MW機組一次調頻試驗

1、.300MW機組一次調頻試驗黃振宇 郭毅樂（大唐安陽發(fā)電廠，河南 安陽 455004）【摘要】 ：本文主要介紹300MW機組一次調頻基本概念，以及試驗邏輯的修改和試驗的方法步驟?！娟P鍵詞】：一次調頻、原理、試驗、方法、步驟。1、前言：隨著機組容量的不斷增加和市場經濟的進一步深入，電網的供電質量要求也越來越高，要求電網頻率非常穩(wěn)定，滿足各用戶的要求。根據華中電網發(fā)電機組一次調頻調度管理規(guī)定對機組參與電網一次調頻的要求，對我廠300MW機組的一次調頻邏輯進行檢查，按照調度管理的有關規(guī)定進行了部分邏輯的增加和修改。為驗證300MW機組DCS、DEH的一次調頻邏輯、參數設置，考察300MW機組參與電網

2、的一次調頻特性，特針對10機組進行了一次調頻試驗，并對相關參數進行了分析，考察了一次調頻功能對機組運行的影響。一次調頻基本概念一次調頻功能是通過調節(jié)汽輪機調門的開度，利用機組的蓄熱來快速響應電網頻率的變化。目前大機組普遍應用DEH來進行汽輪機轉速和有功功率的控制。DEH中一次調頻功能是將汽輪機轉速與額定轉速的差值直接換算成有功功率指令，以我廠新華控制工程公司的DEH為例，其控制結構原理見圖1。 其中汽輪機額定轉速（3 000 r/min）與實際轉速的差值經函數f（x）轉換后生成一次調頻因子，直接疊加到DEH的有功功率給定值上，以控制汽輪機的調門開度。一次調頻因子的設置包括頻差死區(qū)和轉速不等率兩

3、個因素。頻差死區(qū)的設置是為了防止在電網頻差小范圍變化時汽機調門不必要的動作。一次調頻不等率定義為：式中n機組空負荷時和滿負荷時的轉速差值，r/min；n0機組額定負荷值，MW。的數值一般設置在3%6%，值越小，在相同的頻差下汽機調門的變化幅值越大，反之則越小。一次調頻因子的設置與機組的穩(wěn)定性密切相關，頻差死區(qū)越大，越大，機組越穩(wěn)定，但是對電網一次調頻的貢獻也越小。一次調頻因子的設置應兼顧機組穩(wěn)定性和一次調頻快速響應的指標。2、華中電網對純電調機組一次調頻參數要求：DEH和DCS中一次調頻死區(qū)為±2r/min（0.033HZ）；速度變動率4%5%；一次調頻的負荷限幅為±24M

4、W(300MW機組)；調速系統(tǒng)遲緩率小于0.06%。機組對一次調頻響應要求：機組在80%額定負荷狀態(tài)下運行，對持續(xù)60秒的一頻率的階躍變化，其負荷調整響應的滯后時間、調整幅度應滿足如下要求：一次調頻負荷響應時間應小于4秒；在15秒內一次調頻的負荷調整幅度應達到理論計算的一次調頻的最大負荷調整幅度90%；在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始的45秒內，機組實際出力與機組響應目標偏差的平均值應在機組額定有功處理的±5%內。3、當時我廠現狀：我廠#9、10機組DCS系統(tǒng)為西屋WDPFII系統(tǒng)，AGC功能中具有頻率校正回路，但參數沒有設置，未投入。#9、#10機組協(xié)調控制系統(tǒng)中來自DEH

5、的頻差信號，DCS系統(tǒng)中該點已有但為壞點，原因DEH側頻差信號未做點，需在DEH側重新做點。DCS投頻差校正，這樣在DEH參與一次調頻時，協(xié)調控制系統(tǒng)同時動作，在協(xié)調系統(tǒng)的作用下穩(wěn)定鍋爐的燃燒，協(xié)調送引風穩(wěn)定爐膛壓力，調節(jié)給水穩(wěn)定汽包水位等，使系統(tǒng)很快穩(wěn)定在一次調頻后的負荷。#9、10機組汽輪機調節(jié)系統(tǒng)（DEH）為新華控制工程公司的DEH-IIIA純電調控制系統(tǒng)，一次調頻死區(qū)設置為±12rpm，速度變動率設置為5.5%，一次調頻最大調整負荷限幅為±300MW，一次調頻回路投入方式，DEH中設置為DEH為自動狀態(tài)，轉速信號正常，只要有并網信號自動投入一次調頻功能。4、試驗前的

