张 超 （大唐国际张家口发电厂 河北 张家口 075000）
中图分类号： Ｇ71 文献标识码： Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2014）01-010-02
近年来,电网负荷大幅上升;同时,电网峰谷差进一步加大,因此,保持电网频率稳定,对保证供电质量尤为重要。一次调频对发电机及厂用电产生有着重要的控制措施。本文结合大唐国际张家口发电厂 讲述一次调频对发电机及厂用电产生的控制措施
一、关于一次调频和二次调频
一次调频:各机组并网运行时,受外界负荷变动影响,电网频率发生变化,这时,各机组的调节系统参与调节作用,改变各机组所带的负荷,使之与外界负荷相平衡.同时,还尽力减少电网频率的变化,这一过程即为一次调频.
频率调节包含一次调频和二次调频。一次调频是电网内运行机组的调整器在没有手动和自动调频装置参与调节时,通过调节汽机高压调门,自动改变汽轮机进汽,利用机组蓄热快速响应电网频率的变化,使发电机输出功率与电网负荷变化平衡来维持电网频率。一次调频只与调速器的结构和工作原理、调速系统的工作特性等有关。二次调频是通过手动或自动装置改变调速器功率的给定值,来调节汽轮机的进汽,维持系统频率的调节方法,也称为电力系统频率的二次调节。
机组参与电网一次调频的程度取决于汽机调节系统速度变化率(调节系数)和不灵敏度(频差死区)。速度变化率反映了机组一次调频的能力,而频差死区则反映了系统一次调频作用的起始点。
二、一次调频函数曲线及确定技术参数
根据汽轮机及调节系统参数,即汽机调节系统速度变化率、不灵敏度、一次调频动作初值、一次调频函数曲线(转速偏差与负荷变化关系曲线)及调速系统的工作特性,预设机组以下一次调频能力的
技术参数:频差死区、速度变化率、一次调频负荷范围、一次调频最大功率。
一次调频的变负荷特性曲线如图1
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三、一次调频的几种控制策略及分析
通过对DEH、CCS各种一次调频的分析,系统衍生出以下几种调频方式。
单独使用DEH方式下的一次调频
DEH系统手动或阀位控制方式下的DEH一次调频功能,相当于以前同步器液调机组的一次调频功能。其优点是负荷响应速度很快,但由于阀门流量的非线性及不同参数运行的工况,静态不能准确达到对参数指标的幅度要求。
DEH系统功率回路自动方式时的DEH频率校正(调频)功能,其优点是负荷响应速度快,静态可以达到对参数指标的幅度要求,但是该状态不能参加机组的CCS及AGC调节。
DEH系统在遥控方式,汽机主控在手动方式时的DEH一次调频功能,此时相当于方式
四、实施一次调频时的安全措施
实施一次调频时的安全措施如下:(1)应对一次调频时最大汽压变化量进行限幅,以保证单元机组的稳定。(2)应限制一次调频机组最大负荷的调节量,如对一次调频的负荷控制范围应按系统频率发生!0.2Hz变化、死区!O.0333Hz时(相当于6.67%额定负荷量)所对应补偿负荷进行限幅,以保证机组的安全运行。(3)应监视一次调频快速调整负荷时汽轮机的热应力,如监视高压第1级温差变化,防止应力过大。
五、一次调频对发电机产生的控制措施
机组投入一次调频后,虽然单个机组的稳定性稍差,但是投入调频的机组越多,整个电网的稳定性越好,频率变化越小,相应的一次调频的动作幅度和频率就越小,机组本身就越稳定。另外,电网频率特性的优化也会减小二次调频(AGC)动作对机组的影响,最终使电网和机组的稳定性都得到改善。
站在为用户着想的角度,稳定电网频率,为电力用户提供高品质电能产品,也是电力管理、生产、销售和科研单位的重要任务,应该将一次调频功能尽量完善并广泛投入,最终使电力用户都能从这项功能中受益。
一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整有功出力以维持电力系统频率稳定。一次调频的特点是响应速度快，但是只能做到有差控制。一次调频就是机组转速偏离额定转速时，调速系统自动使机组转速回归到3000转。二次调频就是人为干预了，通过升降负荷从而使电网周波稳定在50赫兹。机组调速系统均有设计好的静态特性曲线，机组在运行中参与自动调节均是按照静态特性曲线调节，控制机组负荷和转速，并网运行是功频调节。自动调节就是一次调频；超出自动调节范围，须人为平移静态特性曲线参与调节，此种调节就是二次调频！可以这样理解，一次调频是非条件反射，二次调频是执行外部命令。
