一次调频
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附录1:性能指标计算方法1、考核参数一次调频考核计算参数包括:机组有功出力、机组对应母线频率、机组转速、一次调频动作前、动作后负荷指令。
其中,机组转速作为母线频率的备用数据,一次调频动作前、动作后负荷指令作为免考核判断依据。
2、参数精度a、机组有功出力,精度至0.01MW。
b、机组对应母线频率,精确至0.001HZ。
c、一次调频动作前负荷指令,精度到0.01MW。
d、一次调频动作后负荷指令,精度到0.01MW。
e、机组转速,精确值0.1转。
3、扰动定义a、有效扰动:频率超出一次调频死区(50±0.033Hz)且持续在6秒及以上,同时最大频率偏差达到50±0.038Hz。
b、大扰动:有效扰动中,频率超过50.0±0.05Hz且持续1s及以上。
大扰动最大持续评价时间取60s,若60s内频率回至死区,以返回死区时间为大扰动考核计算结束点。
c、小扰动:未达到大扰动标准的有效扰动。
小扰动最大持续评价时间取30s,若30s内频率回至死区,以返回死区时间为小扰动考核计算结束点。
d 、扰动识别:按照频率变化逐点扫描识别扰动,有效扰动发生后20秒内不再进行扰动识别。
需不需判断频率先要会到死区内以后再进行下一次扫描?下一次扫描启动需等待频率回到死区后再进行。
4、机组一次调频动作效果否决条件符合以下条件之一者,记为该次一次调频动作不合格:a 、在一次有效扰动内,P 3s 和P 0正向偏差小于机组铭牌出力的3‰。
其中频率越过死区时的机组有功出力记为P 0,3s 后有功出力记为P 3s ,正向偏差定义为有功变化对频率起正确作用;b 、机组的速度变动率L ≥30%。
5、正确动作率计算正确动作率统计范围为所有的有效扰动。
发生有效扰动后,计算频率偏差超过死区时至一次调频计算结束点之间的有功功率变化量。
有功功率变化量的积分值大于0,则认为一次调频正确动作,否则认为一次调频不正确动作。
计算公式如下:t 0t 0t t o t i t t o t (P -P )dt H =(P -P )dt ⎧⎪⎨⎪-⎩⎰⎰ 49.967HZ 50.033HZ t0t0f f ==式中: i H :机组i 的一次调频贡献电量;0t :频率超过一次调频动作死区的时刻;t0f : 0t 时刻对应的频率值;t t :一次调频计算结束时刻;t P :t 时刻机组i 实际发电有功出力;0P :机组频率超出死区前2秒内有功出力的平均值;6、速度变动率大扰动时计算一次调频速度变动率。
一次调频、AGC介绍为维护电力系统的安全稳定运行,保证电能质量,除正常生产、输送、使用外,由并网发电厂提供的辅助服务,包括一次调频、AGC、A VC、调峰、无功调节、热备用等。
辅助服务分为基本辅助服务和有偿辅助服务。
基本辅助服务是为了保证安全稳定运行,保证电能质量发电机组必须提供的辅助服务,包括一次调频、基本调峰、基本无功调节。
到不要求时要考核电量。
有偿辅助服务是指并网发电机组在基本辅助服务之外所提供的辅助服务,包括AGC、A VC、有偿调峰、有偿无功调节、热备用等。
有偿服务是额外要求,达到要求时,要进行补偿。
一、一次调频(1)一次调频介绍一次调频:是指电网的频率一旦偏离额定值时,电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减,限制电网频率变化,使电网频率维持稳定的自动控制过程,这一过程即为一次调频。
当电网频率降低时,一次调频功能要求机组利用其蓄热快速升负荷,反之,机组快速减负荷。
电网的频率是由发电功率与用电负荷大小决定的,当发电功率与用电负荷大小相等时,电网频率稳定;发电功率大于用电负荷时,电网频率升高;发电功率小于用电负荷时,电网频率降低。
(2)一次调频的作用当电网频率变化时,在保证机组安全前提下,按电网频率控制的要求,快速变化机组的负荷,限制电网频率变化,以减小电网频率改变的幅度,使电网频率维持稳定。
一次调频是一种有差调节,不能维持电网频率的不变,只能缓解电网频率的改变程度。
(3)一次调频死区一次调频死区也称一次调频不灵敏区,是指一次调频功能不动作的转速(或频率)偏离额定值的范围。
我厂不灵敏区2转/分。
(4)一次调频考核项目1、一次调频正确动作率,每月正确动作率小于80%,要考核电量。
