摘要：以#1机组在锦苏直流闭锁事件中出现的一次调频动作不符合要求为背景，基于华东电网两个细则中关于一次调频考核的条款，针对该机组的一次调频逻辑设计进行了分析。同时根据一次调频试验提出了相应优化方案，使一次调频动作满足两个细则的要求，真正安全稳定的参与电网调节。
关键词：细则考核；一次调频；性能分析；
1引言
随经济的不断高速发展，华东电网通过特高压从区外受电，逐步形成了“强交强直”的特高压大受端电网。为提高电能质量和电力系统安全、稳定运行，华东电监局制定并网发电厂辅助服务和运行管理实施细则。为满足两个细则的要求，结合“9.19锦苏直流双极闭锁”故障时机组的动作情况,对#1机组参与电网一次调频的安全稳定性进行分析优化。
2概况
#1机组为630MW超临界燃煤汽轮发电机组。锅炉为超临界变压运行燃煤本生直流炉，汽轮机型式：超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压凝汽式、八级回热抽汽。高压调门采用顺序阀控制，顺序为1/2-4-3。控制系统为国电智深DCS分散控制系统。
9.19锦苏直流双极闭锁发生前机组负荷399MW，汽轮机转速2999rpm，电网频率49.98HZ，主汽压力19.38MPa，总煤量197t/h。电网频率大幅下降11秒后，汽轮机转速降至2974rpm，电网频率降至49.57HZ。1分29秒，一次调频动作后，汽轮机转速上升至2984rpm，负荷加至436MW，汽轮机#4高调门开度由24.5%开至100%，#3高调门开度13.3%，主汽压力降至18.6MPa，煤量增至271t/h。经过调整，7分钟后参数稳定。
通过查阅历史曲线发现，机组在大频差调整过程中，机组的蓄热不足，锅炉侧响应时间较长，主蒸汽压力波动较大，达到稳定的时间较长，存在超温造成的爆管风险，影响锅炉管壁安全运行。另外过大的压力偏差又反过来限制了汽机调门进一步响应机组负荷的能力。
3一次调频控制策略
3.1一次调频指标
（1）频率控制死区0.033Hz（±2r/min）
（2）调差系数δ%为4%～6%。
（3）转速不等率为5%。
（4）最大负荷限幅为额定有功出力的±6%。
（5）当电网频率超出50±0.033 Hz且持续时间超过20秒进行考核。
3.2一次调频控制回路
一次调频回路分DEH一次调频和CCS一次调频，两部分的调频回路共同作用，提升机组的一次调频性能。其中DEH侧快速动作(开环控制)，CCS侧最终稳定负荷(闭环控制)。DEH侧动作值直接控制汽轮机调门，改变机组负荷，使机组快速响应一次调频的需要；CCS侧动作后调节负荷设定值，和DEH的作用方向相同，最终稳定负荷到所需要的值。
DEH侧一次调频功能对负荷的修正叠加到流量指令上，调整汽轮机的进汽量，快速稳定电网频率。功率回路投入时，负荷设定值同时增加一次调频指令，在提高机组一次调频快速动作的同时保证负荷不出现反调现象。
CCS侧一次调频的闭环调节弥补了DEH 侧纯比例有差调节的不足，同时快速改变燃料量和给水量及总风量，维持一次调频负荷响应，克服汽轮机调门变化而引起的主汽压力偏差，使机组的调频出力得到准确控制。
4 一次调频性能指标分析优化
对一次调频的静态检查，逻辑和参数满足技术要求。通过动态试验进一步检查机组一次调频的调节性能。
机组在投入CCS控制，一次调频控制回路投入，强制模拟转速信号，模拟电网实际频率阶跃变化扰动试验。在90%P0、70%P0、60%P0三个负荷工况下开展了±6rpm(±0.1Hz)、±11rpm(±0.183Hz)一次调频扰动测试。根据试验结果，对影响一次调频性能指标的逻辑和参数设置进行了分析和优化。
4.1动态响应指标
相关试验要求，燃煤机组一次调频动态指标应满足：响应时间<3s；稳定时间<1min；负荷响应速度达到75%目标负荷的时间≯15s，达到90%目标负荷的时间≯30s。
经过反复试验并优化参数设置，机组±0.1Hz频差扰动下一次调频动态响应指标见表1。
表1 ±0.1Hz频差下一次调频动态响应指标
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4.2电量响应指数
根据两个细则要求，一次调频效果性能指标（DX）为实际动作积分电量（△QsY）与相应时间内理论计算积分电量（△QjY）的比值。
DX＝△QsY／△QjY （1）
若DX＜0，则：DX＝0
实施细则要求，积分电量响应指数月均值>60%。由表1的试验数据看出，60%P0、70%P0、90%P0工况下，60s内的积分电量均在88%以上，满足相关要求。
4.3 机组深度调频性能分析
一次调频参数优化后，计算机组60%P0、70%P0、90% P0工况下电网大频差深度一次调频性能如表2所示：
表2深度调频动态响应指标
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上表数据显示，60s内电量贡献指数达到0.6以上的要求。但15s及30s一次调频负荷响应幅值与一次调频动态性能指标仍有一定的偏差。
5 结束语
在机组一次调频的静态设计和动态试验分析基础上，通过修改逻辑、优化参数配置方案等手段， 60%、70%P0、90%P0工况下均满足15s内一次调频响应幅值达到75%，30s内一次调频响应幅度达到90%，60s内一次调频积分电量达到88%以上的要求。机组在中小频差扰动下，一次调频动态性能指标满足两个细则相关的要求，负荷响应能力比较理想。
参考文献：
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[2] 国电蚌埠发电有限公司.Q/GDBF-310.041-20162×600MW.超临界机组集控运行规程.2016。
[3]国家能源局华东监管局文件.关于印发《华东区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》和《华东区域发电厂并网运行管理实施细则》的通知.华东监能市场﹝2019﹞30号.2019。
[4] 国家能源局.DL/T5437－2009.火力发电建设工程启动试运及验收规程.中国电力出版社.2009。
论文作者:苏广华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/5/6