（以以功功率率不不足足为为例例），系系统统的的频频率率就就会会随随之之降降低低，系系统统中中的的负负荷荷设设备备会会因因为为频频率率下下降降而而影影响响其其有有功功的的吸吸收收。与与此此同同时时，系系统统中中运运行行的的同同步步发发电电机机组组，也也会会按按照照其其调速系统的静态特性增加调门开度，弥补系统中功率的不足。调速系统的静态特性增加调门开度，弥补系统中功率的不足。右右图图为为电电网网的的调调频频调调整整示示意意图图。其其中中a a点点为为系统变化前电网的功率负荷平衡点。系统变化前电网的功率负荷平衡点。当当电电网网中中的的负负荷荷从从L1L1增增加加到到L2L2时时，系系统统的的功功率率负负荷荷平平衡衡点点将将开开始始沿沿调调速速系系统统的的静静态态特特性性线线P1P1下下滑滑，直直到到系系统统的的功功率率负负荷荷达达到到一一个个新新的的平衡平衡,b,b点。点。在在这这个个过过程程中中汽汽轮轮机机调调速速系系统统根根据据电电网网频频率率的的变变化化情情况况，按按照照其其自自身身的的静静态态特特性性来来自自动动调调整整所所发发功功率率，来来满满足足电电网网负负荷荷变变化化的的过过程程,即即为为机组参与系统的一次调频过程。机组参与系统的一次调频过程。在在这这个个过过程程中中，系系统统功功率率负负荷荷的的动动态态平平衡衡完完全全是是自自己己随随动动完完成成的的，不不需需要要人人工工干干预预，动动态态平平衡衡的的结结果果是是系系统统稳稳定定在在了了一一个个较较低低的的频率水平。这个过程即为电力系统的一次调频过程。频率水平。这个过程即为电力系统的一次调频过程。可可以以看看到到电电力力系系统统的的一一次次调调频频，是是由由同同步步发发电电机机组组和和负负荷荷设设备备共同来完成的。共同来完成的。L/NL1L2abcNaNbNcfP1P230n一次调频是控制系统频率的一种重要方式，但由于它的调节作用的衰减性和调整的有差性，因此不能单独依靠它来调节系统频率。要实现频率的无差调节，必须依靠频率的二次调节。n对异常情况下的负荷突变，一次调频可以起到某种缓冲作用。n电网的一次调频能力是网内各台机组一次调频能力的共同反映。不管是发电机组并入或丢失还是负荷的突变引起的电网频率波动，网内所有机组一次调频能力大小的总和，基本决定了电网频率的变化过程。31n液液调机机组：一次：一次调频功能的投入与否、一次功能的投入与否、一次调频能力能力发挥的大小的大小是无法人是无法人为干干预的。而且由于其一次的。而且由于其一次调频的死区大于的死区大于电网的正常网的正常频率波率波动，所以目前正常情况下一次，所以目前正常情况下一次调频已已经不起作用，只有不起作用，只有电网有大的网有大的频率偏差才会率偏差才会动作。作。n数字数字电液液调节系系统（DEH）的机）的机组：一次一次调频功能的投入与撤出、功能的投入与撤出、一次一次调频动作作时表表现出来的能力都是在一定范出来的能力都是在一定范围内可以内可以实现在在线的人的人为调整的；从整的；从这个意个意义上上说，DEH机机组应该表表现出更出更为优良良的一次的一次调频能力。能力。一次一次调频概念（概念（2）3233液液调机机组主要有以下特点：主要有以下特点：n在机组解列、并网期间均采用相同的转速比例反馈调节。n转速闭环控制范围不大。n调节系统存在一定的迟缓率。n控制精度不高。n操作不够方便。n缺少避免误操作和事故追忆记录的手段。34nDEHDEH转速调节系统具有以下特点：转速调节系统具有以下特点：为离散调节系统。调节周期的长短对调节性能起作重要作用。在机组解列期间采用转速PID，提高了稳态转速的控制精度。在机组并网期间，各个DEH制造厂家提供的控制策略不尽相同。