火电机组一次调频逻辑优化

谢亚楠

大唐杨凌热电有限公司 陕西咸阳 712100

摘要：一次调频是确保电网频率稳定，电能质量可靠的重要保障措施，是发电机组准许并网的重要指标。本文针对一次调频动作过程存在的动作幅度不足、合格率低等问题，分析原因并给出了相应的逻辑优化措施，优化试验后，机组一次调频能力明显提升。

关键词：一次调频、合格率、动作幅度、逻辑优化

一、引言

为确保电网频率稳定、提高电能质量控制水平，保证电网以及发电机组安全可靠运行，《西北电网发电机组一次调频技术管理规》要求并入电网运行的机组应具备一次调频功能，且调频功能满足各项指标要求[1]。针对公司一次调频动作幅度低、以及合格率低于两个细则规定值70%情况。生产技术人员在确保机组安全稳定运行情况下，积极研究控制逻辑、分析机组各项参数、查阅资料，深层次分析原因，制定安全可行的逻辑优化方案。经两个月的论证，一次调频能力得到明显提升。

二、一次调频参数指标

1.调频死区：为了在电网频率变化小情况，提高机组运行稳定性，规定机组参与一次调频死区应控制在±0.033Hz或±2r/min范围内。

2.转速不等率：机组从满负荷状态到空负荷过程中，转速的增加值与额定转速之比。火电机组转速不等率一般在4%-6%。

3.最大调整负荷限幅：机组参与一次调频的调频负荷变化幅度应限制在额定负荷的（6%-10%）。

4.机组参与一次调频响应滞后时间＜3s，即机组从电网频率越过该机组一次调频的死区开始，到该机组的负荷开始变化所需时间。

5.机组一次调频的负荷响应速度应满足：火电机组在15S内一次调频负荷响应幅度达到理论计算的一次调频最大调整负荷的90%；在45S内，机组实际处理与响应目标偏差的平均值应在理论计算调整幅度的±5%内[2]。

三、一次调频逻辑回路

1.DEH侧逻辑回路：DEH侧将实际转速信号与额定转速之差（折线函数）叠加在汽轮机调速阀流量指令处，直接作用于高压调节阀，补偿的调频功率不经过速率限制[3]。

2.DCS侧逻辑回路：转速偏差信号经不等率函数计算叠加至负荷指令处，不等率函数参数设计为：

转速差（r/min） -135   -12.8  -2     2    12.8     135

调频指令（MW）   -28    -28    0     0     28      28

四、一次调频存在问题及优化

1. 动作幅度不满足要求

1.1存在问题及原因分析

根据DCS画面连续分析观察，在电网一次调频变化范围比较小的情况下，一次调频动作因汽轮机调速阀动作幅度小引起的负荷变化变化量很小，不能满足要求，因监测不到造成调度中心考核。

1.2优化措施

通过现场试验，增加主汽压力折线函数修正逻辑，利用主汽压力对一次调频功能进行补偿修正，分负荷段观察试验，优化参数，确保在不同负荷下一次调频动作幅度满足要求。

2.一次调频动作合格率低

2.1存在问题及原因分析

从电网调度中心查询的指令动作记录数据来看，机组一次调频合格率低甚至出现负值，不能满足两个细则对一次调频合格率的要求。同时结合现场DCS画面参数分析，一次调频合格率低原因为AGC指令与一次调频动作方向相反，出现CCS反调现象，影响一次调频的动作[4]。

2.2优化措施

根据《西北电网发电机组一次调频技术管理规》，机组一次调频与AGC出现同时动作期间，优先考虑一次调频动作。在CCS侧增加反向闭锁逻辑，当一次调频与AGC反向动作时，闭锁AGC变负荷叠加的负荷指令，闭锁功率控制器前馈，同时将负荷速率闭锁。当反向信号消失时，解除闭锁信号。

针对上述一次调频过程存在问题，对一次调频控制逻辑进行优化，优化后控制逻辑原理图如下，图1为一次调频动作方向与AGC反向判断条件；图2为增加反向闭锁及主汽压修正后一次调频逻辑。

图1.一次调频与AGC反向判断条件

图2.一次调频逻辑优化后控制原理图

 

图3.一次调频在转差4r/min动作特性

图4.一次调频在转差-4r/min动作特性

图3和图4选取为175MW负荷下一次调频动作试验，优化后一次调频在响应时间、以及负荷动作幅度均可以满足要求。

图5.逻辑优化前一次调频月度报表图6.逻辑优化后一次调频月度报表

图5和图6选取为逻辑优化前后电网一次调频月度积分电量考核表，对比及通过近两个月观察，一次调频合格率得到大幅改善。

 

五、结论

在完成对机组一次调频逻辑优化并投入实际运行中，经过两个月的论证试验，机组在电网频率小范围波动情况下，一次调频动作的负荷动作量满足两个细则要求，在每个月统计中，调阅电网调度中心的指令考核记录，一次调频合格率实现翻倍，大大提高一次调频动作的合格率，为公司在两个细则中增收创效。实践表明，本次机组一次调频逻辑优化策略取得了很好的效果。

参考文献

[1]西北区域发电厂并网运行管理实施细则[R]．西电监办，2015．

[2]业跃鸿．发电机组一次调频功能的实现[J]．云南电力技术，2010,38（6）.

[3]霍红岩．并网机组一次调频技术指标的商榷与建议[J]．内蒙古电力技术，2010,28（2）

[4]白奕.600MW超临界机组一次调频不合格原因分析与逻辑优化[J]．华电技术，2017,01

作者简介：谢亚楠（1990年04月），男（汉族），工程师，硕士研究生，主要从事热工自动化专业方面的研究。