2、一次调频性能指标,每月一次调频性能指标小于60%,要考核电量。
我厂一次调频功能实现方法在DEH控制系统和CCS系统同时调节。
机组正常运行时,当CCS协调控制投入时,一次调频由DEH 控制系统和CCS协调系统共同实现。
一次调频的特点一次调频(Single-SideBand Modulation)是指调制信号仅在频率轴上单边带的调制方式。
与传统的调频(Frequency Modulation)相比,一次调频在带宽利用、抗干扰、功率效率等方面具有明显的优势,因而被广泛应用在现代通信技术中。
本文将介绍一次调频的基本特点和优势。
基本特点只传输单边带信号一次调频所传输的信号只有单边带,相当于在频率轴上把调制信号的负频率部分抵消掉,从而减少了带宽使用。
这意味着一次调频所需的频带宽度约为调制信号带宽的一半,使得同样带宽情况下,一次调频所能传输的信息比传统调频更多。
相对于调制信号平移传统调频在调制过程中将所传输的信号频率直接平移,产生两个带宽相等的边带。
而一次调频则是通过相位偏移,将所需要的载波和调制信号相乘。
通过对相位的调节,可以删去一个边带,只保留一个边带。
这种技术可以有效的避免了干扰和抗噪性能的降低,也极大地节约了资源。
理论支持一次调频基于香农通讯原理中的带宽利用限制。
根据这个原理,在一定信噪比的限制下,传统的调频方式所能传输的信息量是受到固定限制的。
但是,一次调频的方式相对于传统的调频可以更加高效的利用带宽,从而在信噪比相当的情况下,能够传输更多的信息。
这也为一次调频的广泛推广奠定了理论基础。
优势带宽使用更加高效由于一次调频只传输单边带信号,相对于传统调频的双边带信号,节省了大量的带宽。
这为频带使用的优化提供了巨大的空间。
抗干扰能力更强正交调频(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)和CDMA (Code Division Multiple Access)等技术中,通常使用一次调频来传输数据,这是因为一次调频在抗干扰方面的能力非常出色。
因为它只传输单边带信号,所以对于接收端的抗干扰能力要比传统的调频技术要强得多。
功率效率更高传统的调频技术存在很大的功率浪费,而这主要是因为双边带信号中的两个边带同时携带着信息,而这个信息在接收端只有一半是有效的。
1一次调频电力系统频率是电能质量最重要的重要指标之一。
电力系统正常运行时,必须维持在50±(0.1—0.2)Hz的范围内。
系统频率偏移过大时,发电设备和用电设备都会受到不良影响。
轻则影响工农业产品的质量和产量;重则损坏汽轮机、水轮机等重要设备,甚至引起系统的“频率崩溃”,致使大面积停电,造成巨大的经济损失。
电力系统频率偏移的原因电力系统的频率是反映系统有功功率是否平衡的质量指标。
当系统发送的有功功率有盈余时,频率就会上升,超过额定频率;当系统发送的有功功率有缺额时,频率就会低于额定值。
电力系统的频率与发电机的转速有着严格的对应关系,而发电机的转速是由作用在机组转轴上的转矩决定的,原动机输入的功率如果扣除了励磁损耗和各种机械损耗后能与发电机输出的电磁功率保持平衡,则发电机的转速将保持不变,电力系统所有发电机输出的有功功率的总和,在任何时刻都将等于此系统各种用电设备所需的用功功率和网络的有功损耗的总和。
但由于有功负荷经常变化,其任何变动都将立刻引起发电机输出电磁功率的变化,而原动机输入功率由于调节系统的滞后,不能立即随负荷波动而作相应的变化,此时发电机转轴上的转矩平衡被打破,发电机转速将发生变化,系统的频率随之发生偏移。
在非事故情况下,负荷变化引起的频率偏移将由电力系统的频率调整来限制。
对于负荷变化幅度小,变化周期短(一般为10s以内)所引起的频率偏移,一般由发电机的调速器进行调整,这就是电力系统频率的一次调整。
对于负荷变化幅度大,变化周期长(一般在10s—3min)所引起的频率偏移,单靠调速器的作用,已不能把频率偏移限制在规定的范围内,必须有调频器参加调频。
这种有调频器参与的频率调整称为频率的二次调整。
然而在事故的情况下,如大型发电机组突然切除、输电线路发生短路掉闸或用电负荷突然大幅度增加,致使电力系统可能出现严重的功率缺额,使频率急剧下降,这时单靠水轮机或汽轮机组的调速器或调频器已经解决不了频率下降问题,必须采取紧急的低频减负荷控制措施,才能防止电网的频率崩溃,保证系统的安全、稳定运行。
