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水轮机调节系统一次调频特性仿真魏守平一．水轮机调节系统机组一次调频特性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而引起的。
负荷的用电功率是经常在变化的，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。
电网频率控制的手段有：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。
我们所说的“水轮机调节系统机组一次调频特性”是指，水轮机调节系统的被控制系统并入大电网运行，当大电网频率变化超过微机调速器设定的频率(转速)死区时，水轮机调节系统进行自动调节的动态特性。
通过水轮发电机组调节系统的自身负荷-频率静态和动态特性对电网的控制，通常称之为一次调频，调速器的输入量是电网频率f n，一次调频是由水轮机调速器的电网频率f n和机组功率P的静态特性f n=f(P)和调速器PID调节特性来实现的；完成电网二次调频的电网AGC 系统，则是从电网的宏观控制上、经济运行及电网交换功率控制等因素上，向有关水电和火电机组调速系统下达相应机组的目标（计划）功率值P c，从而实现电网范围内的功率/频率控制（LFC），调速器的输入量是被控机组功率设定值P c。
对接力器运动过程中起到速率限制的接力器开启时间T g和接力器关闭时间T f、对接力器运动过程中起到极端位置限制的接力器完全开启位置(y=1.0)和接力器完全关闭位置(y=0)等，是接力器运动过程中的主要非线性因素。
如果按照水轮机调节系统运行和试验中的动态过程中，接力器运动是否进入了上述接力器的非线性区域，来划分水轮机调节系统动态过程特征，我们可以将水轮机调节系统运行和试验中的动态过程划分为大波动(大扰动)和小波动(小扰动)动态过程。
水轮发电机组一次调频试验及控制策略【摘要】本文介绍了水轮发电机组的一次调频试验方案及控制策略，分析了影响一次调频效果的相关因素。
【关键词】调速系统，频差，一次调频1、引言机组并入电网运行，各机组发出的有功功率与系统负荷相等。
当电网所需负荷发生变动，而各机组负荷不变，电网变化的负荷将引起电网内机组转速的变化，即电网的频率将发生改变。
当电网负荷变化超过一定范围，电网频率偏差值将大于机组一次调频死区，电网中投入一次调频功能的机组将动作，以减小电网频率偏差。
2、机组一次调频的必要性发电机组一次调频功能对电网供电质量和安全稳定运行起着至关重要的作用。
一次调频动作正确与否，对机组本身而言，只是承担了系统部分变化的负荷。
而对整个电网系统而言，却是维护系统频率稳定的重要手段。
3、水轮发电机组一次调频试验方案水轮发电机组调速系统性能的好坏主要考察调速系统的稳定性和调节动作的准确性。
稳定性是调速系统工作的基础，在机组空载及发电状态下，调速系统能保持相对稳定，机组频率或功率才能维持在一定的范围内而无波动或震荡。
调节动作的准确性则是考察调速系统在接受增减命令或频率发生变化时，调速系统能迅速而准确的达到调节目标值。
调节过程允许存在波动，但调节时间和目标值必须满足要求。
一次调频试验就是为了验证调速系统的调节性能。
3.1一次调频试验仪器一次调频试验的主要试验仪器为一台调速器测试仪器、一台装有测试软件的电脑及一些信号连接线。
调速测试仪应具备模拟量及开关量采集模块，并能输出50Hz频率，精度达到0.001Hz。
测试软件能采集录制导叶开度、机组功率及一次调频动作信号曲线，并能精确测量一次调频响应滞后时间。
3.2接线及信号处理调速器功率信号、开度信号接入调速器测试仪器的模拟量输入端子，一次调频动作信号接入仪器的开关量输入端子，仪器频率输出50Hz信号经过空开接入调速器残压输入端，空开处于断开状态。
待机组开机至发电态，解开机组原残压接线，合上空开。
水轮机调节系统一次调频特性仿真魏守平一．水轮机调节系统机组一次调频特性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而引起的。
负荷的用电功率是经常在变化的，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。
电网频率控制的手段有：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。
我们所说的“水轮机调节系统机组一次调频特性”是指，水轮机调节系统的被控制系统并入大电网运行，当大电网频率变化超过微机调速器设定的频率(转速)死区时，水轮机调节系统进行自动调节的动态特性。
