一次调频功能控制原理
- 格式:doc
- 大小:281.50 KB
- 文档页数:11
一次调频和二次调频的原理解析一次调频:主要针对那些变化幅度小,周期短的偶然性负荷波动,当出现这类负荷波动时,发电机组原动机的调速器检测到转子转速的变化(负荷波动导致出现有功功率的不平衡进而导致转子转速变化),便相应地增加或减少导叶开度,使得原动机输出的机械功率能够跟上负荷的变化(重新达到有功功率平衡)。
调整的结果是系统的频率的确有一定程度的恢复,但不能完全恢复到额定频率(即无法做到无差调节,只能是有差调节)。
一次调频是系统所有发电机组都参与的,通过调速器进行调整。
而且一次调频属于细调(不能无限制地增加或减少原动机输出的机械功率,即带有一定限幅和死区)。
一次调频的具体过程如下:如图所示,其中是负荷有功功率静态频率特性,是发电机有一次调频时的有功功率静态频率特性。
正常情况下二者相交于O点,此时频率为=50Hz,发电机所发出的有功功率和负荷所消耗的有功功率二者平衡,均为。
若负荷突然增加(对应图中OA 段,此时负荷有功功率频率特性变为),此时由于原动机所输出的机械功率还未来得及变化,因此原动机输出的机械功率小于发电机输出的电磁功率(即负荷所消耗的有功功率),由牛顿力学定律可知,转子转速n下降,因此系统频率下降。
系统频率下降时,负荷本身的调节效应(即由频率特性曲线)将使得负荷所消耗的有功功率减少(沿AO'变化);同时频率下降时,由发电机的频率特性曲线可知,其所发出的有功功率将增加(沿OO'变化),最终二者将在O'相交,此时系统有功功率重新达到平衡,频率下降到),频率下降过程中,负荷所减少的有功功率加上发电机所增加的有功功率等于刚开始的负荷增加量(即OA=OB+BA)。
二次调频:主要针对那些变化幅度较大,周期较长的负荷波动。
当出现这类负荷波动时,发电机组二次调频会相应增加或减少机械功率的输出。
如果这部分机械功率刚好等于负荷变化的功率,则系统的频率不会变化(即无差调节);如果这部分功率少于负荷变化的功率,则还需靠各发电机的异常调频来完成调节,则系统的频率仍有小幅度偏移(即有差调节)。
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。
超级电容一次调频超级电容是目前最为先进的电容器之一,也是未来电力和电子技术的重要组成部分。
超级电容可以实现高能量密度和高功率密度的优异组合,同时具有长寿命、高可靠性、快速充放电等优点,被广泛应用于电能贮存、电力管理系统、新能源、汽车、通信、医疗等领域,可以有效地提升现代化社会的能源效率和资源利用效率。
超级电容具有优良的电化学性能和电场特性。
其基本结构由两个电极、一个电解质和一个分离膜组成。
电极材料包括可导电聚合物、活性碳、金属氧化物等,电解质常用的有硫酸钾、硫酸铝、聚甲醛等,分离膜则通常采用聚丙烯或聚酰亚胺等高分子材料。
超级电容的工作原理是基于电荷分离现象,当电压施加在电容器上时,电子会从一个电极流到另一个电极,通过电极与电解质之间的物质相互作用及表面化学反应储存电能、释放电能,实现电能的转化和传输。
超级电容的性能受到电极材料的影响。
传统的电极材料中,活性碳具有独特的孔洞结构和优异的比表面积,是一种广泛应用的电极材料。
金属氧化物电极材料具有高比容量、高功率密度、优异的循环寿命等特点。
而可导电聚合物电极材料具有可控的导电性和静电容量,利于实现电容量的设计和优化,但在循环寿命和功率密度等方面还有待提高。
超级电容的一次调频技术是将超级电容应用于电力管理系统中实现电能的贮存和调节的一项重要技术。
一次调频技术是指在电力系统中,将超级电容直接连接在交流电源(如电网)和负载之间,通过控制电容充放电的方式,实现对电网的动态能量调节和谐波抑制。
这种技术可以充分利用超级电容的快速充放电特性,瞬间响应电路的需求变化,提高电路的动态响应能力和稳定性,减少谐波对电网的干扰,从而实现电网和负载的功率匹配和电能质量控制。
超级电容的一次调频技术具有以下优点:1.提高电网的传输能力和稳定性。
超级电容可以在短时间内释放大量的电能,相当于一种电源的作用,可以增强电网的能量传输能力。