对于传统DEH控制系统，可投入阀控、功控、压控和CCS协调等多种控制方式。阀控、功控具有转速比例调节作用。人为设置了一次调频死区及调频限幅。在传统DEH控制系统中增加了转速103超速限制功能。增加了单阀、顺序阀可变配汽模式。35n速度变动率速度变动率 =(01)e100%速度变动率越小汽轮机对系统的调频能力就越强，但自身的稳定性也就越差。一般取值 36%。水轮机调速系统的永态转差率在本质上等同于汽轮机调速系统的速度变动率，一般水轮机组的取值为26%。对大机组为了防止机组甩负荷后转速飞升过高，一般将取值在4.5%左右。36n一次调频静态指标转速不等率为静态特性曲线的总体斜率。局部不等率为工作点处的斜率。死区是为了避免转速调节系统频繁动作 而设置的。迟缓率是系统固有的不灵敏度，具有磁滞回线性质。限幅是考虑到锅炉、汽机、电机能力限制 而设置的。n一次调频动态指标响应延迟时间是从转速发生变化到功率发生变化的时间。调节时间是从转速发生变化到完成调节过程的时间。上升时间是从功率发生变化10到达到90目标值的时间。稳定性：当发生甩负荷时通过一次调频作用维持机组转速稳定。可用转速超调量、波动次数等指标来衡量。37n迟缓率迟缓率 迟缓率是调节系统在其工作范围内对转速的迟滞/磁滞反应。=n n0100%0100%其中：其中：n n在同一油动机位置在同一油动机位置(或负荷或负荷)下的转速差，下的转速差，r/minr/min。机组额定功率MW 机械、液压型调节系统 电液型调节系统 100 0.4%0.15%100200(包括200)0.2%0.10%200 0.1%0.06%38n死区死区 转速死区是特指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区。为了在电网周波变化较小的情况下，提高机组运行的稳定性，一般在电调系统设置有转速死区。值得注意的是迟缓率与转速死区的概念并不相同。系统死区系统磁滞图转速死区与迟缓率的区别39死区死区设为2 r/min（0.034Hz）较为合适。主要考虑如下：1）电网频率偏移500.034Hz开始调整，距地区电网要求的500.1Hz还有较大裕量；2）火电机组负荷调整精度低，小范围调整负荷准确性差，允许有一定的偏差；3）转速测量、频率测量数据存在一定的误差和不确定性，设置死区可避开；4）减少机组不必要的负荷波动。40一次一次调频的技的技术要求（要求（1 1）n一、一、频率控制死区率控制死区fsqfsqn电液型汽液型汽轮机机调节控制系控制系统的火的火电机机组和燃机和燃机fsqfsq为0.033Hz0.033Hz。n水水电机机组fsqfsq为0.05Hz0.05Hz。n二、二、转速不等率速不等率KcKcn火火电机机组的的KcKc为4%4%5%5%。n水水电机机组的的KcKc不大于不大于3%3%。n三、最大三、最大负荷限幅荷限幅n一次一次调频的的调频负荷荷变化幅度不化幅度不应设置下限。置下限。n一次一次调频的的调频负荷荷变化幅度上限，化幅度上限，规定如下：定如下：n1)250MW1)250MWPoPo的火的火电机机组，限制幅度，限制幅度1010PoPo；2)350MWPo250MW2)350MWPo250MW的火的火电机机组，限制幅度，限制幅度8 8PoPo；3)500MWPo3)500MWPo350MW350MW的火的火电机机组，限制幅度，限制幅度7 7PoPo；4)Po4)Po500MW500MW的火的火电机机组，限制幅度，限制幅度6 6PoPo。