电力系统的一次调频是什么一次调频释义一次调频,是指电网的频率一旦偏离额定值时,电网中其机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减,限制电网频率变化,使电网频率维持稳定的自动控制过程。
当电网频率升高时,一次调频极快功能要求机组利用其蓄热快速减负荷,反之,机组快速增负荷。
一次调频原理电网的频率是由发电功率与用电负荷大小决定的,当发电功率与用电用气负荷大小相等时,电网频率稳定;发电功率大于用电负荷之时,电网频率升高;发电功率少于用电负荷时,电网频率降低。
a点:电网负荷稳定,频率为50Hzb点:随着用电负荷增多,电网频率降低到b点c点:由于一次调频的积极作用,频率下降有缓解,电网频率回到c点d点:在AGC的作用下,使电网频率恢复到d点,稳定在50Hz从图中可以看出,电网频率下降时可能需要加负荷,电网频率上升时需要减负荷。
一次调频控制回路一次调频回路一般可分为CCS一次调频和DEH一次调频,由这两部分的调频回路共同作用,其中DEH一次调频快速动作(开环控制),CCS一次调频最终稳定负荷(闭环控制)。
DEH侧一次调频的动作值直接控制汽轮机调门,用于改变机组的负荷,使机组加速积极响应响应一次调频的需要;CCS一次调频最终稳定负荷,CCS中的一次调频由运行人员手动投入,一次调频动作后相当于去调节负荷设定值MWD,并确保和DEH的作用方向相同,防止DEH的调节作用被拉回,最终稳定负荷到所需要的值。
一次调频参数设置(1)转速不等率:5%,汽机从额定负荷100%到0%变化时,所对应的转速升高值为150r/min。
δ=150/3000*100%=5%。
也叫速度变动率。
一次调频量的计算方法:ΔPf=K*Δf(K为调频系数,单位为%/r/min,Δf为频差信号),而K=1/(δ*n0)*100%,所以对应660MW机组变化1r/min的转速高的一次调频量ΔPf=1/(3000*5%)*100%*660MW=4.4MW/r/min。
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.
二次调频:
一次调频是有差调节,不有维持电网频率不变,只能缓和电网频率的改变程度.所以还需要利用同步器增、减速某些机组的负荷,以恢复电网频率,这一过程称为二次调频。
只有经过二次调频后,电网频率才能精确地保持恒定值。
二次调频目前有两种方法:
1,由调总下令各厂调整负荷。
2,机组采用AGC方式,实现机组负荷自动调度
简单的说,一次调频是汽轮机调速系统要据电网频率的变化,自发的进行调整机组负荷以恢复电网频率,二次调频是人为根据电网频率高低来调整机组负荷
一次调频:是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力,随频率变化而自动进行频率调整。
其特点是频率调整速度快,但调整量随发电机组不同而不同,且调整量有限,值班调度员难以控制。
二次调频是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时,一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式。
二次调频分为手动调频及自动调频:
手动调频:在调频厂,由运行人员根据系统频率的变动来调节发电机的出力,使频率保持在规定范围内,手动调频的特点是反映速度慢,在调整幅度较大时,往往不能满足频率质量的要求,同时值班人员操作频繁,劳动强度大。
自动调频:这是现代电力系统采用的调频方式,自动调频是通过装在发电厂和调度中心的自动装置随系统频率的变化自动增减发电机的发电出力,保持系统频率在较小的范围内波动,自动调频是电力系统调度自动化的组成部分,它具有完成调频、系统间联络线交换功率控制、和经济调度等综合功能。
一次调频:对并网运行的机组,当外在负荷变化引起电网频率变化时,各机组的调节系统自动参与调节,增、减机组负荷,以与外在负荷平衡,从而限制电网频率变化。
一次调频响应速度快。
但一次调频是有差调节,不能维持电网频率不变,只能缓和电网频率的改变程度,所以还需要利用同步器增减某些机组的负荷,以恢复电网频率,只有通过二次调频电网频率才能维持恒定。
二次调频有两种调节方式1、调度下达负荷指令,由各电厂自行调整。
——手动2、通过AGC自动调整各电厂负荷。
——自动总的来说,一次调频就是机组调节系统根据电网频率变化,自发调整,以维持电网频率。