2.改善电能质量。
超级电容具有出色的谐波抑制特性,可以有效减少谐波对电网和负载的影响,同时也可以抑制电压暂降和瞬态过电压等电力质量问题。
并网发电机组一次调频问题分析摘要:发电机的一次调频功能是大功率故障扰动下维护电网频率稳定、正常负荷波动下防止电网频率大幅波动的重要手段。
本文探讨了并网发电机组的一次调频问题。
关键词:发电机组;电力系统频率;一次调频发电机组一次调频功能是汽轮发电机组固有的功能,主要是通过调节DEH系统的进汽调节门,利用锅炉蓄热,在电网出现异常的情况下,快速响应电网的要求,稳定电网频率,以弥补电网负荷差距,维持电网的安全。
一、一次调频概述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。
当电网频率升高时,一次调频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。
此外,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。
二、发电机组一次调频的工作机理电网负荷变化将引起电网频率改变,并网发电机组将根据各自的调节特性增减出力,负荷的变化由各机组共同承担,最终使发电与负荷达到新的功率平衡,将电网频率变化控制在一定范围内。
调速系统调节过程中,各元件的运动规律和相互关系通常称为调节系统的动态特性;而在稳态条件下,各元件参数的相互关系,称为调节系统的静态特性。
发电机调速系统通过改变机组的蒸汽流量(或进水量)调节发电机转速。
根据自动控制原理,引入机组转速负反馈以实现闭环控制。
传感器将测量的机组转速信号送至调速系统,实际转速与给定值进行比较,根据两者间的偏差进行调节。
通过合理设置调节系统参数,可获得理想的调节特性,避免闭环控制系统不稳定。
其中,调速系统的死区和调差系数是机组一次调频性能涉及的两个重要参数。
机组调速系统设有死区,主要有两个作用:一是过滤转速小扰动信号,避免机组频繁调节,提高机组出力的稳定性;二是通过设置死区大小来控制机组是否参与一次调频,例如可将某些机组的死区设置较大而使其运行时只带基荷。
一次调频功能控制策略的分析及优化随着大容量机组在电网中的比例不断增加,电网用电结构变化引起的负荷峰谷差逐步加大,而用户对电能质量的要求却在不断提高,电网频率稳定性的问题越来越被重视。
大容量火电机组需要根据中调的AGC指令和电网的频率偏差参与电网的调峰、调频。
为提高电网运行的稳定性,降低电网频率的波动,增强电网抗事故能力。
目前发达国家电网频率变动允许范围是0.1Hz,我国电网频率变动允许范围是0.2Hz,因此许多重要产品的质量比不上经济发达国家。
电能质量越高,电网也越安全。
特别是电力走向市场的大环境下,各电网均开展了以省为实体的电网地区负荷偏差控制,即 ACE控制。
各省电力公司为快速满足ACE 偏差最小化的要求,大力发展自动发电控制(AGC)机组。
“AGC”机组是指参与电力调度通信中心的频率和有功功率自动控制的机组。
1 基本概念1.1 一次调频对于电网中快速的负荷变动所引起的周波变动,汽轮机调节系统、机组协调控制系统根据电网频率的变化情况利用锅炉的蓄能,自动改变调门的开度,即改变发电机的功率,使之适应电网负荷的随机变动,来满足电网负荷变化的过程这就是一次调频。
现代广义的电网一次调频功能,需考虑汽轮机、锅炉、发电机及电网间的相互配合与制约关系,应以整台机组作为控制对象。
从功能上既要有传统电网一次调频的快速性,又要有现代控制的整体协调性。
汽轮机快速响应外界负荷、频率的变化,锅炉跟随汽轮机的快速响应,满足汽轮机的要求。
稳定运行的电力系统,其电源和负荷功率必须是动态平衡的。
当电源功率或负荷发生变化造成变化时(以功率不足为例),系统的频率就会随之降低,系统中的负荷设备会因为频率下降而影响其有功的吸收。
与此同时,系统中运行的同步发电机组,也会按照其调速系统的静态特性增加调门开度,弥补系统中功率的不足。
1.2 速度变动率速度变动率是指汽轮机由满负荷到空负荷的转速变化与额定转速之比,其计算公式为:δ=(n1 - n2)/n×100%,式中n1:汽轮机空负荷时的转速, n2: 汽轮机满负荷时的转速, n:汽轮机额定转速。