国家电网火力发电机组一次调频试验导则国家电网火力发电机组一次调频试验导则 Q/GDW 669-2011Q/GDW 669-201141负荷变化幅度上限：1)250MW1)250MWPoPo的火电机组，限制幅度的火电机组，限制幅度1010PoPo；2)350MWPo250MW2)350MWPo250MW的火电机组，限制幅度的火电机组，限制幅度8 8PoPo；3)500MWPo3)500MWPo350MW350MW的火电机组，限制幅度的火电机组，限制幅度7 7PoPo；4)Po4)Po500MW500MW的火电机组，限制幅度的火电机组，限制幅度6 6PoPo。水电机组参与一次调频的负荷变化幅度不应加以限制。水电机组参与一次调频的负荷变化幅度不应加以限制。Nf0死区死区50Hz负荷限制上限负荷限制下限图7：频差处理函数（上下限幅）Nf0死区死区50Hz负荷限制上限图8：频差处理函数（无下限限幅）42n常见设置常见设置1 1图：不带死区不带限幅、不改变的曲线设置43n常见设置常见设置2 2图：不带死区带限幅、不改变的曲线设置44n常见设置常见设置3 3图：带死区不带限幅、不改变的曲线设置 45n常见设置常见设置4 4图：带死区不带限幅、改变的曲线设置46n常见设置常见设置5 5图：带死区带限幅、不改变的曲线设置47n常见设置常见设置6 6图：带死区带限幅、改变的曲线设置 48投入指标及控制逻辑一次调频负荷调整量可按下式计算：一次调频负荷调整量可按下式计算：或或其中：其中：NN为单位转速（频率）一次调频负荷调整量（为单位转速（频率）一次调频负荷调整量（MW/r/minMW/r/min）或（）或（MW/HzMW/Hz）NeNe为机组额定负荷（为机组额定负荷（MWMW）为机组速度变动率（为机组速度变动率（%）nene为机组额定转速（为机组额定转速（r/minr/min）f f 为机组额定转速下的频率（为机组额定转速下的频率（HzHz）例如：某例如：某300MW300MW机组，速度变动率为机组，速度变动率为5 5，该机组单位一次调频负荷调整量就为，该机组单位一次调频负荷调整量就为2MW/r/min2MW/r/min相当于相当于1.2MW/0.01Hz1.2MW/0.01Hz。对于一般机组都设计为。对于一般机组都设计为4 45 5之间。当然，小之间。当然，小于于4 4对于一次调频是有利的，但容易造成机组的不稳定。水电机组速度变动率对于一次调频是有利的，但容易造成机组的不稳定。水电机组速度变动率（永态转差率）可小一些，为（永态转差率）可小一些，为3 34 4。49一次一次调频的技的技术要求（要求（2 2）n四、投用范四、投用范围n机机组一次一次调频投用范投用范围为机机组核定的有功出力范核定的有功出力范围，即机，即机组在核定的最低和最高有功出力范在核定的最低和最高有功出力范围内内（协调投入投入）。）。n五、响五、响应行行为要求要求n机机组参与一次参与一次调频的响的响应时间应小于小于3s。机机组参与一次参与一次调频的的稳定定时间应小于小于1min。n机机组一次一次调频的的负荷响荷响应速度速度应满足：足：达到达到75目目标负荷的荷的时间应不大于不大于15s，达到达到90目目标负荷的荷的时间应不大于不大于30s。50一次调频的技术要求（一次调频的技术要求（2 2）ttNft1t图一次调频响应滞后时间和稳定时间响应滞后时间及稳定时间：响应滞后时间及稳定时间：图中图中 t t为响应滞后时间；为响应滞后时间；图中图中t t1 1为稳定时间。为稳定时间。51DEHDEH、CCSCCS一次调频构成一次调频构成 与一次调频有关的控制系统主要分为两大类型，见下页图所示。一类是一次调频功能由DEH实现。即将频差信号叠加在汽轮机调速汽门指令处的设计方法，以保证一次调频的响应速度。同时在DCS中投入频率校正回路，即当机组工作在机组协调或AGC方式时，由DEH、DCS共同完成一次调频功能。