二次调频则是人为根据电网频率来调整机组负荷。
我厂机组在协调控制或者AGC方式下时,机组负荷由协调控制系统中的功率调节器进行控制。
由于功率调节器不带有负荷前馈功能,为了满足一次调频快速响应负荷的要求,必须在机组协调控制方式下投入DEH侧的一次调频功能(DEH”ST CONTROLLER”画面中”FREQU INFL”按钮)。
我厂DEH系统将以往做在CCS中的汽机主控(包括负荷控制回路和压力控制回路)完全在DEH中实现,相对应的功能分别由“转速/负荷控制器”和“主汽压力控制器”实现。
机组并网前,“转速/负荷控制器”工作,接受转速偏差信号以控制汽机转速。
机组并网后,DEH有两种运行方式:“初压控制方式”:此时DEH接受DCS主汽压力设定信号,由“主汽压力控制器”调节GV开度维持主汽压力,“转速/负荷控制器”在此方式下处于跟踪状态,仅在机组负荷越高限时工作,防止机组超负荷运行。
初压控制方式下,一次调频功能不能投入。
“限压控制方式”:此时DEH由“转速/负荷控制器”调节GV开度以控制负荷,“主汽压力控制器”在此方式下处于跟踪状态,仅在主汽压力超限时工作,以保证机组稳定。
限压控制方式下,可以投入一次调频功能。
一次调频基本概念●一次调频的概念和参数一次调频是指当电网频率偏离额定值时,发电机组调节控制系统自动控制机组有功功率的增加(频率下降时)或减少(频率升高时),以使电网频率迅速回到额定值范围。
机组一次调频性能的关键参数有调节死区、相对调差系数、迟缓率、负荷调整最大幅值限制、响应行为时间要求等,其中最重要的参数是调节死区和调差系数。
●调节死区在电力系统运行中,系统频率不可能一直维持在额定频率,每时每秒都在实时变化;从理想的发电机组一次调频特性来看,机组需要时刻针对频率偏移做出相应反应,但在实际运行中,为了机组的稳定运行,一般都设置了调节死区。
发电机组调速系统调节死区是由运行人员按照要求设定的电力系统频率正常偏差的范围,在此范围内,机组调速系统不对频率偏差进行反应;国内一般要求发电机组参与一次调频的调节死区为±0.033 Hz。
在发电机组调速系统中设置调节死区的意义在于,当电网频率基本稳定在额定值附近、未超出调节死区要求时,机组不必对频率的微小波动产生调节作用,仅当频率偏差超过调节死区要求时,才进行频率调节反应,这样可以减少调速系统的动作次数,减小阀门位置的变化,提高发电机组运行的稳定性;同时,也满足电力系统正常运行中某些需使频率偏离额定值的要求(如调整电力系统时间偏差的需要)。
●相对调差系数在分析电网频率调节问题时,经常采用发电机组调差系数δ的概念,其定义为调差系数δ反映的是发电机组输出功率与频率的关系,即发电机组的功率一频率静态特性,它可以近似地用直线来表示,如图1所示。
发电机组以额定频率fa运行时,其输出功率为P Ga。
;当系统负荷增加而使频率下降到厂fb时,发电机组由于调速系统的作用,使输出功率增加到P Gb。
如果原动机的调节汽门(或导水翼)的开度已达到最大位置(相当于图中的C点),则即使频率再下降,发电机组的输出功率也不会增加。
要求汽轮机调速系统有合理的相对调差系数值,一般为4%~5%。
简述一次调频的概念及其特点
一次调频是指通过改变载波的频率来调制音频信号的技术。
在一次调频中,载波频率在音频信号的作用下进行微小波动,以达到调制音频信号的目的。
一次调频的主要特点如下:
1. 抗干扰能力强:由于一次调频采用载波频率的变化来调制音频信号,因此其抗干扰能力比振幅调制方式强。
2. 传输带宽宽:一次调频的传输带宽比调幅方式宽得多,因此其抗噪性能优于调幅方式。
3. 无需立杆架线:一次调频广播可以采用无线传输方式,无需立杆架线,覆盖范围广,且可无限扩容。
4. 安装维护方便:一次调频广播设备结构简单,安装维护方便,投资也相对较少。
5. 音质优美清晰:一次调频广播具有优秀的音质表现,可以提供清晰、优美的音频信号。
一次调频具有抗干扰能力强、传输带宽宽、无需立杆架线、安装维护方便、音质优美清晰等特点,因此在广播、通讯、娱乐等领域得到广泛应用。
水电机组一次调频的原理与作用
水电机组一次调频的原理与作用可以概括为以下几点:
一、一次调频概述
一次调频是水电站根据电网负荷需求,对水轮机和发电机进行配合调节,从而调整输出有功功率的控制方法。
二、调频原理
通过调节水轮机的转速,使发电机转速以及频率产生对应变化,根据电网负荷需求输出不同频率、不同有功功率的电能。
