百萬千瓦機組一次調頻動作效果分析

王俊 張凱泉

摘要：本文分析了某機組運行中影響一次調頻正確動作的因素，并對所有因素進行了細致分析，找出了影響一次調頻動作效果差的關鍵因素，并加以改進，解決了該機組一次調頻頻繁被考核的問題。

關鍵詞：一次調頻;正確動作;DHE;死區函數

16年6月份以來，某廠“兩個細則”考核中一次調頻費用為明顯增加，主要原因為#1、#2機組一次調頻正確動作率低于80%，其中#1機組自6月份B修后并網以來一次調頻效果下降明顯，考核費用相應大幅增加。

一、16年四臺機組一次調頻月正確動作率數據

從上表可以看出，四臺機組中#3、#4機組一次調頻正確動作率較好，#1、#2機組一次調頻正確動作率相對較差（月正確動作率低于80%則被考核），特別是#1機組下半年月正確動作率低于80%。

查閱某廠機組一次調頻效果歷史數據發現，一次調頻動作相反或者調頻效果達不到考核要求的情況可分為兩類：（1）負荷大于900MW以上，汽輪機調門基本處于全開狀態，機組基本失去調頻能力。（2）機組負荷低于900MW，調門并未全開，機組具備調頻能力。

以#1機組15年7月份數據為例，一次調頻動作情況統計如下：全月調頻點共2784個，被考核點為1764個，其中1230個點未動或者動作相反，其余534個點雖動作方向正確，但調頻效果低于0.6。

從#1機組一次調頻數據來看，出現了大量低負荷工況時一次調頻效果為零的情況，900MW以下被考核點占總調頻點的36%。而低負荷工況時，機組主汽調門并未處于全開位。因此#1機組在負荷低于900MW工況時一次調頻效果差是導致月度一次調頻正確動作率低于80%的主要原因。

二、一次調頻調節原理

一次調頻是電網的靜態調頻特性，其特點是通過電網中各機組調速系統的靜態特性，利用機組的蓄能承擔電網負荷變化，最終使電網頻率形成一個穩態頻率偏差，一次調頻依靠原動機調速系統自動完成，其響應時間約為幾秒。其動作效果主要跟機組的轉速不等率、遲緩率、轉速死區以及主機調門門開度有關。

當電網中所有機組的調速系統都參與一次調頻時，電網將負荷擾動按各機組的不等率分配到各臺機組上，不等率小的機組將承擔較多的負荷分配。電網中各機組通常按容量相對值承擔一次調頻量。各機組的不等率具有大致相同的數值，一般為4%—5%。

一次調頻回路一般都在DEH實現，同時在CCS進行補償。只要頻差信號大于2轉，一次調頻回路將始終影響負荷控制回路的輸出，最終使機組的實發功率與負荷指令不相等。協調控制系統的功率閉環校正回路，其作用于汽機主控回路，如果不對DEH的一次調頻作用在CCS上進行補償，CCS的功率閉環校正回路將把這一過程視為內擾，由于比例積分的調節作用，又會把負荷控制回路的輸出拉回，從而影響一次調頻效果。因此在后續的分析中我們從DCS的協調控制部分與DEH的一次調頻調節回路部分進行了觀察分析。下圖為一次調頻邏輯簡圖：

綜上所述，影響機組一次調頻效果的因素分別是：a、機組遲緩率;b、主汽調門開度;c、協調控制邏輯中參數設定;d、DEH邏輯中參數設定。

三、影響一次調頻動作效果原因分析

1、機組遲緩率：機組遲緩率為機組的故有特性，調速系統中由于各部件的摩擦、卡澀、不靈活以及連桿、絞鏈等結合處的間隙、錯油門的重疊度等因素造成的動作遲緩程度。#1機組B修后一次調頻效果變差，不排除在檢修中機組特性發生變化，但可能性較小且在機組正常運行中無法對其進行調整。因此暫不認為機組遲緩率是影響機組一次調頻效果差的主要原因。

2、主汽調門開度：影響主汽調門開度的主要因素是鍋爐側主汽壓力設定值。2015年9月份以來，各臺機組適當提高了500MW～900 MW之間的主汽滑壓曲線設定值，改善機組了帶高負荷能力，一次調頻月正確動作率基本能達到80%以上。但17年機組檢修過后，#1機組一次調頻正確動作率大幅下降，查詢機組主汽滑壓曲線并未發生變化，因此一次調頻月正確動作率低的主要原因不是機組主汽滑壓曲線。

3、DCS協調控制一次調頻回路分析

DCS側一次調頻主要控制思路為：頻差信號折算為功率指令加入到功率總指令MWD，經疊加了頻差功率指令后的功率指令一方面生成BID指令，進入汽機主控后經一次調頻反向閉鎖后送入DEH。通過排查邏輯發現#1機組因INFIT的投入，一次調頻反向閉鎖被屏蔽。聯系熱控人員將DCS側反向閉鎖恢復，但該月一次調頻正確動作率仍不合格，因此DCS側一次調頻反向閉鎖也不是正確動作率的主要原因。

4、DEH一次調頻回路分析

DEH側一次調頻主要控制思路為：DEH通過轉速偏差計算得出一個調頻分量，該調頻分量通過死區函數判斷后，經過計算送入負荷調節器（調頻分量除了送入負荷調節器前饋外還直接疊加如在負荷調節器出口，以加快響應速度。）動作主汽調門以響應負荷達到一次調頻的目的。

通過查閱機組一次調頻動作記錄發現：20117年1月12日06：02至06：12這一時間段，DEH側#1機組一次調頻動作次數為3次，#2機組動作次數為12次，并且#1機組一次調頻動作量較#2機組小、維持時間短且指令響應較為遲緩。調閱#1機組檢修前曲線，發現#1、#2機組一次調頻動作情況大致相同，而在#1機組檢修后DEH側一次調頻動作情況產生了惡化。經過分析認為#1調頻動作效果差的原因為DEH側邏輯設置異常。通過對DEH側邏輯的分析比對，發現#1機組一次調頻的頻差死區函數較#2機組范圍小，修改該函數后，#1機組一次調頻動作效果明顯提升。

四、邏輯優化前后#1機組一次調頻動作情況對比

經過修改DEH側一次調頻控制邏輯后，#1機組一次調頻效果大為改觀：

五、小結：

16年6月以來，#1機組一次調頻效果差主要原因為DEH側一次調頻參數設置不合理，對其優化后一次調頻效果明顯好轉。因此在機組一次調頻效果差，頻繁被考核時，應及時核對機組邏輯設置，查找出檢修后因邏輯下裝導致的邏輯參數異常，從而提高機組一次調頻動作效果。

參考文獻

[1]電力系統分析，韓禎祥，浙江大學出版社。

作者簡介：王俊（1983年12月），男，江蘇，本科，工程師，研究方向：電廠集控運行。

白培強（19813年1月），男，山西，本科，工程師，研究方向：電廠集控運行。

（作者單位：華能玉環電廠）