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14第43卷 第S2期2020年12月Vol.43 No.S2Dec.2020水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station0 引言浙江仙居抽水蓄能电站安装 4 台375 MW抽水蓄能机组，总装机容量为1 500 MW，年平均发电量为25.125亿kW·h，年平均抽水电量为32.63亿 kW·h。
水泵水轮机为立轴、单级、混流可逆形式，额定水头 447.0 m，额定转速 375 r/min。
仙居电站一次调频的控制由调速器实现，该设备为TC1703XL 型调速器系统，主要包括调速器控制单元、转速信号器、电源供给单元及触摸屏等部分，配置有冗余CPU，出现主CPU故障时能自动无干扰的切换到备用CPU运行，有效保证一次调频等功能。
随着国家工业、经济的不断增强，电网容量也随之变大，电网频率波动相对较小。
当频率波动时，为保证电网频率稳定，需要机组及时启动一次调频并有效补充或消耗功率。
但随着我国抽水蓄能机组单机容量的不断增大，机组转动惯量增大，导致机组一次调频的效果不甚理想，特别是在电网频率变化较小、时间较短时。
1 抽水蓄能机组一次调频功能介绍1.1 一次调频逻辑介绍仙居抽蓄机组一次调频仅当机组在功率模式或开度模式下投入。
机组频率（电网频率）超过人工失灵死区（0.05 Hz）时，即当所测量频率小于49.95 Hz 或大于50.05 Hz，一次调频功能被激活。
设机端频率为50.10 Hz，此时超过频率死区0.05 Hz，即超0.1 %，调速器的B p设为4%，此时调速器的功率设定值应在原功率设定值基础上变化0.1%/4%，即变化2.5%，当机组此时按照设定375 MW功率运行时，一次调频动作相应减少2.5%×375 MW=9.375 MW。
在开度模式下，此刻则将减少导叶开度2.5%。
同时，一次调频调节值为±37.5 MW或±10%导叶开度。
恰甫其海水电站机组一次调频功能优化与改进肖云亚【摘要】恰甫其海水电站按照行业规程及电网的要求,对机组一次调频功能存在的问题进行核查,并针对问题进行了优化与改进,达到了规程和电网的要求,使恰甫其海水电站在西北电网两个细则考核中一次调频免受考核.【期刊名称】《水电站机电技术》【年(卷),期】2016(039)007【总页数】3页(P38-40)【关键词】一次调频;优化与改进【作者】肖云亚【作者单位】新疆伊犁河流域开发建设管理局,新疆伊宁835400【正文语种】中文【中图分类】TV736电力系统运行的主要任务之一就是对频率进行监视和控制，使其维持在50 Hz附近的一个允许范围内。
机组一次调频是稳定电网频率最有效且最快的措施，新疆电网随着大机组、风电、光伏等电源的不断接入，使得电网频率控制问题更加突出。
为此，2014～2015年新疆电网调度控制中心（以下简称“省调”）相继下发了多个关于开展一次调频核查与整改的通知文件，恰甫其海水电站针对文件的各项要求进行了对照核查，并对相关问题进行了整改优化。
恰甫其海水电站位于伊犁州巩留县境内特克斯河干流上，电站总装机容量320MW，单机容量80 MW，属大中型电站，在新疆电网主要承担基荷、调峰、调频和事故备用的任务，电站于2006年建成投产，2007年6月并入新疆主网运行。
电站机组调速器系统选用武汉事达电气有限公司生产的DFWT-100-4.0型微机伺服电机调速器，电站机组于2008年8月委托新疆电科院完成一次调频性能测试试验，电站机组与调速器自投运至今，运行正常稳定，未进行技术改造。
2014年，新疆省调相继下发了《关于开展新疆电网机组一次调频、AGC自查工作的通知》（新省调度字第［2014］32号）、《关于持续做好一次调频整改工作的通知》（新省调调字第［2014］57号），按照省调通知要求，恰甫其海水电站对各台机组一次调频参数、信号上传和与AGC功能调功配合等进行了逐一核查。
机组一次调频功能的研究与实现随着机组容量的不断增加和市场经济的进一步深入，电网的供电质量要求也越来越高，要求电网频率非常稳定，满足各用户的要求。
随着计算机技术的应用，机组DEH由原来的液调方式改为电调方式，一次调频功能也由电调实现，虽然机组协调、AGC等功能投入运行，但由于一次调频功能一般为运行人员控制它的投切，致使大部分机组未投入，造成电网频率频繁超限。
2002年4月29日青岛会议后，我省开始一次调频功能的恢复工作，6月3日青岛电厂＃2机组率先进行了一次调频试验，到现在为止，大部分电厂已经投入了一次调频功能，但也有部分电厂还没有完成该功能的恢复工作。