三、调频执行方式
常见的有调节水轮机叶轮开度、调节导水系统、调节速控机构等方式,改变水流状态,实现水轮机转速调节。
四、发电机频率控制
水轮机带动同步发电机转速改变,从而使发电机定子交流频率随之调节,输出所需频率电能。
五、稳定运行技术
需要频率调节控制系统来确保调频过程平稳、稳定,防止水轮机失速、发电机离步等故障。
六、提高调峰能力
一次调频扩大了水电站正常可调节功率范围,提高负荷跟踪能力,增强电网调峰能力。
通过对水电机组协调调节,一次调频可根据电网负荷需求改变输出功率,是灵活有效的水电站调节手段。
发电机组一次调频原理及试验发电机组一次调频是指电力系统中的发电机组通过调整发电机的机械负荷来实现对电网频率的调节。
调频是电力系统中非常重要的一项运行控制手段,它能够保持电网的频率稳定,确保电力负荷和供给的平衡。
在电力系统中,频率的稳定是保证电力供应安全可靠的关键。
一次调频的原理是通过调整发电机组的机械负荷来调节机械功率的输出,从而影响发电机的转速,进而改变发电机的电频。
当电网负荷增加时,发电机组的机械负荷将增加,机械功率输出增加,发电机转速下降,电频降低。
相反,当电网负荷减少时,发电机组的机械负荷将减少,机械功率输出减少,发电机转速上升,电频增加。
为了实现一次调频,发电机组需要与电力系统中的调频控制系统进行通信。
调频控制系统通过测量电网频率的变化,并与发电机组进行通信,以调整发电机组的机械负荷。
当电网频率偏离设定值时,调频控制系统将发送信号给发电机组,要求其调整机械负荷,使发电机组的输出功率发生变化,从而调整电网频率。
为了验证发电机组一次调频的效果,可以进行一次调频试验。
试验时,可以通过改变电网负荷来模拟实际运行中的负荷变化。
首先,设定一个目标频率,然后通过增加或减少负荷,使电网频率偏离目标频率。
同时,监测发电机组的机械负荷和电频的变化。
在调频控制系统的控制下,发电机组应根据电网频率的变化,调整机械负荷,使电频逐渐接近目标频率。
通过一次调频试验,可以验证发电机组一次调频的可靠性和稳定性。
试验结果应该能够表明发电机组能够根据电网频率的变化,及时调整机械负荷,以保持电网频率的稳定。
这对于电力系统的正常运行和电力供应的可靠性至关重要。
发电机组一次调频是电力系统中保持电网频率稳定的重要手段之一。
通过调整发电机组的机械负荷,可以实现对电网频率的调节。
一次调频的原理是通过调整发电机组的机械负荷来改变发电机的转速,进而调整电频。
通过一次调频试验,可以验证发电机组一次调频的效果和可靠性。
发电机组一次调频的正常运行对于电力系统的稳定运行和电力供应的可靠性至关重要。
关于一次调频(PFR)的技术说明北京中水科水电科技开发有限公司中国水利水电科学研究院自动化所2011年10月关于一次调频(PFR)的技术说明1一次调频基本问题的回顾控制电力系统频率的措施有:一次调频、二次调频,高频切机、低频减载、低频自启动等,其中高频切机、低频减载、低频自启动属于电力系统频率异常时的控制措施。
电力系统的一次调频(primary frequency regulation,PFR)指利用系统固有的负荷频率特性,以及发电机组调节系统的作用,来阻止系统频率偏离标准的调节方式。
电力系统的一次调频包括电力系统负荷对频率的一次调节和发电机组的一次调频,对电力系统控制而言,频率的一次调节主要指由发电机组实现的一次调频。
电力系统的二次调频主要指根据系统频率的变化情况,通过改变发电机组调差特性曲线的位置来改变机组有功功率,弥补由于电力系统一次调频存在的频率偏差,将系统频率稳定在允许的范围内,实现频率的无差调节。
目前,电力系统的二次调频一般是通过AGC(Automatic Generation Control,自动发电控制)或调度指令实现的,系统负荷的增减基本上主要由调频机组或调频电厂承担。
高频切机指在频率升高到一定程度时,停下部分机组。
低频减载(under frequency load shedding,UFLS)指在频率降低到一定程度时,按事故限电序位表切除部分负荷。
我国电力系统的低频减载有两类:一类快速动作或带短延时动作,按频率分为若干级,其作用是为了防止频率严重下降,通常称为基本级;另一类带较长延时(10~30 s)动作,但动作频率较高,其作用是为了防止在基本级动作后频率仍停留在某一较低值而不能恢复,通常称恢复级或特殊级。