一次调频控制原理及应用【摘要】电力系统电压和频率的稳定性是电网安全运行的保证。
本文首先引入一次调频的概念,通过对电力系统频率波动危害的分析,对发电机的功率—频率特性进行了研究,并结合实际给出了实现一次调频的控制逻辑,取得了良好的投运效果。
【关键词】发电厂;一次调频;原理一、问题的提出通过最近几年的运行,特别是2006年夏天经历了三次大的电网波动的检验,原一次调频控制逻辑的调节效果比较差,特别是在机组投入滑压运行、顺序阀运行的情况下,低负荷段根本无法满足电网对机组一次调频的要求。
因此,必须对改造后的机组一次调频方案进行全面的论证和分析,找出存在的问题和不足,提出有效的改进措施和详尽的逻辑组态方案。
电厂热控专业成立技术攻关小组,利用机组检修机会实现一次调频的逻辑改造,以满足电网的要求。
二、频率的一次调整由于外界负荷的变化,引起发电机转速和频率的变化,通过原动机调速器而实现的频率自动调整的过程,称为频率的一次调整,即一次调频。
投入一次调频能迅速维持电网频率在额定值附近,有效地保障了电网的安全运行。
三、电网频率波动的危害分析众所周知,我们国家的电压频率是50赫兹。
但是频率波动超过允许范围时,将使电力客户遭受经济损失,甚至危及电网的安全运行。
具体表现如下:1.频率的变化直接引起异步电动机转速发生变化,影响工业产品的质量。
2.频率的降低导致异步电动机出力的降低,从而降低生产效率。
3.低频运行时,容易造成汽轮机低压级的叶片产生共振,使末级叶片产生裂纹,严重时使叶片断裂。
4.频率降低时,系统的无功负荷将增大,而无功的增大又导致系统电压水平降低,严重是可以导致电网系统解列。
因此,各区域主力电厂必须承担起稳定电网的基础作用,确保大负荷扰动时(如大型电厂跳闸全停),有效的调节电网的系统频率,迅速安全的恢复电网频率。
四、发电机组功频静态特性分析发电机组所带的负荷(即有功功率)发生变化时,直接导致汽轮机的转速发生变化。
根据公式:n=60*fn—汽轮机转速f—频率转速的变化必然导致频率的变化。
风电场一次调频控制原理1. 风电场的魅力风电场,听着就让人想起那一望无际的草原,风吹过,白色的风车在阳光下转啊转,真是美得不要不要的。
不过,这可不仅仅是为了好看哦!这些风车可是在为我们提供清洁、可再生的能源,真是科技和自然的完美结合。
想想,咱们可以靠风力发电,保护环境,真是个两全其美的主意。
可别小看了这些风车,它们的工作可复杂得很,尤其是一次调频控制这个环节。
2. 一次调频控制的基本概念2.1 什么是一次调频控制?好,咱们先来简单说说一次调频控制。
你可以把它想象成风电场的“调音师”。
就像在音乐会上,乐队总要有个调音师来调整音色,保证每一个音符都恰到好处。
一旦风力波动,电力需求上升或下降,这个“调音师”就得立马出手,调整风电场的输出,让电网保持稳定,简直是神来之笔!2.2 为啥要一次调频控制?那么,为什么这么重要呢?想象一下,如果电网不稳定,停电的概率就会大大增加,电器设备也可能因为电压不稳而“罢工”。
这可不是小事,尤其是家里的冰箱、空调这些“抗压能力”不强的家伙,没电了可真是麻烦。
一次调频控制就像是电网的护航员,保证大家在“海上航行”时不被风浪翻船。
3. 一次调频控制的工作原理3.1 风电场如何实现调频?说到这里,咱们就得聊聊风电场是怎么实现这种调频的。
首先,风电场的控制系统会实时监测电网的频率变化。
这就像你在看天气预报,时刻关注风向和气温。
风电场根据这些数据,自动调整风机的输出功率,有点像给风车“加油”,确保它们在合适的转速下工作。
3.2 调频控制的挑战与应对当然,调频控制也不是一帆风顺的,风速变化、突如其来的电力需求,都可能让“调音师”忙得不可开交。
这就需要风电场的控制系统具备一定的智能,能够快速反应,就像人在打游戏时要灵活应变。
技术人员在这方面下了不少功夫,结合了先进的算法和模型,使得调频更加精准。
真是辛苦了这些幕后英雄啊!4. 未来展望展望未来,随着科技的发展,风电场的调频控制会越来越智能化。
