朱振东1 罗博华2
（1.广西广投桂中工业电网有限责任公司 广西来宾 546100；
2.广西广投能源有限公司 广西南宁 530028）
摘要：水力发电机组调频测试时，相应人员时刻关注电网负荷和频率的变化，强化调频过程监控，经过多次开环试验，管理人员掌握了电网频率动态变化。本文针对大型水力发电机组的一次调频概况、试验过程、调频系统优化等知识进行研究。
关键词：大型水力；发电机组；一次调频
前言：
水力发电机组运行中，技术人员及时校准调速器回路，准确记录系统的实测频率值，充分掌握一次调频原理及调频技术。在空载、带负荷运行情况下，有效完成发电机组给定频率调节，掌握用户的用电负荷。为增强水力发电机组的调频功能，及时展开相应测试，保证机组安全运行，更好的确保调频系统稳定运行。
一、大型水力发电机组一次调频概况
某水力发电工程属于大型控制性工程，发电机组主要用于发电、灌溉、城乡供水。水力工程正常的蓄水位为428m，总库容达到42.13亿m3，发电机组总装机容量为1100MW，大型发电机组的运用，可以有效的调整电源结构，促进系统调节能力提升，成为地区的骨干电站。发电机组型号为SF275-60/14700，额定功率285MW，额定转速100r/min，调频器型号为：MGC4004PP-D150/63。
二、大型水力发电机组的一次调频研究
1.调频原理
（1）对水力发电机组来说，不管是空载还是带电负荷，都是根据给定频率和频率来进行调节的，比如机组在并网运行状态下，工作人员根据用户的用电负荷来调整电厂出力大小，并进行有效分配；动态负载情况下，作业人员依据调速系统及发电机组运行动态变化来作出响应，实时调整机组出力。（2）发电机组运行过程中，需要根据电网负荷及潮流变化，发出相应的运行指令，并通过负荷来调节机组的实时出力，释放出因一次调频产生的调节功率，保证电网平衡。
2.技术要求
（1）调频工作人员及时明确发电机组对调频技术的基本要求，将发电机并入电网，一旦电网频率超过设定值，发电机组会以动态闭环形式对其响应过程进行实时调整，便于准确了解发电机组运行状态。（2）在电站现场开展一次调频试验，充分发挥出发电机组对电网频率的控制作用，依据相应技术规定，开展有效的开环试验，了解电网频率变化，待各项指标满足工作要求，对发电机组运行状态进行全程跟踪，避免电网频率偏差超出设定范围。下图为水力发电机组PID控制原理图。
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图1 为水力发电机组PID控制原理图
3.调频试验分析
3.1回路校准：将频率输出信号设定为50Hz，同时将调速器信号及时接入信号输出端，便于将发电机组运行压力控制在一定范围内，根据具体情况增加给定频率，实时掌握调速系统运行频率准确值。（2）确定死区：依据系统运行状态，确定人工死区，在有效的试验环节了解到：水力发电机组的有功功率为168.94MW，测得上游水位为441.3m，下游水位是381.2m，经过调频工序，得到人工死区为±0.05Hz。
3.2试验过程
3.2.1主要操作
作业人员在额定频率为50Hz的基础上，施加正阶跃频率偏差信号，直到导叶开度、运行频率与相应信号产生相应运动，由此得到频率偏差信号。借助设定的人工频率死区和频率偏差确定调速系统的人工频率固有死区，并在额定频率基础上，逐步增加负阶跃偏差信号，得到-0.055Hz的频率偏差信号，由此确定人工频率死区。某人员根据工作要求，将发电机组一次调频的调节死区控制在±0.033Hz，相应的发电机组运行时的转速为±2rmin，系统调差系数为4%到5%，根据工作需要，规定每台发电机组在应急情况下应迅速增加出力60Mw。
3.2.2负荷响应
（1）测试中依次对调速器施加±0.1、±0.15、±0.2的阶跃频率信号，同时每个信号的持续时间为80s，从而保证了调速系统的稳定运行。及时调节系统运行参数，并对其及时优化，以此来满足阶跃频率信号的运行需求。（2）协调性试验，系统运行中，及时关注阶约频率信号，运用一次调频技术，促进发电机组运行功率的稳定性，实时掌握系统负荷信号。采用功率闭环协调方式，及时掌握负荷阶跃频率运行状况。（3）运用一次调频技术，对发电机组实施有效的信号调整措施，依次对调速器施加±0.20缓慢频率信号，实时掌握频率参数，快速确定人工频率死区，全面了解调速器的运行动作。
3.3系统考核
（1）明确标准化的系统考核指标，工作中及时对一次调频技术运用效果进行科学考核，避免系统运行频率超出人工频率死区。（2）电量考核方法：采用计算积分电量的形式，评价水力发电机组运行中的一次调频技术功能，控制相应指标：电网频率超出发电机组人工频率死区的持续时间超过20s，利用一次调频工作信息明确电网频率过动作死区。考核评价中需要实时掌握实际动作积分电量、理论动作积分电量、发电机组有功功率、电网额定频率、机组调节参数、调速系统系数、实际运行超过人工频率死区的准确时间等信息。下图为发电机组一次调频扰动测试与评价标准，仅供参考。
图2 为发电机组一次调频扰动测试与评价标准
（下转第391页）
三、一次调频系统优化
1.仿真实验
采用仿真实验法，减少一次调频操作对整个发电机组的影响，分析发电机组运行控制的创新形式，运用现代化技术，形成相对完善的发电机组一次调频控制体系。人员及时明确一次调频技术指标：速度变动率在4%到5%之间，稳定时间＜1分钟；死区＜±2转/分钟，响应滞后时间＜3s，系统迟缓率＜0.05%，变化幅度率≥±8%MCR。
2.界面优化
技术人员考虑用户的使用需求，及时完成控制界面优化，对相应的控制参数和各个组态进行对比，使得一次调频技术可以满足水力发电机组运行要求。运用图形用户界面程序，构建一次调频管控平台，在调速器作用下，系统自动生成一次调频响应特征、系统设计、参数调整、定量研究等工作信息，运用电力系统仿真软件，及时掌握用户界面优化策略。
四、结束语
本文通过介绍大型水力发电机组一次调频概况，明确调频原理，准确了解发电机组运行状态。试验中根据具体情况增加给定频率，实时掌握调速系统运行频率。调节系统运行参数，掌握系统负荷信号，采用仿真实验法，保证调频系统的稳定运行，完善发电机组一次调频控制体系，构建一次调频管控平台，从而自动生成一次调频响应特征、运行参数等工作信息。
参考文献：
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[3]帅小乐，陈自然，陆劲松. 800 MW巨型水轮发电机组调速器有功功率调节模型优化研究
论文作者:朱振东1,罗博华2
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/24
标签：机组论文; 频率论文; 水力发电论文; 死区论文; 调速器论文; 系统论文; 电网论文; 《河南电力》2018年16期论文;