低频自启动指在频率降低到一定程度时,开出备用机组增加有功功率。
低频自启动机组一般为水轮发电机组,在频率降低时,以自同步方式快速并入电网带负荷,或者将处于调相状态的水轮发电机组迅速转入发电状态带负荷,作为恢复系统频率的措施。
机组一次调频技术第一节机组一次调频基本概念一、转速不等率转速不等率是指机组在控制系统给定值不变的情况下,机组功率由零至额定值对应的转速变化量(Δn )与额定转速(n 0)的比值,通常以百分数形式表示。
%100*0nn ∆=δ对承担基本负荷的机组,一般取其不等率大一些,以希望电网周波的变化对其功率的影响要小,保证机组在经济工况下长期运行;对承担尖峰负荷的机组,则不等率要小一些,在电网周波变化后希望多分担一点变动负荷。
二、功率补偿量机组一次调频的功率补偿量(ΔP):是由机组转速不等率δ和电网频率偏差(可转换为转速偏差Δn )计算出来的,公式如下:式中0n 为额定转速,N P 为机组的额定功率。
例如: 额定容量为 N P 、转速不等率为5%的机组,当转速偏差为Δn =-6转(电网频率偏差为Δf =-0.10HZ )时,该机组一次调频的功率补偿量ΔP :N N N P P P p %4*04.0)*%5%100*30006(==--=∆NP nn p *%100*0δ∆-=∆三、迟缓率机组的迟缓率:是指由于调速器、传动放大机构和配汽机构部件有磨擦、间隙等原因使输入信息与输出信息之间存在的迟缓现象,这种迟缓现象作用于控制系统使在一定的转速变化范围Δn ,机组功率不变。
迟缓率ε的计算公式如下:ε=(Δn/ 0n )*100% 式中0n 为额定转速。
四、调频死区机组一次调频频率死区是指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区。
为了在电网频率变化较小的情况下提高机组稳定性,一般在电调系统设置有频率死区。
五、响应滞后时间电网频率变化达到一次调频动作值到机组负荷开始变化所需的时间为一次调频负荷响应滞后时间,应小于3秒。
六、稳定时间机组参与一次调频过程中,在电网频率稳定后,机组负荷达到稳定所需时间为一次调频稳定时间,应小于1min ,机组协调系统或自动发电(AGC )运行时,应剔除负荷指令变化的因素。
第二节 机组一次调频特性一次调频特性是汽轮发电机组并网运行的基本特性之一,它是指电网的频率发生变化后,机组在控制系统的作用下自动地增加(电网频率下降时)或减小(电网频率升高时)自身的功率,从而限制电网频率变化的特性。
机组一次调频技术第一节机组一次调频基本概念一、转速不等率转速不等率是指机组在控制系统给定值不变的情况下,机组功率由零至额定值对应的转速变化量(Δn )与额定转速(n 0)的比值,通常以百分数形式表示。
%100*0n n ∆=δ 对承担基本负荷的机组,一般取其不等率大一些,以希望电网周波的变化对其功率的影响要小,保证机组在经济工况下长期运行;对承担尖峰负荷的机组,则不等率要小一些,在电网周波变化后希望多分担一点变动负荷。
二、功率补偿量机组一次调频的功率补偿量(ΔP):是由机组转速不等率δ和电网频率偏差(可转换为转速偏差Δn )计算出来的,公式如下:式中0n 为额定转速,N P 为机组的额定功率。
例如: 额定容量为 N P 、转速不等率为5%的机组,当转速偏差为Δn =-6转(电网频率偏差为Δf =-0.10HZ )时,该机组一次调频的功率补偿量ΔP :N N N P P P p %4*04.0)*%5%100*30006(==--=∆ 三、迟缓率机组的迟缓率:是指由于调速器、传动放大机构和配汽机构部件有磨擦、间隙等原因使输入信息与输出信息之间存在的迟缓现象,这种迟缓现象作用于控制系统使在一定的转速变化范围Δn ,机组功率不变。
迟缓率ε的计算公式如下:ε=(Δn/ 0n )*100% 式中0n 为额定转速。
N P n n p *%100*0δ∆-=∆四、调频死区机组一次调频频率死区是指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区。
为了在电网频率变化较小的情况下提高机组稳定性,一般在电调系统设置有频率死区。
五、响应滞后时间电网频率变化达到一次调频动作值到机组负荷开始变化所需的时间为一次调频负荷响应滞后时间,应小于3秒。