六、一次调频功能是维护电网稳定的重要手段
电机组一次调频功能是指当电网调频率超出规定的正常范围后，电网频率的变化将使电网中参与一次调频的各机组的调速系统根据电网频率的变化自动的增加或减少机组的功率从而达到新的平衡，并且将电网频率的变化限制在一定范围内的功能。一次调频功能是维护电网稳定的重要手段
七、一次调频对厂用电产生的控制措施
世界各国大停电事故表明,引起大停电的因素很多。由于系统功率出现不平衡,使频率迅速下降,从而造成系统频率崩溃的大面积停电事故不乏其数〔1〕。因此确保系统运行频率在允许范围内,防止系统频率崩溃,是电网安全稳定运行的一项重要措施
一次调频是指当电网频率超出规定的正常范围后，电网频率的变化将使电网中参与一次调频的各机组的调速系统根据电网频率的变化自动地增加或减小机组的功率，从而达到新的平衡，并且将电网频率的变化限制在一定范围内的功能。一次调频功能是维护电网稳定的重要手段。
负荷波动导致频率变化，可以通过一次和二次调频使系统频率在规定变化内．对于负荷变化幅度小，变化周期短所引起的频率偏移，一般由发电机的调速器来进行调整，这叫一次调频．对负荷变化比较大，变化周期长所引起的频率偏移，单靠调速器不能把它限制在规定范围里，就要用调频器来调频，这叫二次调频．
为了保证电网的频率稳定，一般对电力环节要进行调频，即一次和二次调频，频率的二次调整是指发电机组的的调频器，对于变动幅度较大（0.5~1.5%），变动周期较长（10s~30min）的频率偏差所作的调整。一般有调频厂进行这项工作。
电网周波是随时间动态变化的随机变量，含有不同的频率成分。电网的一次调频是一个随机过程。因为系统负荷可看作由以下3种具有不同变化规律的变动负荷所组成[1]：① 变化幅度较小，变化周期较短，（一般为10s以内）的随机负荷分量；② 变化幅度较大，变化周期较长（一般为10s到3min）的负荷分量，属于这类负荷的主要有电炉、轧钢机械等；③ 变化缓慢的持续变动负荷，引起负荷变化的主要原因是工厂的作息制度，人民的生活规律等。一次调频所调节的正是叠加在长周期变化分量上的随机分量，这就决定了电网一次调频的随机性质。
系统规模不大时，电力系统的调峰和调频问题的研究主要从静态的角度开展。例如，在20世纪80年代中期以前，研究的重点主要是电厂负荷的静态经济分配、安全经济的静态调度、静态最优潮流等，它们对系统的许多动态信息，尤其是许多时间方向上的动态约束信息关心不够，这在系统规模和负荷发展相对有限的早期是可以接受的。然而，随着系统规模和负荷的迅速发展，电网的调峰和调频出现了许多新的问题和特点，这时再从静态的角度进行解决已很难达到多方协调的效果。
基于静态范畴的一次调频特性的概念是把电网中各台机组负荷分配规律简单地归结为与不等率成反比的关系，而实际情况并非如此简单。在考察汽轮发电机组对周波变化的一次调频响应时，不仅要看周波变化的幅度，还要看周波变化的速度，因此要涉及到不同机组对不同频率的负荷扰动适应能力的差异，如再热机组与非再热机组。而这一点用静特性概念是不能描述的，所以必须重新从动态角度来考虑问题。
另外，汽轮机调节系统对周波变化的各频率分量的响应能力不同。例如，对设计有高压调节阀动态过开能力与没有此能力的再热机组，即使二者静特性完全一致，它们对不同频率的周波变化信号的功率输出响应也可能不一致。因此，也需要从动态范畴重新考虑这个问题。
用调速器调频，就是改变发电机组的功频特性，增大汽轮机的进气量或者水轮机的进水量，增大输入转矩，从而达到一次调频的目的。
(1) 发电机出口引出厂高变,作为机组正常运行时本台机组的厂用电源,并可以做其它厂用的备用;作为火电机组,机组不跳闸,即不会失去厂用电;作为水电机组,机组不并网仍可带厂用电运行
(2)装设专用的备用厂高变,即直接从电厂母线接入备用厂用电源,或从三圈变低压侧接入备用电源。母线不停电,厂用电即不会失去
(3)通过外来电源接入厂用电
(4)电厂装设小型发电机(如柴油发电机)提供厂用电;直流部分通过蓄电池供电
(5)为确保厂用电的安全,厂用电部分应设计合理,厂用电应分段供电,并互为备用(可在分段开关上加装备自投装置)
(6)作为系统方面,在系统难以维持时,对小电厂应采取低频解列保厂用电或其它方法解列小机组保证厂用电。
论文作者:张 超
论文发表刊物:《科学教育前沿》2014年第1期供稿
论文发表时间:2014-4-17
标签：机组论文; 电网论文; 频率论文; 负荷论文; 系统论文; 调速器论文; 静态论文; 《科学教育前沿》2014年第1期供稿论文;