1.基本思想一次调频功能是在电网由于机组或其他原因造成电网频率超限的情况下，单元机组利用锅炉蓄能，快速增减负荷，以弥补电网负荷缺口，保证电网安全、稳定。
2.名次解释a)电网频率特性电网频率是一个频繁变化的参数，也是电网运行的重要监视参数。
主要包括三部分：低频区为每天根据用户的生活习惯和作息时间而变化的部分，由计划运行的机组根据电网预测分配负荷，使系统负荷在发电机组之间实现经济分配；高频区是由于用电负荷较小随机变化而造成的，由AGC 功能随时完成调整；另外是由于系统内机组跳闸或大用户发生跳闸时，电网频率发生瞬间变化，一般变化幅度较大，变化周期在10秒到2～3分钟之间，要求网上机组的负荷能够在允许的范围内快速地调整，以弥补网上的负荷缺口，保证电网频率的稳定，这就是一次调频功能要完成的任务。
在液调机组中由液压系统的同步器根据机组的转速直接反应，为进一步提高机组的可控性和控制精度，现在的机组普遍采用电调系统，控制精度明显提高，机组的协调控制也具备了条件，其中一次调频作为DEH 系统软件部分的一个功能之一，在前一段时间内被大家忽略一直未投入运行，造成电网频率频繁超限。
b) 转速不等率机组转速不等率(δ)：是指机组调节系统给定值不变的情况下，机组功率由0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。
一次调频现状及存在问题分析摘要：频率质量是电力系统运行的重要指标之一，发电机组的一次调频性能对维持电网频率稳定至关重要。
本文简要介绍了发电机组一次调频的作用和原理，我国电网投入一次调频的情况及目前存在的问题。
关键词：频率，一次调频，电网0前言随着国民经济的蓬勃发展，电网负荷急剧加大，特别是冲击性、非线性负荷的不断增长，使电网频率降低，电压波形畸变，电压波动、闪变和三相不平衡等电能质量问题日益突出，直接影响到电能的质量。
我国电力颁发的《电力系统调度管理规程》中明确规定系统频率标准为50Hz，偏差不得超过士0.2Hz。
频率超过允许范围都会影响电力系统、发电机组和用户的安全和经济效益。
因此，投入大机组的一次调频功能，提高电网负荷变化时的频率响应能力，保持系统频率在允许范围之内，确保高质量的电力供应是非常重要的。
1.一次调频原理及有关参数一次调频功能主要是根据电网频率的变化，按照一次调频预定的曲线，对机组负荷进行调整，其核心是在电网负荷发生变化的时候，利用锅炉蓄能，根据转速变化调整汽机功率，以达到在有限功率变化的前提下实现功率与负荷平衡[2]。
一次调频的主要技术参数如下：1.1.转速不等率：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。
1.2.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调节系统使在一定的转速变化范围Δn，机组功率不变。
迟缓率ε的计算如公式（2）：1.3.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。
1.4.一次调频动态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，它是指电网负荷变化引起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或减小自身的功率，从而限制电网频率变化的特性。
大型水电站调速器控制系统功能优化与应用摘要：近年来，我国的水电站工程建设有了很大进展，水电站的调速器有了很大进展。
自动化元件的可靠性决定了调速器控制系统能否长期安全稳定运行，行业内曾发生多起因导叶位移传感器松动、故障引起负荷波动的不安全事件，提升调速器外围自动化元件的可靠性对于保障机组安全稳定运行至关重要。
本文详细介绍了降低大型水电站调速器控制系统自动化元件故障率采取的实际做法，经运行观察取得了一定的效果。
本文首先分析调速器主配压阀简介，其次探讨调速器系统存在的隐患，最后就水电站调速器控制系统功能优化的应用实践进行研究，希望能够为同行提供借鉴意义。
关键词：调速器控制系统;自动化元件;稳定运行引言液压随动系统为典型的串级负反馈控制回路，该回路由PLC控制器信号、伺服比例阀、主配压阀、接力器和相应的位置传感器组成。
串级控制回路分成主环和副环，主环为开度位置控制环，副环为主配位置控制环。
其中伺服比例阀完成电气信号至机械液压信号的转换，主配位置反馈传感器完成机械液压信号至电气信号的转换。
1调速器主配压阀简介调速主配压阀调节系统主要包括主配压阀（MDV1150）、两个伺服比例阀(SV1和SV2)、切换阀（10EM1）、纯手动切换阀（10EM2）、纯手动增减阀（10HM1和10HM2）、液控换向阀（10HV1）、机械手动先导阀（10HV2）、急停先导阀（10HV3）、紧急停机阀（10EM3、10EM4、10EM5、10HV4）。