六、稳定时间机组参与一次调频过程中,在电网频率稳定后,机组负荷达到稳定所需时间为一次调频稳定时间,应小于1min,机组协调系统或自动发电(AGC)运行时,应剔除负荷指令变化的因素。
第二节机组一次调频特性一次调频特性是汽轮发电机组并网运行的基本特性之一,它是指电网的频率发生变化后,机组在控制系统的作用下自动地增加(电网频率下降时)或减小(电网频率升高时)自身的功率,从而限制电网频率变化的特性。
传统的一次调频特性定义为静态时汽轮机与其转速之间的关系曲线,又称为汽轮机控制系统的静态特性,如图1所示。
实际的静态特性曲线由于系统各组成部分的特性中存在迟缓率,往往分上行和下行两条曲线,并且是非线性的。
若电网的周波在机组静态特性的不灵敏区内变化,则机组的负荷变化是随机的。
机组调速系统的不等率代表了一次调频的基本特性,它反映了汽轮机功率变化与电网周波之间的静态关系。
由于电网周波是随时间变化的随机函数,不同频率的分量具有不同的幅值,同时汽轮机控制系统对周波变化的各频率分量的相应能力是不同的。
这是由于机组形式和负荷控制系统的不同造成的,两机组即使静态特性相同,对相同幅值、不同频率的周波变化,其功率变化也可能是不同的,这就是常说的机组负荷适应性不同,也就是一次调频的动态特性不同。
典型控制系统的一次调频动态特性分为:(1)纯转速控制系统:在电网周波降低要求机组负荷立即增加时,使高调门动态过开到一个较大的数值,然后关小到与要求功率相适应的稳态值,用高压缸多进的蒸汽量所发出的功率来补偿中、低压缸功率增加的滞后,以使机组整个功率的增加接近于非再热机组的特性。
(2)功频系统:当电网周波突然降低,需要增加机组功率时,高压控制阀在开始阶段增加的开度为正常应增加开度的两倍,其后随着功率的增加减小到正常开度,由此补偿中、低压缸的功率滞后,提高再热机组的一次调频能力。
(3)准恒功率系统:该系统适应于带基本负荷的机组,对周期较长的电网周波变化,机组的功率几乎保持不变,在高频段,一次调频作用取得主导地位,表现为纯转速系统特性,这样既可利用汽包锅炉的蓄热参与短期的一次调频,又可避免对锅炉产生较大的扰动,保证机组在经济负荷下长期运行。
第三节机组一次调频方案设计在机组水平达到一定的自动化水平后,整个机组实现了协调,机组的负荷受电网或运行人员的,一次调频功能作为事故处理手段应该建立在机组协调的基础之上,同时兼顾锅炉和汽机。
为保证机组一次调频功能的完整性,要求在机组不在协调状态下,DEH单独也能完成一次调频功能。
一、DEH调频方案1.方案A图8-2 DEH系统一次调频功能(方案A)一次调频作为功率指令的校正信号加入到PID的设定值端,通过PID运行,相应地控制汽轮机调门保证机组实际负荷等于经校正后的功率指令。
频率偏差与机组负荷变化成一定关系,在机组运行的任何工况下,一定的频率偏差理论上产生同样幅度、速率的负荷变化,有利于二次调频功能的运行。
这是该方案的优点。
缺点是由于作为定值校正信号,使得此种方式必须在系统功率回路投入的情况下才能起作用;当汽轮机调门从DEH(LOCAL方式)切换为MCS(REMOTE方式)后,DEH侧功率回路退出运行,也就是此种方式的一次调频功能被禁止投运;由于经过控制器,一次调频功能的响应时间受控制器的参数。
2.方案B一次调频作为功率控制器输出指令的校正信号,经校正后的指令直接输出到阀门管理程序,保证机组调门开度指令(指汽轮机的流量指令)等于经一次调频校正后的指令输出。
图8-3 DEH系统一次调频功能(方案B)3.方案C图8-4 DEH系统一次调频功能(方案C)这种方案的优点是①一次调频功能可以在功率回路解除的情况下正常投运;并且当汽轮机调门从DEH系统切换为MCS系统后,DEH侧的一次调频功能仍可以起作用;②由于不经过控制器,一次调频功能的响应速度很快,基本上没有任何延时。
缺点是因为频率偏差与机组调门流量指令(线性化校正的开度指令)成一定关系,在机组运行的任何情况下,一定的频率偏差产生同样幅度、速率的开度变化。
但是对应于机组负荷而言,在机组运行的不同情况下,一定的频率偏差会产生不同幅度、速率的实际功率变化,不利于二次调频功能对对象的性能把握。
结合A、B两种方案的优点,功率回路投入时同方案A,功率回路解除时同方案B,在任何运行方式下均能投运一次调频功能。
二、DCS系统的调频方案1.方案A图8-5 DCS系统一次调频功能(方案A和B)频率校正信号加在经速率限制后的功率指令上后作为设定值输入到PID控制器的SP 端。