通过水轮发电机组调节系统的自身负荷-频率静态和动态特性对电网的控制，通常称之为一次调频，调速器的输入量是电网频率f n，一次调频是由水轮机调速器的电网频率f n和机组功率P的静态特性f n=f(P)和调速器PID调节特性来实现的；完成电网二次调频的电网AGC 系统，则是从电网的宏观控制上、经济运行及电网交换功率控制等因素上，向有关水电和火电机组调速系统下达相应机组的目标（计划）功率值P c，从而实现电网范围内的功率/频率控制（LFC），调速器的输入量是被控机组功率设定值P c。
对接力器运动过程中起到速率限制的接力器开启时间T g和接力器关闭时间T f、对接力器运动过程中起到极端位置限制的接力器完全开启位置(y=1.0)和接力器完全关闭位置(y=0)等，是接力器运动过程中的主要非线性因素。
如果按照水轮机调节系统运行和试验中的动态过程中，接力器运动是否进入了上述接力器的非线性区域，来划分水轮机调节系统动态过程特征，我们可以将水轮机调节系统运行和试验中的动态过程划分为大波动(大扰动)和小波动(小扰动)动态过程。
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。
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。
电网负荷频率控制仿真研究—水轮机调速器与电网负荷频率控制之二Hydro-turbine Governor and Grid Load Frequency Control魏守平Wei Shouping（华中科技大学湖北武汉430074）内容提要：在当代电力系统中，水轮机调速器已成为水轮机控制系统的控制核心。
本文叙述了水轮机调速器与电网负荷频率控制之间的关系，分析了调速器在电网一次调频、二次调频中的作用、静态特性和动态特性。
通过建模、仿真及现场试验，提出了机组并联于大电网工况的调速器PID参数整定范围和应有的机组功率控制模式。
关键词：水轮机调速器, 电网负荷频率控制, 一次调频, 二次调频Abstract:In present power system, hydro-turbine governor has become the central part ofhydro-turbine control system. This article below describes the relationship between hydro-turbine governor and grid load frequency control, analyzes the functions, static and dynamic characteristics of governor in grid primary and secondary frequency 日egulation. Through modeling, emulation and field test, bring forward the PID parameter setting range of governor that synchronize with large grid operating condition, and power control mode of unit it should have.Keywords:Hydro-terbine Governor, Load Frequency Ccontrol ,Primary Frequency Regulation , 三Secondary Frequency Regulation1.概述【1】现代水电厂和电力系统的发展，对水轮机调速器的性能及功能提出了新的和更严格的要求。
水轮机调速器功率模式下一次调频功能分析发布时间：2021-05-08T03:27:40.046Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：张朝强1 常辉1 罗克武1 杨红江1 赵勇2 初云鹏2 [导读] 一次调频是调速器系统的基本功能，对于稳定电网频率有着重要的作用。
1.天生桥一级水力发电厂贵州兴义 562400；2.南瑞集团有限公司江苏南京 211000摘要：本文介绍水轮机调速器功率模式控制和一次调频响应原理。
结合天生桥一级水电厂工程实践，分析调速器功率模式下一次调频和功率闭环相互叠加的调节效果，同时提出工程实践中应注意的问题。