6、準備： 4.1參數修改4.1.1原來DEH中不符合的要求的頻差參數的修改DEH中原來一次調頻DEH中頻差校正頁中，f(x)參數設置如下：X（RPM）1501212150Y（MW）30000300按照一次調頻文件的要求，該參數不符合要求，需要對一次調頻DEH中頻差校正頁中，f(x)參數設置如下：X（RPM）150142214150Y（MW）2424002424 圖2 一次調頻設定參數圖注：a. 函數中的X為頻差信號，等于3000減去機組實際轉速，Y為頻差校正負荷。b. CCS部分內一次調頻函數與DEH部分內的函數取自同一個頻差信號。4.1.2在DCS(WDPF)中A004X051塊是CCS頻差校

7、正函數f(x)，設置其參數如下：X（HZ）2.50.230.0330.0330.232.5Y（MW）2424002424注：a. 函數中的X為頻差信號，等于3000減去機組實際轉速差值所對應的頻率值，Y為頻差所校正的負荷。b. CCS部分內一次調頻函數與DEH部分內的函數取自同一個頻差信號，但單位不同。4.1.3在新華DEH中新做一點AO，輸出頻差信號至DCS，該信號為（3000實際轉速）60。4.1.4在CCS、DEH中增加邏輯功能，當機組功率300MW時，網頻降低一次調頻也不增加負荷。4.2所有參數修改完后，專人進行參數的復核，可能的情況下進行系統(tǒng)靜態(tài)測試和傳動。4.3 試驗前要求運行人員

8、了解一次調頻試驗目的、方法。要求密切監(jiān)視系統(tǒng)運行，注意機組燃燒、主汽壓力、汽包水位、調門開度、機組負荷的變化情況，盡量減少對系統(tǒng)干擾操作。4.4一次調頻相關被測量信號正確可靠。包括：機組轉速、機組負荷、調節(jié)級壓力、主汽壓力、再熱器壓力、汽包水位、爐膛壓力、各調門開度、總調門指令、主汽溫度。4.5 如果出現影響機組安全或運行不穩(wěn)定的情況，運行人員可根據實際情況進行操作，恢復機組工況，事后給試驗人員作好記錄。5、試驗步驟：    檢查DCS和DEH軟件修改已經完成，靜態(tài)實驗合格，機組各項功能主要包括機爐協(xié)調控制、AGC、DEH功率控制等功能完好，各項保護投入運行良好。

9、對一次調頻的控制邏輯檢查修改完畢后，通過升降負荷對控制回路進行靜態(tài)試驗，靜態(tài)試驗成功后，進行一次調頻試驗。機組一次調頻試驗控制方式，分別按照DEH、DEH+CCS兩種分別進行試驗。DEH方式即機組控制僅DEH在自動方式運行，協(xié)調不再自動方式運行。DEH+CCS方式采用協(xié)調方式下機組的不同運行模式來進行試驗。試驗步驟5.1將切為DEH自動控制方式5.1.1確認機組處于DEH自動控制方式，鍋爐主控，其他各系統(tǒng)自動投入，機組負荷240MW（機組額定出力的80），試驗一次調頻動作情況。5.1.2改變轉速設定值，檢查一次調頻動作情況，記錄機組各主參數改變前后機組負荷、轉速定值、轉速值、調節(jié)級壓力、調門開

10、度、及爐側重要參數主汽壓力、主汽溫度、汽包水位、爐膛負壓等。5.1.3待機組穩(wěn)定后，將轉速設定值恢復到3000r/min檢查一次調頻動作情況，記錄機組各主參數改變前后機組負荷、轉速定值、轉速值、調節(jié)級壓力、調門開度、及爐側重要參數主汽壓力、主汽溫度、汽包水位、爐膛負壓等。5.2DEH遙控，DCS協(xié)調控制5.2.1確認機組處于DEH遙控，DCS協(xié)調控制，其他各系統(tǒng)自動投入，機組負荷240MW（機組額定出力的80），試驗一次調頻動作情況。5.2.2改變轉速設定值，檢查一次調頻動作情況，記錄機組各主參數改變前后機組負荷、轉速定值、轉速值、調節(jié)級壓力、調門開度、及爐側重要參數主汽壓力、主汽溫度、汽包水