h i n a中国C p i a n t设备E n g in e e rin g工程一次调频性能的改进印琪民(华能上海石洞口第一电厂,上海210000)摘要:本文结合实际情况,介绍了一次调频原理以及改进方法。
关键词:一次调频;协调控制;D E H中图分类号:TM621 文献标识码:A文章编号:1671-0711 (2017) 03 (上)-0024-03随着超高压输送电技术不断发展及发电机组单机容量不断增大,一次调频的作用越发重要。
1一次调频的原理由于电能是无法储存的,所以发电与用电之间 的平衡就显得非常重要,而电网频率正是反映这一 状况的重要指标。
我国电网的额定频率为50H z,如 果电网频率高于50H z,说明发电量高于用电量,反 之,则说明发电量低于需要的电量。
一次调频的基 本原理就是机组直接接受电网频率的偏差信号,通 过改变机组的实际负荷,达到稳定电网频率的目的。
大型燃煤发电机组的一次调频功能一般分别设 置在D E H和C C S侧。
控制原理如图1所示。
当电 网频率出现偏差时,D E H按比例快速变化汽机调门 开度,使机组负荷最快速度变化到一次调频的要求 值附近。
但由于一次调频的变负荷要求换算成调门 开度变化存在着一定的偏差,而且一般采用开环控 制,所以D E H实际一次调频的负荷响应和一次调 频的负荷要求是有偏差的,而且机组的蓄热只能维 护一段时间,如果锅炉的热负荷不变,即使汽机调 门不变化,后期发电功率又回到原值。
所以C C S把 一次调频的负荷要求叠加在原负荷指令上,一方面 使调门的动作与D E H侧的一次调频保持一致,防 止C C S出现与D E H动作相反的调节作用,使发电 功率达到一次调频的要求值,并按一次调频的要求 保持发电功率。
另外改变锅炉指令,使锅炉与汽机 在能量上保持平衡。
一次调频的作用应该是在短时 间内保持用电与供电的平衡,减小电网频率变化,最终的用电与供电平衡应由A G C功能完成,使电 网频率稳定在50H z。
热控技术一次调频导读本文介绍了电力生产过程中一次调频出现的实际问题,具体分析了各种不利因素对机组调频的影响;并结合实际生产过程中出现的问题,分析发电机组调频能力受限的原因,给出了典型的控制技术方案,对同类型的问题具有一定的借鉴意义。
1 引言随着特高压输电及风电、太阳能等新能源建设的快速发展,区域电网结构变得也越来越复杂,电网的安全稳定运行技术要求也越来越高。
众所周知,风电与太阳能等新能源发电的可预测性相对较差,且风力发电的高峰负荷大多出现在用电量的波谷处,同时新能源发电的可控性也相对较差,一次调频贡献能力有限,对电网的调整来说,风电并网负荷越高,电网调节越难。
如何在保证电网快速发展的同时,保证电网频率、电压等技术指标,也将会成为一个重要的技术难题。
2 一次调频的性能指标2.1基本概念在电网实际运行中,当电量消耗与电量供给不匹配时,即可引起电网频率出现变化较小、变动周期较短的微小分量,这种频率扰动主要靠汽轮发电机组本身的调节系统直接自动调整汽轮机调门完成电网负荷补偿,修正电网频率的波动,这个过程即为发电机组的一次调频。
发电机组汽轮机电液控制系统即 DEH 系统中一次调频功能通常是将汽轮机转速与额定转速的差值直接转化为功率信号补偿或流量补偿,控制结构原理图如图 1 所示。
在我国电网额定频率为 50Hz,汽轮机额定转速为 3000rpm,额定频率与实际频率差值(有时额定转速与汽轮机实际转速的差值代替频率差值)经函数变换后生成一次调频补偿因子,一次调频功能投入,直接与功率或流量信号叠加,控制汽轮机的调门开度,一次调频切除时,调频补偿因子系数为零,不参与系统控制。
2.2基本技术要求发电机组的一次调频指标主要包括:不等率、调频死区、快速性、补偿幅度、稳定时间等。
不同区域的电网公司对各个技术指标要求也不尽相同。
下面以国家电网公司 2011 年下发的《火力发电机组一次调频试验导则》中的具体要求为例,说明各个技术指标的具体要求。
火电机组一次调频1. 概述汽轮发电机组并列运行时,其转速由电网频率决定(额定电网频率50Hz对应着机组额定转速3000r/min ),基本保持不变,通过上下平移汽轮机调节系统的静态特性曲线,可改变机组的负荷。
