黄河水电公司公伯峡发电分公司 青海海东 810902
摘要：基于一次调频介绍，分析影响一次调频功能的因素，进而找出一次调频积分电量不足的原因及改进方法。
关键词：频率 一次调频 积分电量
0引言
在电力生产过程中，因为发电机发电和用户耗电的同时性，电量不能大量储存特点，决定了发电、输电、变电、配电、用电必须同时完成，生产与消耗必须同时进行并时刻保持平衡。如果用电负荷与发电负荷的失衡，就将造成发电机转速变化，结果导致电网频率波动，危及电力系统和用电用户安全。所以，频率，作为衡量电能质量的重要指标之一，其对于电网的安全、平稳、经济的运行起着关键的作用，保证频率的稳定是电力系统控制的最主要任务之一。一次调频是指电网频率发生变化时通过水轮发电机组调速系统自身的负荷——频率静态和动态特性对电网进行控制。
1概述
电力系统运行的主要任务之一，是控制电网频率在50Hz附近的一个允许范围内。电网频率偏离额定值50Hz的原因是能源侧（水电、火电、核电……）的供电功率与负荷侧的用电功率之间的平衡被破坏。负荷的用电功率是经常变化的，因此，电网的频率控制的实质是：根据电网频率偏离50Hz的方向和数值，实时、在线地通过水电和火电发电机组的调节系统和电网自动发电控制系统（AGC），调节能源侧的供电功率以适应负荷侧的用电功率的变化，达到电网发电与用电的功率平衡，从而使电网频率恢复到50Hz附近的一个允许范围内。控制电网频率的手段有，一次调频、二次调频、高频切机、自动低频减负载和机组低频自启动等，其中一次调频和二次调频与水轮机控制系统有着密切的关系。
一次调频是指电网频率发生变化时通过水轮发电机组调速系统自身的负荷——频率静态和动态特性对电网进行控制。水轮发电机组调速系统的一次调频功能就是指，在并网发电的状态下，如果频率超过50Hz时，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情况下，按照负荷——频率曲线进行负荷调整，自动下调一定的负荷；当频率低于50Hz时，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情况下，按照负荷——频率曲线进行负荷调整，自动上调一定的负荷。具体为调速器在受外界功率干扰的情况下，电网频率发生改变，并网运行的各机组通过调速器自动调节 导叶开度（或汽门大小），改变功率输出以平衡电网负荷变化，来维持频率在一定范围（如图0-1）。因为一次调频是有差调节，其作用时间是短暂的，是对能量的一种透支，还需二次调频（AGC）配合，网调对各厂下达最新负荷指令，使频率达到额定。二次调频是指电网从宏观控制、经济运行及电网交换功率控制等方面，向水轮机发电机组调速系统下达相应机组的目标功率值，从而实现电网范围内的功率/频率控制，此时调速器的目标给定值是被控机组的功率设定值。
1）某水电站2号水轮发电机组调速系统及一次调频基本情况
某水电站装机为5台混流式水轮发电机组，单机额定出力为300MW，额定转速为125r/min，是西北电网的调峰、调频电厂。调速器作为电厂重要设备，其承担着机组开停机、调整负荷、维持机组转速等任务，2号水轮发电机调速设备原为2F调速设备为武汉事达公司生产的PFW-T-100-6.3-STERS装置，于2004年10月投入运行至今，所属设备运行十年以上，运行一次调频等不符合网调要求。于2017年进行设备换型改造，现为东方电机有限公司生产的HGS-E412型调速器，电气控制系统采用工业控制器为硬件核心，有A、B两套冗余控制通道，都能同时接受外围信号和处理数据，并且主通道故障时及时自动切换至备用通道。在运行中有两种调节模式，在机组接到开机信号后将以最快的速度把机组调节到额定转速，当机组转速达到95%后，调速器将进入空载转速控制模式，空载运行时调速器处于频率调节模式，并且采用一组适合空载运行的PID调节参数；当机组并网后调速器自动切换为开度模式运行，采用一组与频率模式不一样的的PID调节参数，通过修改开度给定值来改变机组出力。调速器具有一次调频功能，在电调盘工控机操作界面有一次调频投入/退出软开关，能实现参数修改和数据录波功能，一次调频投退信号送至监控系统。在设备换型后，一次调频积分电量始终未达到西北电网考核要求，如表1-1，为机组运行某七天内的一次调频积分电量数据，实际积分电量严重不足，甚至存在反调现象积分电量为负值，机组一次调频响应结果对电网频率恢复至死区范围所做贡献微小，甚至所做贡献促进频率偏离额定值，未能很好实现一次调频功能。
e）在一次调频动作过程中，发现有很多网调AGC功率纠偏指令，即机组功率超出下达命令值一定范围，网调再次下发该功率调节值指令，干扰一次调频动作方向，抵消一次调频效果。
4 改进方案
1）对于网调AGC指令引起的机组反调现象，提出面考核申请，公伯峡电厂为调频电厂不能对一次调频过程中的AGC程序闭锁。
2）适当放大一次调频动作死区，合理增大开度模式计算死区DB（%）值，以加深一次调频动作时的调节深度。
3）查找机组功率值偏移原因，避免网调不断下发AGC功率纠偏指令。
5.结束语
频率稳定是电力系统安全运行的保障，而机组一次调频是维持电网频率的重要手段，一次调频功能的正常使用，关乎着电网的安全平稳运行，也关乎着电厂的经济利益。影响水电机组一次调频动作不正常的因素有很多种，需要根据设备和监控系统及其反映的实际情况进行针对性排查。
参考文献：
1《水电机组实训仿真系统丛书》编委会.水轮机调节系统.河海大学出版社，2016.03：113
2魏守平.水轮机调节系统一次调频及孤立电网运行特性分析及仿真.水电自动化与大坝监测，2009，12：27-33.
3 单英雷等.不同类型机组一次调频性能分析.华东电力，2014，06（42）.
作者简介：赵晓赟，（1993-），女，助理工程师，从事水电站和光伏电站自动控制系统检修维护工作。
保守福，（1993-），男，助理工程师，从事水电站自动控制系统检修维护工作。
胡金林，（1984-），男，工程师，从事水电站和光伏电站自动控制系统检修维护工作。
论文作者:赵晓赟,保守福,胡金林
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第16期
论文发表时间:2019/3/4
标签：机组论文; 电网论文; 频率论文; 调速器论文; 功率论文; 负荷论文; 电量论文; 《建筑细部》2018年第16期论文;