11、位、爐膛負壓等。5.2.3待機組穩(wěn)定后，將轉速設定值恢復到3000r/min檢查一次調頻動作情況，記錄機組各主參數改變前后機組負荷、轉速定值、轉速值、調節(jié)級壓力、調門開度、及爐側重要參數主汽壓力、主汽溫度、汽包水位、爐膛負壓等。5.3DEH功率回路控制方式，DEH手動控制方式我廠未使用此方式運行，故未進行。試驗數據記錄試驗數據設有專人記錄，根據下表格式進行統(tǒng)計。每次變化工況或轉速設定值采用不同表格記錄，如有其它情況發(fā)生，在備注中作好記錄。每次轉速設定變化分別按照正向動作一次，然后反向動作一次進行。記錄數據見下面各表。表110機組一次調頻試驗數據記錄表（設定轉速向上擾動）運行方式：DEH自動控制

12、方式 時間： 2006.04.28參數擾動前擾動后4S擾動后15S穩(wěn)定后60S轉速設定（r/min）3000301230123012機組負荷（MW）236.5234.2226.9221.3實際轉速（r/min）3000300030003000#1調門行程（mm）47474747#2調門行程（mm）50505050#3調門行程（mm）17888#4調門行程（mm）0000#1中調門行程（mm）133133133133#2中調門行程（mm）136136136136調速級壓力（MPa）9.648.988.708.71主汽壓力（MPa）13.5913.7513.8613.90再汽壓力（MPa）2.78

13、2.742.632.56主汽溫度（）534.7535.0535.0535.6再汽溫度（）526526526526凝結器真空（KPa）-92-92-92-92汽包水位(mm)73-17-31爐膛壓力（Pa）-109-96-275-180備注：汽機調門動作迅速，負荷響應時間小于2秒（符合一次調頻負荷響應時間應小于4秒的要求）。擾動后15秒機組負荷變化9.6MW（規(guī)定在15秒內一次調頻的負荷調整幅度應達到理論計算的一次調頻的最大負荷調整幅度90%，為18 MW）。在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始的45秒內，機組實際出力與機組響應目標偏差的平均值為7.65MW（符合在機組額定有功出力±

14、;5%內的要求）。表210機組一次調頻試驗數據記錄表（設定轉速向下擾動）運行方式：DEH自動控制方式 時間： 2006.04.28參數擾動前擾動后4S擾動后15S穩(wěn)定后60S轉速設定（r/min）3000299429942994機組負荷（MW）236.2237.3239.6240.6實際轉速（r/min）3000300030003000#1調門行程（mm）47474747#2調門行程（mm）50505050#3調門行程（mm）17212121#4調門行程（mm）0000#1中調門行程（mm）133133133133#2中調門行程（mm）136136136136調速級壓力（Mpa）9.589.8

15、39.839.83主汽壓力（MPa）13.5813.5213.4913.49再汽壓力（MPa）2.762.772.792.82主汽溫度（）537.0537.0536.7536.7再汽溫度（）530530530530凝結器真空（KPa）-92-92-92-92汽包水位(mm)961622爐膛壓力（Pa）-124-161-90-129備注： 汽機調門動作迅速，負荷響應時間小于2秒（符合一次調頻負荷響應時間應小于4秒的要求）。擾動后15秒機組負荷變化3.4MW（規(guī)定在15秒內一次調頻的負荷調整幅度應達到理論計算的一次調頻的最大負荷調整幅度90%，為7.2MW）在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始

16、的45秒內，機組實際出力與機組響應目標偏差的平均值為-3.9MW（符合在機組額定有功出力±5%內的要求）。表310機組一次調頻試驗數據記錄表（設定轉速向上擾動）運行方式：DEH遙控，DCS協(xié)調控制 時間： 2006.04.28參數擾動前擾動后4S擾動后15S穩(wěn)定后60S轉速設定（r/min）3000301430143014機組負荷（MW）234.6230.1224.0219.6實際轉速（r/min）3000300030003000#1調門行程（mm）47474747#2調門行程（mm）50505050#3調門行程（mm）188810#4調門行程（mm）0000#1中調門行程（mm）1

17、33133133133#2中調門行程（mm）136136136136調速級壓力（MPa）9.598.618.598.63主汽壓力（MPa）13.4213.6113.6813.73再汽壓力（MPa）2.752.692.602.55主汽溫度（）533.6533.9533.9534.7再汽溫度（）524524524524凝結器真空（KPa）-92-92-92-92汽包水位(mm)3532-9-24爐膛壓力（Pa）-94-78-232-136備注：汽機調門動作迅速，負荷響應時間小于2秒（符合一次調頻負荷響應時間應小于4秒的要求）。擾動后15秒機組負荷變化10.6MW（規(guī)定在15秒內一次調頻的負荷調整幅