如DCS不投入校正回路，则会出现负荷反调现象。另一类是频差函数叠加在功率调节器入口（见图中DEH部分虚线）。当DEH功率调节器切除或DEH未投CCS遥控时DEH一次调频功能失效，此时如果协调系统在手动状态时，机组将失去一次调频功能。另一方面影响了响应速度，特别是当功率调节器采用串级控制方式时，问题更为突出。52f(x)f(x)HzV负荷给定负荷给定功率调节器功率调节器AAA速率限制设定速率限制设定上限负荷设定上限负荷设定下限负荷设定下限负荷设定操作员设定操作员设定一次调频函数一次调频函数TPIPIMWMW切换单元切换单元汽机调门指令汽机调门指令DCS-CCSDEH指指令令直直接接叠叠加加在调门上在调门上T手动方式手动方式协调方式协调方式阀位限制阀位限制CCS控制控制DEH控制控制图 一次调频控制原理示意图531：一次调频的变负荷要求2：DEH和CCS（CCBF）侧同时投一次调频功能的负荷变化3：DEH和CCS（CCTF）侧同时投一次调频功能的负荷变化4：CCS单侧投一次调频功能的负荷变化5：CCS手动时DEH投一次调频功能的负荷变化6：CCS自动时DEH单侧投一次调频功能的负荷变化t对于对于CCBFCCBF方式，如没有一次调频功能，由方式，如没有一次调频功能，由DEHDEH一次调频动作所变化一次调频动作所变化的负荷很快会被的负荷很快会被CCBFCCBF的负荷调节系统拉回，如的曲线的负荷调节系统拉回，如的曲线6 6。投一次调。投一次调频后频后CCBFCCBF的负荷指令与的负荷指令与DEHDEH侧同步变化，使二侧调节系统对调门的侧同步变化，使二侧调节系统对调门的变化一致。曲线变化一致。曲线2 2是是CCBFCCBF和和DEHDEH一同时投入一次调频功能的负荷变化一同时投入一次调频功能的负荷变化曲线，这种组合的一次调频性能是最好的。曲线曲线，这种组合的一次调频性能是最好的。曲线4 4是是CCBFCCBF单投入一单投入一次调频功能的负荷变化曲线，从中可以看出，由于没有次调频功能的负荷变化曲线，从中可以看出，由于没有DEHDEH帮助，帮助，初期变负荷性能比曲线初期变负荷性能比曲线2 2慢些，但总体性能还比较好。慢些，但总体性能还比较好。125463754ttNftN（a）（b）（c）（a）电网频率变化（b）未投入频率校正的负荷曲线（c）投入频率校正的负荷曲线DCSDCS频率校正回路对一次调频的影响频率校正回路对一次调频的影响 当机组运行在AGC或机组协调控制方式时，不投入频率校正回路将出现负荷反调现象，电网频率还未恢复正常，机组的一次调频能力已消失。55图 某电厂机组一次调频曲线56图 某电厂机组一次调频曲线57燃煤机燃煤机组的一次的一次调频运行方式运行方式n对于于设计了了DCSDCS与与DEHDEH的机的机组，一次，一次调频控制具有控制具有多种不同的运行方式，各种方式的作用和效果不多种不同的运行方式，各种方式的作用和效果不同。同。n CCSCCS协调不投，不投，调频不投，不投，DEHDEH调频投入，投入，该方方式的特点是式的特点是负荷响荷响应快，但出力持快，但出力持续时间短；短；nCCSCCS协调投入，投入，调频投入，投入，DEHDEH调频也投入，也投入，该方方式的特点是式的特点是负荷响荷响应较快，出力持快，出力持续时间长；n建建议采用采用CCSCCS协调投入，投入，调频投入投入 58影响一次调频性能的主要因素有：n转速不等率 n死区 n限幅n迟缓率n调节周期 n油动机时间常数n锅炉蓄能n中间再热59问问 题题 分分 析析60n为什么机组一次调频能力不足？为什么机组一次调频能力不足？