优点是频率或转速的偏差与机组负荷变化成一定关系。
在机组运行的任何情况下,一定的频率(或转速)偏差理论上产生同样幅度、速率的负荷变化。
有利于二次调频功能的运行。
缺点是由于作为设定值的校正信号,使得一次调频功能必须在MCS系统的PID回路投入的情况下才能起作用。
当MCS系统由于某种本身原因没投功率回路时,一次调频功能不能投运。
由于经过控制器,一次调频功能的响应时间受控制器的参数。
2. 方案B频率校正信号直接加在功率指令上后再经速率限制作为设定值输入到PID控制器的SP 端。
这种方式一般来说没有可取之处。
速率限制在校正运算的后面,也就是说,当机组稳定运行,AGC或MCS指令没有变化时,在速率限制的范围内一次调频功能可以起作用。
当机组正处于变负荷阶段(机组投运AGC后经常会出现),同方向(加负荷过程中频率偏低或者减负荷过程中频率高)的一次调频功能就被禁止了。
三、一次调频运行方式通过对DEH、MCS各种一次调频的分析,合理的一次调频方法应由MCS系统的频率校正(调频)功能及DEH系统的调频功能两部分一起作用来完成。
系统因此衍生出几种调频方式:(1) DEH系统手动或阀位方式时的DEH一次调频功能。
优点是负荷响应速度很快,但由于非线性的阀门流量特性及不同参数运行的工况,静态上不能准确地达到参数指标的幅度要求。
(2) DEH系统功率回路自动方式时的DEH频率校正(调频)功能。
优点是负荷响应速度快,静态上也可以达到参数指标的幅度要求,但该状态不能参加机组的MCS及AGC控制。
(3) 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(1)。
(4) DEH系统在遥控方式,汽机主控在调功方式时的MCS频率校正(调频)功能。
优点是可以达到参数指标的幅度要求,但负荷响应速度慢。
(5) AGC方式时MCS频率校正(调频)功能。
此时相当于方式(4)。
由于MCS频率校正功能要通过PID实现,如果机组调频速度不能满足要求,则在方式(4)和方式(5)时要结合方式(1)的DEH一次调频功能,以提高调频的响应速度,同时又保证参数指标的幅度要求。
值得说明的是机组在AGC或MCS工况时,为了快速响应调度负荷,基本不使用汽机主控调压方式,故该方式下一次调频功能暂不要求。
第四节机组一次调频对燃烧系统的影响及常用措施采用上述一次调频方案后,在电网频率超出设定的动作死区后,汽机调门快速动作,能够满足电网对机组负荷的需要。
但在机组燃料投入自动的情况下,由于调门动作引起的燃料和机前压力变化,会引起燃料发生较大的变化,如果有微分环节影响就更加明显,严重情况下会造成锅炉燃烧不稳定造成灭火停机,不但不能帮助电网频率调整还会给电网造成更大的波动,影响电网安全,同时也给机组带来巨大损失。
鉴于一次调频功能是机组响应电网短时间内负荷需要,只需要利用锅炉蓄热的思想,考虑在燃烧系统中增加功能,使燃料在一次调频动作时使燃料保持不变或限制燃料的变化速度,稳定机组燃烧保证安全运行。
一、一次调频动作时燃料保持首先(通过一次调频负荷补偿函数输出的应该补偿的负荷量)判断机组一次调频是否进入实际动作区,利用该信号将燃料器切换为保持或跟踪状态,保持一段时间后恢复正常工作,为保证燃料器正常工作,保持时间的长短主要依据调门剧烈动作的时间,只要汽轮机调门的动作对燃料的影响不大时,就可以恢复正常控制。
具体逻辑图如图8-6所示。
二、燃料量指令的速率限制由于各电厂采用机炉协调方案不同,可以在燃料前馈目标负荷指令上增加速率限制,或者直接在燃料器的输出端增加速率限制,限制速率的设定既要保证燃料器的正常调整时不造成信号卡涩,又能保证一次调频动作时燃料波动不至于影响燃烧稳定。
图8-6 一次调频动作燃烧保持逻辑三、各子系统强制切手动条件修改在系统的设计过程中一般都有偏差大、执行器位置偏差大等切手动条件,保证在品质差或执行器出现问题时,强制切换到手动运行状态,以保证系统和设备的安全。
但在一次调频情况下,由于汽轮机调门动作迅速,会造成主汽压力出现短时间波动变大,汽包水位也可能由于虚假水位现象出现大幅波动,燃烧、炉膛压力、送风等由于燃料变化造成偏差大,为保证这些机组主要系统的正常运行,考虑一次调频动作需要适当放宽切手动偏差,以保证一次调频和正常控制作用正常动作。
四、一次调频动作范围设置为保证协调正常运行和燃烧稳定,一次调频需要设置上、下负荷限制,超出设定的动作范围,一次调频不动作。