关键词：功率模式；一次调频；功率反馈；调频性能Abstract：This paper introduces the principle of power mode control and primary frequency regulation response of hydraulic turbine governor. Combined with the engineering practice of Tianshengqiao-I hydropower plant, this paper analyzes the regulation effect of primary frequency regulation and power closed-loop superposition under governor power mode, and points out the problems that should be paid attention to in engineering practice. Key words：power mode; primary frequency modulation; power feedback; frequency modulation performance引言一次调频是调速器系统的基本功能，对于稳定电网频率有着重要的作用。
水轮调速器一次调频故障分析及处理发布时间：2022-07-15T09:19:39.684Z 来源：《当代电力文化》2022年3月第5期作者：关志强[导读] 水轮机调速器是水电站的重要组成部分，它的稳定运行对机组的安全、运行和经济效益都有很大的影响。
关志强新疆伊犁河流域开发建设管理局 835000摘要:水轮机调速器是水电站的重要组成部分，它的稳定运行对机组的安全、运行和经济效益都有很大的影响。
在此基础上，本文从机组运行特点、常见故障、故障成因等方面进行了归纳，并通过某电站一次调频故障为例，提出了切实可行的处理措施，以保证调速器的正常运行。
关键词:水轮机；调速器；故障分析;处理措施引言一次调频是水力发电厂机组调速系统中的一个重要功能，对提高电网的频率质量，特别是在小幅度的频率变化方面具有很大的作用。
在机组投入运行后，按照电力系统的运行规律，按照电网的频率变化，以60秒的有功调整和运行的准确率作为评判标准。
根据某电站近年来的工作经验，发现一次调频作业量不足是积分电量未达标以及 AGC与一次调频之间的协调不到位所致。
以下是关于这次考核的具体情况的讨论。
一、一次调频概述频率是电网的一个重要工作指标，其频率的变动直接关系到电网的安全和稳定。
一次调频是指当各机组在并网时，由于外部负载的变化，电网的频率会发生变化，此时，各个机组的调整系统就会加入到调整中，调整每个单元的负载，以达到平衡外部负荷的目的，同时尽量降低电网的频率，这个过程就是一次调频。
一次调频是水轮发电机调速器的固有频率特性，它会随着调频的改变而自动调节。
它的特点是调频迅速，但是调节的数量因机组的变化而变化，调节量也很有限，而且很难控制。
在现代电力系统中，一次调频的作用需要综合考虑到发电机和电网之间的相互协作和制约，因此必须以整个系统为目标。
在功能上，它具有传统的一次调频系统的迅速和现代的控制系统的协调。
此外，一次调频是水轮发电机调速系统频率特性的内在性能，而根据其静态特性，调速器的静态性能是指在稳态均衡状态下，其相对速度和继电器的相对冲程相对值的关系。
大频差扰动下的水轮发电机组一次调频性能优化及改造实践[摘要]：本文简析了大区电网交直流互联模式下，直流单极闭锁后大频差扰动过程中水轮发电机组调速器一次调频的动作机理，分析一次调频动作不合格的原因，并针对性地提出水轮发电机组一次调频性能优化及对策方案。
[关键词]：大差频扰动水轮发电机组一次调频性能优化实践0.引言现代电力系统容量越来越大，输电线路电压等级不断提高，网架结构日趋复杂，特高压交直流输电联络线路使各大区域电网互联，特别是跨大区域、长距离直流输电因其输送容量大、损耗小、系统稳定性要求低等诸多优点，已得到广泛应用，并已成为我国电力系统领域的一张靓丽明片。
然而特高压大功率直流输电单极闭锁时，将引起输送功率瞬时急剧变化，对送端和受端同步电力系统频率稳定影响及冲击较大，进而给送、受端系统内水、火电同步机组一次调频系统在大频差扰动下快速响应及调节性能带来挑战。
1.概述水轮机调速器是水轮发电机组的核心控制设备之一,它与监控二次回路或计算机监控系统相配合,完成水轮发电机组的自动/手动开停机、增减有功负荷、紧急停机等任务，水轮机调速器在正常运行时以功率模式或导叶开度模式运行，当系统频率变化时，调速器根据系统频率变化，自动计算频差，根据频差大小，调节水轮机导叶开度大小，增加或减少机组出力，达到自动调节频率的目的。
某水电站总装机容量100MW，安装4台混流式水轮发电机组，该电站所在电网通过一条±800kV直流、一条±1000kV直流与华中、华东电网相连，两条750kV交流输电线路与西北电网联网，属典型的送端电网，在多次的直流单极闭锁降低外送功率时，其调速器一次调频存在积分电量不足、响应速度迟滞、反调节等性能表现不佳的现象，对电网及电厂安全运行构成一定的风险。
2.一次调频动作机理过程该电站微机调速器液压驱动系统采用比例伺服阀+插装阀+手动脉冲阀联合控制方式，控制模式为导叶开度模式，液压系统省去了主配压阀油流放大环节。
