大容量機組一次調頻參數對電網頻率特性的影響分析

摘要：我國的電力行業目前有了很大進步，大容量機組所占的比例也不斷提升，電網頻率特性深受大容量機組一次調頻參數的影響。電力系統處在正常運行狀態時，其電源負荷和有功功率是保持平衡的，發電機有功功率及用電負荷的變化對頻率的偏移有著重要影響。文章對大容量機組一次調頻參數對電網頻率特性的影響進行了分析。

關鍵詞：大容量機組；一次調頻參數；電網頻率特性；發電機；有功功率；用電負荷 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM761 文章編號：1009-2374（2015）14-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.073

1 電網頻率特性與一次調頻的主要原理

1.1 電網頻率的主要特性

電力系統的頻率特性包括以下內容：首先就是發電機組的頻率特性，而在這一環節又分為靜態頻率特性以及單位調節功率，所謂的單位調節功率主要就是原動機功率隨著頻率的變化發生變化的多少要看各發電機的調速器特性；其次從電網系統的靜態調頻的特征方面進行分析來看，主要體現在頻率發生的過程當中，汽輪機調速系統對其進汽量的自動改變，然后在這一作用下進而來調

節發電機的出力，以此來獲取系統功率的供需平衡。

1.2 大容量機組一次調頻的原理

機組中的調速器主要是在改變發電機蒸汽氣流并使之能夠滿足發電機轉速調解的需求，進而來達到功率調解的效果。具體就是在轉速負反饋作用下對閉環控制的實現，主要是對轉速的測量，然后把其進行放大之后反饋到輸入端，同時還要能夠和給定的值進行比較，再對調節氣閥形成的大小加以控制，這樣就能夠對蒸汽的流量得到改變，從而實現轉速控制。閉環控制系統調節系統是在實際值和給定值的偏差下進行的調節，如果實際的輸入值和給定值不相等，那么調節系統就會進行實際的調整，直到達到預期的效果為止，所以從這些方面來看，穩定性是重要的性能指標。

2 電力系統頻率控制及大容量機組一次調頻參數對其的影響

2.1 電力系統頻率的控制

針對電力系統的頻率控制主要能夠將其分為以下等級：從一次調頻的層面來說，其主要是對電網頻率發生變化后做出的自動響應，與此同時也是對有功功率的產生和消耗所進行的相應調整，在這些相關措施作用下能夠使得電力的負荷達到一個平衡的狀態，進而對頻率的變化也能夠進行抵消。在電網系統出現了擾動時電網頻率的恢復就要通過三級頻率控制進行協調運作，一次調頻要能夠起到快速緩沖的作用。在系統當中有功功率大量缺額的過程中，常采取減少系統負荷有功消耗以及提高發電機有功出力措施進行解決，在降低減載控制過程中，要能夠對系統安全運行最低頻率值加以考慮，同時也要確定切負荷啟動頻率以及系統最大切負荷量，對每輪動作頻率級差以及時間的延遲要進行確定。

另外就是一次調頻是系統中各機組調速器完成的，現代大容量發電機組汽輪機控制系統有轉速調節以及自動啟停調節等，電網中的功率變化是通過并網運行各機組調速器共同承擔的，在電網中有功率變化方面會影響電網頻率的高低。電網系統一次調頻在自身的特點上較為鮮明，它是有差調節，對參數進行調整只涉及參變量，機組間的影響相對較小。一次調頻是憑借原動機調速器進行完成的，所以對系統的頻率變化影響較快。

2.2 大容量機組一次調頻參數對電網頻率特性的影響

首先，大容量機組一次調頻參數對電網頻率的穩定性影響，從這一層面來說，值得說明的是，大容量機組的一次調頻的形成主要是在并列運行機的共同參與下進行完成的，這就體現了電力系統作業的一個整體行為。所以在并聯運行的各機組在調差系數的大小上會對電網的穩定性造成相應的影響，并聯運行的調差系數的變化就是一個重要的衡量標準，其調差系數愈大那么在頻率的穩定方面就會愈好，反之則愈差。同時對電網一次調頻能力也會產生影響，這一方面主要是體現在同一調差系數當中的大容量機組對頻率變化功率調整，相對于小容量的機組而言就有著很大的調整幅度，并在實際的效果上也會有比較明顯的體現。針對同容量的機組，那么就會有調差系數不同所調出的有功功率也會存在著一定差距，調差的系數小反而最終的調節效果就會愈好。

其次，近些年的發展過程中，一些大型的火電機組逐漸投入實際使用當中，其中的300WM以及600MW的機組較多，大容量的機組一次調頻對電網頻率控制有著很大影響。首先是對電網一次調頻能力的影響，其中的一次調頻死區是一次調頻功能不動作的轉速偏離了額定值范圍，一次調頻死區通常死區值愈大機組一次調頻的性能就會愈差。對調速器的死區設置要能在一定范圍內進行，而在調差系數作用方面，發電機單位調節功率標志了隨著頻率升降發電機組發出功率減少或者是增加多少，多機系統當中，各發電機的調速器要能夠具有下降特性轉速和輸出功率調節特性。

再次，頻率偏差死區的作用當中，調速系統設置死區主要有兩個重要方面：一是在設置死區相對較大的時候，使得機組不參與電網一次調頻，只帶基本的負荷；二是當設置死區相對較小的時候，能夠對轉速小IDE擾亂信號加以過濾，使機組的功率保持在穩定狀態。在負荷調節范圍的影響方面，設置機組一次調頻最大的幅度是因為快速大幅度變負荷對機組的安全運行有著影響，針對已經投入AGC控制回路的系統在系統發生了擾動過程中，常會引起AGC指令變化，這樣就需要對指令對系統的影響加以詳細考慮。

最后，對機組一次調頻參數的優化過程中：一是要對調差系數進行優化，調差系數δ大小對機組的一次調頻動作時對系統的缺失負荷貢獻程度有著決定性作用，同時也是各機組負荷分配的關鍵參數，所以要先對δ值比較小的機組進行承擔變化后的負荷，然后水電機組δ值要比非調峰以及非調頻電廠機組δ值要小，這樣就能夠使大容量機組的一次調頻作用得到充分發揮；二是對響應時間的優化，在具體而定運行過程中響應時間要能夠滿足三秒基礎上對PID值加以調整，并要對調速器動作時間進行適當的延長，從而避免一次調頻頻繁的動作，在這一情況下使實發性的一次調頻干擾信號得以消除；三是對調速器的死區進行的優化，在這方面要能夠根據機組自身狀況進行調速器死區設置。

3 結語

綜上所述，隨著我國電網發展的不斷進步，對其實際的電力需求也在進一步增加，而大容量機組一次調頻對電網所起到的作用也是愈來愈重要，在這一基礎上就要能夠充分地重視大容量機組的一次調頻參數合理設置，只有如此才能夠將作用充分發揮。隨著WAMS逐漸的發展成熟，怎樣將廣域測量系統實測結果在各發電機組調節器系統中進行應用就比較關鍵，這也是未來需要研究的一個重要方向。

參考文獻

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[2] 郭鈺鋒，于達仁，趙婷，柳焯.電網頻率的非正態概率分布特性[J].中國電機工程學報，2013，（7）.

作者簡介：趙國慶（1983-），男，山東煙臺人，陜西德源府谷能源有限公司運行部值長，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責任編輯：蔣建華）