必须指出的是,并网运行的各机组在外界负荷变化时,首先反应的是电网频率的变化,这时各机组的调节系统根据频差立即参与调节作用,迅速按其静态特性承担一定的的负荷变化,使之与外界负荷相平衡,以减少电网频率的变化,这一连续过程即为机组的一次调频。
一次调频不能维持电网频率不变,只能缓和电网频率的改变过程及程度,必须通过同步器或其它方式改变机组负荷指令,使机组输岀功率改变,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,才能精确地使电网频率保持恒定。
显然,由于有了一次调频的存在,二次调频的负担就大大减轻To从负荷控制来看,一次调频属于频差前馈的负荷粗调方式,二次调频属于负荷反馈的负荷细调方式。
2. 带旋转阻尼的液压调节系统中一次调频的实现2. 1使用旋转阻尼的出口油压作为转速感受信号旋转阻尼联结在汽轮机主轴上,主油泵岀口的压力油经可调针型阀节流后通到旋转阻尼的一次油室,油室中的油压(即一次油压)与阻尼管内油柱所产生的离心力相平衡。
一次油压3与转速n的关系,可以根据油压与阻尼管内油柱所产生的离心力相平衡的关系求得:R2p i=fp Rw 2dR = ( p /2 ) (R, -R12) 32 = bi32R1或p 1= b n 2式中R、R为阻尼管的内外径,3为角速度,p为油的密度。
旋转阻尼尺寸较小,故一次油压较低,其变化也较小。
如上汽厂125MV汽轮机额定转速时一次油压为0.22MPa 3420r/min时一次油压为0.286MPa。
2. 2带旋转阻尼的液压调节系统的一次调频通过绘制四方图可得到汽轮机调节系统的静态特性曲线,即“转 速m功率P”的关系曲线。
同步器能将静态特性曲线上下平移,使得 机组在并 列运行时(并列运行时所有机组为同一转速)改变机组功 率,同时它能及 时根据电网频率(即机组转速)变化进行一次调频,是一次调频的液压型 频差调节器,采用反向放大工作原理。
次调频功能控制策略的分析及优化基础知识 2009-07-08 08:31 阅读4 评论0字号:大中小随着大容量机组在电网中的比例不断增加,电网用电结构变化引起的负荷峰谷差逐步加大,而用户对电能质量的要求却在不断提高,电网频率稳定性的问题越来越被重视。
大容量火电机组需要根据中调的AGC指令和电网的频率偏差参与电网的调峰、调频。
为提高电网运行的稳定性,降低电网频率的波动,增强电网抗事故能力。
目前发达国家电网频率变动允许范围是0.1Hz,我国电网频率变动允许范围是0.2Hz,因此许多重要产品的质量比不上经济发达国家。
电能质量越高,电网也越安全。
特别是电力走向市场的大环境下,各电网均开展了以省为实体的电网地区负荷偏差控制,即ACE控制。
各省电力公司为快速满足ACE 偏差最小化的要求,大力发展自动发电控制(AGC)机组。
“AGC”机组是指参与电力调度通信中心的频率和有功功率自动控制的机组。
1 基本概念1.1 一次调频对于电网中快速的负荷变动所引起的周波变动,汽轮机调节系统、机组协调控制系统根据电网频率的变化情况利用锅炉的蓄能,自动改变调门的开度,即改变发电机的功率,使之适应电网负荷的随机变动,来满足电网负荷变化的过程这就是一次调频。
现代广义的电网一次调频功能,需考虑汽轮机、锅炉、发电机及电网间的相互配合与制约关系,应以整台机组作为控制对象。
从功能上既要有传统电网一次调频的快速性,又要有现代控制的整体协调性。
汽轮机快速响应外界负荷、频率的变化,锅炉跟随汽轮机的快速响应,满足汽轮机的要求。
稳定运行的电力系统,其电源和负荷功率必须是动态平衡的。
当电源功率或负荷发生变化造成变化时(以功率不足为例),系统的频率就会随之降低,系统中的负荷设备会因为频率下降而影响其有功的吸收。
与此同时,系统中运行的同步发电机组,也会按照其调速系统的静态特性增加调门开度,弥补系统中功率的不足。
1.2 速度变动率速度变动率是指汽轮机由满负荷到空负荷的转速变化与额定转速之比,其计算公式为:δ=(n1 - n 2)/n×100%,式中n1:汽轮机空负荷时的转速, n2: 汽轮机满负荷时的转速, n:汽轮机额定转速。
