水电机组一次调频若干问题的探讨

水电机组一次调频若干问题的探讨张建明1　谭建辉2　刘同安1　李　越1(1.中国水利水电科学研究院自动化所　北京市　100038　2.湖南柘溪水电站　湖南省安化县　413508)【摘要】　目前所有关于电网一次调频方面的资料与规定几乎都是就火电机组一次调频而言的,偶尔涉及一点水电机组一次调频的内容,其观点和方法也往往是套用火电机组的习惯,这就容易产生误导,十分不利于水电机组一次调频工作的进一步开展。

本文将就水电机组一次调频的若干问题,从概念与历史回顾、控制目标、与A GC 协调、稳定性等方面展开探讨。

【关键词】　一次调频　电网频率　频率死区　永态转差率　水轮机调速器【数据库分类号】　SZ02收稿日期:2007207201。

　本文为“2007全国水电自动化学术交流研讨会议”征文。

0　概况随着机组容量的不断增加和市场经济、电力改革的进一步深化、电力行业条块分割局面的形成,我国将面临电力市场各主体为了局部经济利益,忽视电网的供电质量、忽视电网频率、忽视电网安全、忽视电力生产的客观规律、优先考虑局部利益,而置全局利益于不顾的形势,这就很容易导致电网事故。

鉴于此,国家电网公司于2003年专门发布《电网运行准则》,将一次调频(PFR )问题提到一个重要高度,并规定了很高要求;特别是对水电机组调速系统的人工频率死区要求定为0105Hz ,如今各地有关电力部门相继开展了这方面的工作。

一次调频系水轮机调速系统的基本功能,由控制机组的调速系统频率静态特性(调差特性)所固有的能力,随系统频率变化而自主进行开度/有功调整,进而控制系统频率变化,并使各台机组间合理分担负荷。

在机组发电运行过程中,当系统频率变化超过调速器设定的人工频率死区时,调速系统就要按设定的调差率改变接力器位移/导叶开度(或轮叶转角或喷针/折向器开度),从而引起机组有功的变化,其特点是调整速度较快,但调整量随机组不同而不同,值班调度员无法直接控制一次调频过程;其调节过程应与溜负荷、接力器抽动相区别。

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。

水电厂调速系统一次调频调节方法探讨摘要：为使水电机组实际运行中能满足电网对其一次调频功能的要求，从调速器与水轮机组、电网关系入手，结合水电机组实际运行工况中影响到一次调频性能的各种因素，提出调速系统在开度（或功率）模式下进行一次调频的控制方法，并在水电站现场试验中，确认水电机组运用此控制方法能满足一次调频相关规范的各项指标要求。

关键词：开度模式；一次调频；调差系数Discussion onControl Strategy of Primary Frequency on Hydropower PlantAbstract: In order to achieve the requirements of the primary frequency modulation function of hydropower units, starting from the relationship between hydraulic turbine and governor, analysis of the Principle of frequency control system, and combined with the actual operation of hydropower unit affects the primary frequency modulation performance of various factors of working condition, put forward the governor control system the primary frequency control strategy in opening mode. Then testing in hydropower station, from the data of testing, confirm the realization of hydropower unit primary frequency function by using this control strategy can completely meet the requirements of the indicators of primary frequency modulation of the relevant norms.Key words:opening regulation model；Primary Frequency1引言随着经济的增长和科技的发展，水力发电在经济和能源建设中的地位越来越大，对电网的要求也越来越高，一次调频是发电机组的基础功能之一，是保障电网安全、稳定、优质运行的重要技术手段，水电厂一次调频功能的投入对保持电网频率稳定，确保供电质量有着至关重要的作用[1—2]。