nDEHDEH机组的一次调频功能主要是依靠一次调频回路产生一次调频机组的一次调频功能主要是依靠一次调频回路产生一次调频负荷调整分量，然后直接通过开环控制，经过汽轮机的配汽特负荷调整分量，然后直接通过开环控制，经过汽轮机的配汽特性曲线和阀门特性曲线后作用于汽轮机的高压调门来实现。一性曲线和阀门特性曲线后作用于汽轮机的高压调门来实现。一般认为，一定的频差对应一定的负荷变化，比如对于额定负荷般认为，一定的频差对应一定的负荷变化，比如对于额定负荷为为300MW300MW的汽轮机在的汽轮机在5%5%的转速不等率、的转速不等率、2r/min2r/min的死区下，的死区下，11r/min11r/min的频差会对应的频差会对应18MW18MW的理论负荷变化量，但这一对应关系的理论负荷变化量，但这一对应关系是有前提的，这个前提是：汽轮机处于额定的参数下运行、汽是有前提的，这个前提是：汽轮机处于额定的参数下运行、汽轮机的配汽特性与负荷指令线性关系良好、外界能提供足够的轮机的配汽特性与负荷指令线性关系良好、外界能提供足够的能量。能量。n就一次调频能力而言，汽轮机单阀运行普遍比多阀运行时好、就一次调频能力而言，汽轮机单阀运行普遍比多阀运行时好、135MW135MW机组普遍比机组普遍比600MW600MW机组好；另有试验表明，在相同频差下，机组好；另有试验表明，在相同频差下，同一台机组在不同的负荷段一次调频动作时的负荷调整量也会同一台机组在不同的负荷段一次调频动作时的负荷调整量也会有所不同，甚至相差很大。有所不同，甚至相差很大。61n为什么调频机组会出现过负荷现象？为什么调频机组会出现过负荷现象？n机组在满负荷运行时，如果电网频率突降造成一机组在满负荷运行时，如果电网频率突降造成一次调频动作，机组就会出现过负荷现象，这点在次调频动作，机组就会出现过负荷现象，这点在135MW135MW、215MW215MW一系列改造机组上表现的最为明显一系列改造机组上表现的最为明显。改造机组的发电能力已经得到最大程度的挖掘。改造机组的发电能力已经得到最大程度的挖掘，满负荷运行时，汽轮机、锅炉、发电机和重要，满负荷运行时，汽轮机、锅炉、发电机和重要辅机已经达到最大出力，若此时一次调频动作需辅机已经达到最大出力，若此时一次调频动作需要增加负荷，机组的安全运行会受到一定威胁。要增加负荷，机组的安全运行会受到一定威胁。62n为什么调频时主蒸汽压力变化幅度过大？为什么调频时主蒸汽压力变化幅度过大？n 一次调频动作时，主蒸汽压力、汽包水位等重要参数一次调频动作时，主蒸汽压力、汽包水位等重要参数波动大是多数电厂对一次调频功能的投运能力限制的主要波动大是多数电厂对一次调频功能的投运能力限制的主要原因，原因，个别机组个别机组 在试验过程中，高压调门开度减小时，在试验过程中，高压调门开度减小时，主汽压力升高幅度较大达到主汽压力升高幅度较大达到1Mpa1Mpa，并且还有快速上升的趋，并且还有快速上升的趋势。这些现象受机组本身固有特性影响较大，由于一次调势。这些现象受机组本身固有特性影响较大，由于一次调频动作要求快速性，这些现象很难通过汽机侧控制来进行频动作要求快速性，这些现象很难通过汽机侧控制来进行减弱，目前比较可行的办法就是在减弱，目前比较可行的办法就是在DCSDCS侧增加一次调频配侧增加一次调频配合回路，来减小这些参数的波动，提高机组的平衡能力。合回路，来减小这些参数的波动，提高机组的平衡能力。63n在大电网中运行的机组可不投一次调频吗？在大电网中运行的机组可不投一次调频吗？n若某些机组不投一次调频，会降低电网的一次调频性能。若某些机组不投一次调频，会降低电网的一次调频性能。若发生电网分裂故障，局部电网会由于一次调频性能太差，若发生电网分裂故障，局部电