对速度变动率的解释如下:汽轮机在正常运行时,当电网发生故障或汽轮发电机出口开关跳闸使汽轮机负荷甩到零,这时汽轮机的转速先升到一个最高值然后下降到一个稳定值,这种现象称为“动态飞升”。
理论上,转速上升的最高值由速度变动率决定,一般应为4~5 %。
若汽轮机的额定转速为3000转/分,则动态飞升在120~15 0转/分之间。
三河发电有限责任公司速度变动率取5 %。
1.3 响应滞后时间和稳定时间图1 响应滞后时间和稳定时间示意图如图1所示,响应滞后时间:当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,图中Δt为响应滞后时间。
为保证机组一次调频的快速性,根据《华北电网发电机组一次调频运行管理规定》要求Δt应小于3秒。
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的时间,图中t1为稳定时间。
为保证机组一次调频的稳定性,根据《华北电网发电机组一次调频运行管理规定》要求t1应小于1分钟。
1.4 负荷变化幅度机组参与一次调频的负荷变化幅度,是考虑当频率变化过大时,机组负荷不再随频率变化,以保证机组稳定运行。
但是,变化幅度限制的越小,一次调频能力越弱,根据《华北电网发电机组一次调频运行管理规定》要求限制幅度大于机组额定负荷的±8%。
AGC机组在CCS内设置的一次调频调节量计算式为:式中n0=3000r/min;No为额定功率;δ=5%.所以,350MW级AGC机组在(50±0.1)Hz频率范围内参与一次调频时,机组一次调频负荷调整的最大允许范围为±14MW/0.1Hz机组参与一次调频频率调节死区为(3000±2)r/min,即调节的频差死区为±0.033Hz。
电网固定机组一次调频范围为(50±0.1)Hz,即(49.9~50.1)Hz, 当频率低于49.967 Hz时,ΔN=140×〔50-(Hz+0.033)〕(MW), 当频率高于50.033 Hz时,ΔN=140×〔50-(Hz-0.033)〕(MW)。
在此范围内CCS系统参与电网一次调频能力最大为±9.38MW,超过该区间运行人员手动快速调节负荷满足电网频率需要。
2 目前三河发电有限责任公司的情况2.1 整体情况三河发电有限责任公司机组在DCS系统和DEH系统中都存在一次调频功能,机组运行投入,不能人为退出。
机组工作在AGC方式时,由DEH、DCS共同完成一次调频功能,当机组不在AGC方式时由DEH完成一次调频的任务。
一次调频功能由DEH实现。
即将频差信号叠加在汽轮机调速汽门指令的设计方法,以保证一次调频的响应速度。
同时在DCS中投入频率校正回路,即当机组工作在机组协调或AG C方式时,由DEH、DCS共同完成一次调频功能。
既保证一次调频的响应速度,又保证机组参与一次调频的持续性,此系统的一次调频功能不能随意切除,保证了一次调频功能始终在投入状态。
一次调频控制原理如图2所示。
图2 一次调频控制原理示意图2.3 1、2号机组的一次调频实现1、2号机组一次调频技术指标符合《华北电网发电机组一次调频运行管理办法》的要求,频差函数曲线如图3所示。
图3 频差函数曲线目前1、2号机组的技术指标:DEH一次调频的逻辑图如图4所示。
图4 DEH一次调频的逻辑图说明:在汽机实际转速偏差低于±2rpm时,通过10s的一阶延迟缓慢作用。
在汽机实际转速偏差大于±2rpm时,偏差经2/3比例后直接加到汽机调门指令上。
频率偏差与负荷修正的关系确认一次调频的组态实现逻辑为:如果Hz>50+0.033,则Bias=(50+0.033-Hz)×Gain;如果Hz<50-0.033,则Bias=(50-0.033-Hz)×Gain;如果Bias>r_hi,则Bias=r_hi;如果Bias<r_lo,则Bias=r_ lo;其中Gain=135;0.033为机组参与一次调频的死区。
由以上运算公式和逻辑关系可以看出,当频差(Bias)<0时,可以判断电网频率高,要求机组降负荷→关调门→机前压力升高,为了保证不出现负荷回调的现象,要求机前压力设定值也要提高。