机组一次调频现状分析一、背景随着电力系统规模的扩大和负荷需求的增加，电力系统的稳定性成为一个重要的问题。

电力系统要保证电压和频率的稳定，需要借助机组一次调频手段。

二、目的和应用1.负荷调节：当电力系统负荷发生突然变化时，机组一次调频可以调整机组发电功率，保持系统的负荷平衡。

2.频率调节：电力系统的频率是稳定运行的一个重要指标，机组一次调频可以通过调整机组发电功率来控制系统的频率，保持在额定值附近。

3.电压调节：机组一次调频可以通过调整机组的励磁电流，控制机组输出的电压，以满足电力系统的电压稳定要求。

三、现状1.调频响应速度不足：在一些电力系统中，机组的一次调频响应速度相对较慢，无法满足快速的负荷变化需求。

这主要是由于机组的控制系统和调节机构设计不合理所致。

2.调频准确性有待提高：由于机组调节设备和控制系统存在一定的误差和滞后，机组一次调频的准确性有待提高。

精确计算和模型预测可以帮助提高调频准确性。

3.机组调频能力受限：在一些电力系统中，机组的调频能力有一定的限制。

例如，一些老旧机组的调节装置已经过时，不能满足现代电力系统的需求。

4.机组调频与其他控制手段的协同不足：在电力系统中，机组一次调频与其他控制手段（如AGC、AVC等）是相互关联的，但在实际运行中，它们之间的协同性还有待提高。

为解决上述问题，可以从以下几个方面进行改进：1.更新调节装置和控制系统，提高调频响应速度和准确性。

2.加强机组的调频能力，可以考虑引入新技术和设备。

3.优化调度策略，提高机组调频与其他控制手段的协同性。

4.加大研究力度，针对机组一次调频存在的问题进行深入研究，寻找更好的解决方案。

总结起来，机组一次调频在电力系统中扮演着重要的角色，但目前还存在一些问题。

通过更新设备、优化调度策略和加强研究力度，可以进一步提高机组一次调频的性能和效果，确保电力系统的稳定运行。

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。

水电机组一次调频控制系统分析与功能完善对策探索摘要：随着跨区域超高压电网的逐步建成，局部电力波动都会对大电网造成影响，使得庞大繁复的电网安全稳定运行备受考验。

针对水电来说，一次调频控制系统是水电机组中的关键控制部分。

通过引进一次调频控制系统，有效避免机组频率的过大波动，同时也保障了机组甩负荷以及短路情形下的安全可控。

由此可见，健全一次调频控制系统对于电网和电厂运行都是极为有利的，具体如何完善机组一次调频控制系统功能的思路与对策也是一项值得不断探索和关注的课题。

关键词：水电机组；一次调频控制系统；功能；对策在水电机组控制系统内部，由于水轮发电机不断波动的机组频率需要得到随时不断的调整，这个调节过程既优化机组本身性能又保障电网频率安全稳定，所以一次调频控制系统的地位显得尤为关键。

大型水电机组一旦突发跳闸故障或者机组短路故障，不加以控制调节，则会引起较大安全事故，甚至可能会伤害到人员安全[1]。

目前亟待完善水电机组一次调频控制系统原有的系统运行功能，从而进一步保障机组与电网安全稳定运行。

一、水电机组一次调频控制系统的技术特征（一）水电机组一次调频控制系统的特征及功能对于水电机组而言，一次调频控制系统的功能就在于保持稳定与平衡的电网运行功率，从而对于频繁增减的系统有功功率需要借助自动化方式加以有效控制，以便于应对频繁改变的系统外界负荷波动[2]。

由此可见，一次调频控制系统主要借助信息科技手段用于实现自动化的频率偏差纠正，确保整个水电机组可以始终维持平稳的机组运行状态。

（二）水电机组一次调频控制系统的重要性技术人员如果未能做到关注机组调频功能，则会导致波动较为频繁的电网频率现象产生。

在某些情况下，机组自动控制系统不能完全匹配调速器现有的设计方式，将会造成无法顺利投入电网运行。

水电机组必须通过加强一次调频控制系统的完善来杜绝频繁性的机组负荷波动[3]。

从当前的现状来看，各地都在逐步建成较大规模的新型水电机组，并且正在逐步引进远距离与超高压的机组输电模式。

水电机组一次调频的技术探讨摘要：本文讲述了水电机组一次调频的介绍及运行方式，并对水电机组一次调频管理做出了相关条款分析，并提出水轮机调速器调节死区的设置。

关键词：水电机组；一次调频；死区设置1水电机组一次调频简介及运行方式1.1水电机组一次调频控制简介水电机组一次调频的控制方式有两种，一种是将一次调频值叠加到监控系统的功率给定值上，在监控系统中形成功率校正回路，即当调速系统中检测到频率超出死区后，直接调整调门（接力器）的开度，同时将一次调频所要变化的负荷值叠加到监控系统的功率给定值上，在监控系统中形成功率校正回路，使之不反调；另一种是当调速系统中检测到的频率超出死区后，直接调整调门（接力器）的开度，同时输出1个一次调频动作的信号到监控系统，监控系统将功率调节器切换到跟踪方式，调节器的设定值跟踪实际功率，当频率偏差回到死区范围内再由监控系统进行功率调节。

一次调频将功率调节切到跟踪状态，与由于故障原因将功率调节切到手动状态有本质区别，一次调频将功率调节切到跟踪状态在频率偏差回到死区范围内自动进入调节状态；而因故障原因将功率调节切到手动需要检修人员将故障处理完毕，由运行人员确认后再投入自动状态。

在这种方式下，机组在进行功率调节的同时，也可以进行一次调频，相当于一次调频与二次调频可以同时进行；机组在AGC控制时，一次调频功能也可以正常投入。

一次调频功能优先，一次调频动作时闭锁功率调节。

一次调频与二次调频本身没有矛盾，是可以同时实现的两个功能，当水电站选择了一次调频功能优先，一次调频功能动作时闭锁功率调节的运行方式后，水电机组AGC控制也只能采取这种方式，其原因是由于电网有负荷波动时网频超出死区，水电机组在响应一次调频的时间里中调将无法通过AGC或调度指令调度负荷。

1.2水电机组运行方式水电机组在设计中一般具备三种运行方式：第一种是频率方式，相当于以频率为闭环，当检测频率与额定频率存在偏差就调节，直至两者相等，主要用于并网前的转速控制；第二种方式是开度反馈方式，在这种方式下以导叶开度为闭环，导叶开度与给定开度存在偏差就进行调节；第三种方式是功率反馈方式，在这种方式下以功率为闭环，实际功率与给定功率存在偏差就进行调节，直至两者相等。