18、度應達到理論計算的一次調頻的最大負荷調整幅度90%，為21.6MW）。在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始的45秒內，機組實際出力與機組響應目標偏差的平均值為13.6MW（符合在機組額定有功出力±5%內的要求）。表410機組一次調頻試驗數據記錄表（設定轉速向上擾動）運行方式：DEH遙控，DCS協(xié)調控制 時間： 2006.04.28參數擾動前擾動后3S擾動后15S穩(wěn)定后60S轉速設定（r/min）3000301030103010機組負荷（MW）235.8232.4226.3226.4實際轉速（r/min）3000300030003000#1調門行程（mm）47474747#2調門行

19、程（mm）50505050#3調門行程（mm）1791013#4調門行程（mm）0000#1中調門行程（mm）133133133133#2中調門行程（mm）136136136136調速級壓力（MPa）9.628.698.749.20主汽壓力（MPa）13.5613.7513.8113.76再汽壓力（MPa）2.772.722.632.65主汽溫度（）533.8533.8534.1534.1再汽溫度（）524524524524凝結器真空（KPa）-92-92-92-92汽包水位(mm)3-1-18-5爐膛壓力（Pa）-81-50-211-245備注：汽機調門動作迅速，負荷響應時間小于2秒（符合一

20、次調頻負荷響應時間應小于4秒的要求）。擾動后15秒機組負荷變化9.5MW（規(guī)定在15秒內一次調頻的負荷調整幅度應達到理論計算的一次調頻的最大負荷調整幅度90%，為14.4MW）。在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始的45秒內，機組實際出力與機組響應目標偏差的平均值為10.2MW（符合在機組額定有功出力±5%內的要求）。表510機組一次調頻試驗數據記錄表（設定轉速向下擾動）運行方式：DEH遙控，DCS協(xié)調控制 時間： 2006.04.28參數擾動前擾動后3S擾動后15S穩(wěn)定后60S轉速設定（r/min）3000298829882988機組負荷（MW）238.1243.4250.12

21、51.1實際轉速（r/min）3000300030003000#1調門行程（mm）47474747#2調門行程（mm）50505050#3調門行程（mm）15282722#4調門行程（mm）0550#1中調門行程（mm）133133133133#2中調門行程（mm）136136136136調速級壓力（MPa）9.6510.4610.4410.21主汽壓力（MPa）14.0814.0013.9513.95再汽壓力（MPa）2.772.832.922.93主汽溫度（）538.7538.7538.7538.7再汽溫度（）533533533533凝結器真空（KPa）-93-93-93-93汽包水位(m

22、m)19234644爐膛壓力（Pa）-201-46-47-20備注：汽機調門動作迅速，負荷響應時間小于2秒（符合一次調頻負荷響應時間應小于4秒的要求）。擾動后15秒機組負荷變化12MW（規(guī)定在15秒內一次調頻的負荷調整幅度應達到理論計算的一次調頻的最大負荷調整幅度90%，為18MW）。在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始的45秒內，機組實際出力與機組響應目標偏差的平均值為-12.5MW（符合在機組額定有功出力±5%內的要求）。表610機組一次調頻試驗數據記錄表（設定轉速向下擾動）運行方式：DEH遙控，DCS協(xié)調控制 時間： 2006.04.28參數擾動前擾動后4S擾動后15S穩(wěn)定

23、后60S轉速設定（r/min）3000298629862986機組負荷（MW）237.0242.0250.0252.7實際轉速（r/min）3000300030003000#1調門行程（mm）47474747#2調門行程（mm）50505050#3調門行程（mm）14352921#4調門行程（mm）0650#1中調門行程（mm）133133133133#2中調門行程（mm）136136136136調速級壓力（MPa）9.4610.5410.5010.25主汽壓力（MPa）14.1514.0113.9614.01再汽壓力（MPa）2.762.832.942.96主汽溫度（）535.9535.9535.9535.2再汽溫度（）531531531532凝結器真空（KPa）-93-93-93-93汽包水位(mm)12102521爐膛壓力（Pa）-119-955234備注：汽機調門動作迅速，負荷響應時間小于2秒（符合一次調頻負荷響應時間應小于4秒的要求）。擾動后15秒機組負荷變化13MW（規(guī)定在15秒內一次調頻的負荷調整幅度應達到理論計算的一次調頻的最大負荷調整幅度90%，為21.6MW）在電網頻率變化超過機組一次調頻死區(qū)時開始的