该系统采用双伺服比例阀，实现冗余控制，提高了系统的可靠性；利用主配压阀的复中功能实现了调速系统机械纯手动操作；系统配有得电动作的紧急停机电磁阀和掉电动作自关闭导叶的两种紧急停机方式，提高可靠性且满足系统失电自动关闭导叶停机的功能。
系统采用南瑞MDV1150立式主配，主阀芯两端油盘面积不相等，常通压力油的恒压腔面积小，通伺服比例阀控制油的控制腔面积大。
主配动作调节导叶控制油路大小，主配开度对时间的积分量对应导叶开度变化量，主配开度不直接对应当前导叶开度。
水电机组一次调频控制系统及完善研究发表时间：2018-12-06T22:17:39.670Z 来源：《电力设备》2018年第22期作者：罗正锋[导读] 【摘要】一次调控是电力系统频率稳定的重要途径之一。
(金安桥水电站有限公司 674100)【摘要】一次调控是电力系统频率稳定的重要途径之一。
以现阶段电力系统运行情况为基础，结合近年来水电机组应用特点，明确新时代发展背景下对电力系统发展提出的要求，深层探索水电机组一次调节控制系统的完善，以及为水电机组一次调频控制系统的应用提供更多决策依据。
关键词：水电机组；一次调频；控制系统；完善在社会经济不断发展，科技技术持续创新的背景下，我国先后提出了“西电东送”、“南北互供”及“全国联网”等工程，并对一次调频考核指数提出了完善，出台了《同步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导则》，这对水电厂发展而言具有积极作用。
下面对水电机组一次调频控制系统及完善进行深层探索。
1.分析水电机组一次调频控制系统在以往发展过程中的机械液压型调速器只有频率调节一种形式，单机运转或并入大电网前调速器自动调节机组频率，在这之后可以起到一次调频作用，且不能用人为切除，这样有效控制了电网频率的波动。
而随着近十多年的发展，促使水轮机调节理论和技术变得越来越完善，微机调速器展现出的性能得到了有效提升，相对的功能也得到优化，除了频率控制模式外，结合运行需求还要增加开度、水位、流量及功率等控制模式。
因为各种控制方式的最终目标存在差异，这就要求调速器在多种控制模式下做好对应的协调工作。
不管是调速器工作在哪种形势下，都要以不影响机组一次调频功能的正常发挥为基础进行操作【1】。
如下图所示，其展现了当前应用最多的典型微机调速器构成的水轮发电机组控制系统框图。
机组在并网前空载工作的状态下，调速器依据频率控制模式进行工作，频率人工死区Ef=0，给定值是电网频率fn，机组频率fg跟踪电网频率有助于增加并网的速度。
基于大型水力发电机组的一次调频分析摘要：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。
水电站一次调频协调控制优化摘要：改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，国民经济也处于高速发展之中，经济的发展加大了资源的需求量，这也就在无形中加大了环境的压力。
水电站的建设就是缓解资源压力的一种有效方式，为了保障水电站的运行效率，相关行业还有很多复杂的工作有待推进，特别是水电站的日常管理工作。
水电站一次调频协调控制工作就是水电站中的重要工作，为了促进我国水电站行业的长远发展，强化这项管理工作很有必要，本文结合我国水电站的相关实际情况，对如何实现这项工作的优化提出了自己的看法，仅供参考。
关键词：水电站；一次调频；控制优化引言：作为水电站日常管理中的重要组成部分，调频控制工作与水电站的工作效率有着紧密联系，但是结合我国当前水电站一次调频协调控制工作的实际情况来看，还存在很多问题，主要表现为控制实现方案比较混乱，容易出现一次调频动作闭锁AGC功能，一次调频工作过量等问题，出现这些问题的原因比较多样，譬如水电机组控制功能不规范，监控系统和调速系统不符合相关标准等等，由于事关水电站的长远发展，所以对相关工作进行强化很有必要，行业要在研究水电机组功频控制技术的基础上，强化对一次调频控制工作的控制，为水电行业的长远发展注入源源不断的动力。
一、水电机组主要功频控制方案我国的水电站行业经历了比较长的发展时间，在发展的过程中积累了大量的经验和教训，这些经验和教训为我国水电站的日常管理工作创造了巨大的便利。