相关数值的确定:(1)0.033:根据华北电网调〔2006〕28号文《华北电网发电机组一次调频运行管理规定》要求:火电机组一次调频死区不大于±2 r/min,即±2/3000×50=±0.033Hz。
(2)Gain=135:频率与功率的比例系数,根据华北电网调〔2006〕28号文《华北电网发电机组一次调频运行管理规定》要求:机组调速系统的速度变动率,火电机组速度变动率一般为4%~5%,对于本公司350MW机组,速度变动率取5%的情况下,350/(5%×3000)=2.3MW/rpm,即0.017Hz对应2.3MW,得出频差1Hz对应135MW,因此频率与功率的比例系数为135。
2.4 存在的问题2006年8月6日电网频率波动检查三河发电有限责任公司的一次调频功能的曲线如图5所示。
图5 存在回调现象的一次调频功能的曲线图中曲线为:1BAA01CE301:#1机机组实际负荷1BAA01CE320:电网频率1CBA00C0001_:#1机中调AGC指令1SGEN_BIAS:#1机频率偏差修正值1PTSP:机前压力设定值1PT:机前压力1CBA10co501: #1机转速分析:2006年8月6日3时06分28秒,系统频率在2秒内由50.04Hz下降至49.94Hz,频率偏差产生的修正信号,机组负荷0秒响应,3秒后负荷开始稳定上升,15秒后保持稳定。
三河发电有限责任公司两台机组从投产以后基本一直投入机跟炉的协调控制方式,DEB协调控制方式由于制粉系统的限制投入效果不佳,因此很少采用。
一次调频动作时,DEH立即动作,使阀门有开向或关向的阶跃变化,此变化引起机前压力减小或增大,而压力控制回路对综合阀位有反向的调节,所以导致一次调频响应缓慢。
3 改进方案通过与华北电科院专家进行探讨制定下一步的整改方案,可以采取随网频变化适时修改压力定值的方法,来消除由内回路引起的反调。
具体方法:在CCS系统内将频差信号作为前馈信号引入压力控制器,因此压力定值则由两部分组成,一部分是原计算回路的压力定值,另一部分则是频差经过变换的压力定值的修正部分。
通过对压力定值的前馈修正,使得在调频作用时,机前压力定值能随网频变化相适用。
克服因机前压力随网频变化,而机前压力定值不变,导致产生的调节偏差而将机前压力快速调回的反调现象。
优化控制方案原理如图6所示。
图6 优化控制方案原理图用频差函数修正时,注意网频变化同机前压力定值增量的方向的一致性问题,同时对修正压力增量进行适当限幅。
一般取函数的限幅为[-0.3MPa,+0.3MPa],如图7所示。
图7 限幅函数频率偏差与机前压力设定值修正的关系确认组态实现逻辑为:如果Hz>50+0.033,则Bias=(50+0.033-Hz)×Gain;如果Hz<50-0.033,则Bias=(50-0.033-Hz)×Gain;如果Bias>r_hi,则Bias=r_hi;如果Bias<r_lo,则Bias=r_ lo;其中Gain=-5;0.033为机组参与一次调频的死区由以上运算公式和逻辑关系可以看出,当频差(Bias)<0时,可以判断电网频率高,要求机组降负荷→关调门→机前压力升高,为了保证不出现负荷回调的现象,要求机前压力设定值也要提高。
数值的确定:Gain=-5,频率与转速的关系0.1Hz→6rpm,去掉死区2rpm,0.1Hz→4rpm,4rpm→4.6MW根据机组运行数据,当负荷变化4.6MW时,机前压力的变化为0.5Mpa,因此频率与压力设定值的比例系数为-5。
3.2 试验出现的问题原压力定值计算回路是有速率限制的,主要是根据锅炉升压能力来确定,作用是使压力指令的变化同锅炉实际升压能力相适应。
而调频修正回路的压力定值部分必须没有速率限制,这样才能保证机组调频发生时,调频负荷能根据网频快速动作并且持续,不发生调门因压力定值缓慢动作而导致的反调现象。
由于在机组正常运行时,能够进行逻辑修改的部分只能将压力修正信号加在压力设定值速率限制前,由于主汽压力设定值速率限制为0.7MPa/min,速度较慢,所以在采取随网频变化适时修改压力定值的方法,来消除回调时由于压力设定值速率的限制,还存在回调的现象。