目前我国的水电机组大部分都已经实现了水电机组并网，水电机组的功率和频率调节主要是通过计算机监控系统和调速器完成，按照相关协调控制方式不同，可以将功频控制方案分为两种形式：首先就是开度反馈方式，这种控制方案在水电机组的功频控制工作中应用比较多，也是最为常见的一种控制方式，主要是通过控制来实现功频控制的目的，控制器大部分情况下都分布在监控系统，调频功能主要是通过脉冲调节的方式来实现，当然，为了适应水电站之间的差异性，也有很少一部分功率控制器在调速器内，将这两种调频功能实现方式进行对比，能够发现这两种控制方式在本质上相同，只是控制功能的分布位置存在一定差异，为了保障开度反馈控制工作的效率和质量，大部分开度反馈工作中都设置了一定的切换开关，这些开关能在协调控制工作中发挥重要的导向作用，并且针对性比较强，不同开关位置都代表了不同的水电机组。
拉西瓦水电站一次调频和AGC分析和建议2019年3月彭维新拉西瓦水电站一次调频和AGC分析和建议一、一次调频工作建议：1、首先：1.1、向调度申请，调整调度侧PMU系统机组有功负荷最低限制为2万。
1.2、通过逻辑闭锁或更换抗干扰精度高的机组有功变送器，解决机组停机状态，调度侧RTU机组有功数据在变化，PMU有功数据不变，调度侧用RTU数据评价机组一次调频性能。
2、其次：2.1、关注PMU设备要运行正常，同时数据质量要好，能够准确反映机组一次调频性能。
2.2、关注定子接地保护在机端产生电压（相电压大概为46V）对机组调速系统测频和有功以及PMU交流采样和计算环节的影响。
2.3、对监控系统AGC与一次调频协调关系进一步优化，考虑到机组由于临近机组负荷调节可能会造成尾水调压井压力波动引起未调节机组功率波动，超出死区范围，监控系统有功闭环会投入将功率拉回死区范围之内，如果此时一次调频动作原有逻辑是监控会发脉冲进行负荷的调节，可能会与一次调频冲突，建议修改逻辑。
改为在没有新的AGC指令下监控收到一次调频动作信号后暂时闭锁负荷增减，当有新的调度AGC指令执行新的AGC指令。
2.4、关注拉西瓦水电站接力器与控制环连板缺陷对一次调频响应的影响。
二、AGC工作建议：1、向调度申请，AGC调节下限为2万，AGC调节死区为2万以上（目前为1.05万）。
2、有功功率交流采样存在明显的“平台”现象，影响数据的考核，建议将交流采样全部更换为变送器。
3、向调度申请，不同的机组容量AGC指令调节量不同，拉西瓦水电站调节量应大一些，有利于机组调节速率等技术指标。
4、关注拉西瓦水电站接力器与控制环连板缺陷对AGC 调节性能的影响。
三、机组一次调频的分析：1、当机组有功在2万时，系统频率高于0.05Hz,机组还要降低负荷，但机组最低负荷为2万，机组有功已无下降空间，造成积分电量明显不够；并且受制于三机一个调压井的条件，机组有功波动较大，机组有功不调节时，有功向正向和反向进行波动，会造成一次调频积分电量为负。
一次调频与水轮发电机组运行状况的分析摘要：一次调频对电网侧保证电网安全稳定运行的作用是非常重要的，而在电厂侧由于一次调频的投入，负荷将变动频繁，造成一些部件来回多次运动，将造成部分设备的疲劳损坏，严重时可能引发重大设备事故。
针对水轮发电机组在一次调频时的运行状况，可从管理角度、维修角度和运行角度采取行之有效的措施，减小危害。
关键词：一次调频管理维修运行随着科学技术的飞速发展，电力系统已经进入了大电网、超高压的时代，对频率、电压的要求越来越高，一个微小的偏差可能引起电网崩溃，造成严重的经济损失，对社会带来严重危害。
一次调频是指当电网频率偏移额定值时，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）以便电网频率迅速回到额定值范围的特性。
所以为了确保电网的安全稳定运行，电网公司要求，新入网的电厂必须具备一次调频功能，已投入运行的电厂单机容量达到10MW的机组必须进行调试和参数更改，使其具备一次调频功能。
一次调频对电网侧保证电网安全稳定运行的作用是非常重要的，而在电厂侧由于一次调频的投入，负荷将变动频繁，造成一些部件来回多次运动，将造成部分设备的疲劳损坏，严重使可能引发重大设备事故。
据调查，负荷的频繁调整，在一些电厂曾出现以下情况：调速器钢丝绳拉断，造成机组停机；导叶接力器推拉杆并帽螺丝松动，引起变位，造成停机时导叶不能关完；双连臂定位销跳出、剪断销跳出；轴承温度升高，油盆垫子损坏，油盆漏油增大；机组振动增大，电刷磨损严重，一些固定螺丝松动；导叶接力器密封圈磨损，出现浸油；调速器油泵启动频繁，接触器烧坏。
运行方式有了历史性的转变，电厂和电网必须共同承担社会责任，确保电网的安全稳定运行。
一次调频投入，负荷小范围内频繁调整。
据电厂统计，一天内明显负荷调整100多次，负荷曲线极不规则，同一负荷曲线极不平滑。
由于有些电厂机组部分主辅设备已达到使用寿命，检修人员技术有限，检修、安装工艺存在差异，影响设备在特殊运行方式下的安全、稳定运行。
