200MW火电机组一次调频试验分析.pdf

2 0 1 0年 1 2月 第 3 8卷 第 6 期 总 第 2 1 1 期 De c ． 2 01 O Vo1 ．3 8 No ．6 Se r ． No．2 1 1 2 0 0 MW 火 电机组一次调频试验分析 An a l y s i s f o r Pr i ma r y Fr e q u e n c y Re g ul a t i on Te s t o f 2 0 0 M W Co a l f i r e d Uni t s 许 晓梅 ， 李 家海 ， 王明辉 ， 宋有辉 1 ． 大唐长春第二热电有 限责任公司， 长春 1 3 0 0 3 1 ； 2 ． 吉林省 电力有 限公 司 电力科 学研 究 院 ， 长春1 3 0 0 2 1 摘 要 通过对大唐长春第二热电有限责任公 司 5台采用 电液控制系统 D E H 的 2 0 0 Mw 机组一次调频 试验数据 的分析 ， 指出协调控制系统 C C S 投入后 ， 不能采取单 独投 D E H侧 的一 次调频 回路方 式 ， 强制循 环汽包锅炉 的机 组 ， 频差 一功率 函数 _厂 在 电网负频差 区间的斜率宜设置小一些 ， 而 自然循环汽包锅炉 的机组则频差功率 函数 厂 z 在 电网正频差区间的斜 率宜设置小一些有利于机组的稳定运行。 关键词 一次调频 ； 不等率 ； 电网频率 ； C C S ； D E H 中图 分 类 号 TM7 6 1 ． 2 3 文献 标 志 码 B 文 章 编 号 1 0 0 9 5 3 0 6 2 0 1 O 0 6 0 0 3 9 0 3 一 次调 频 即利 用 系统 固有 的负荷 频率 特性 以及 发 电机 调速 器 的作用 ， 阻止 系统 频 率偏 离 标 准 的调 节方式 。 当 系统 频率 发生变 化 时 ， 系统 中所有 的发 电 机 的转 速 即发 生变 化 ， 如转 速 的 变化 超 出发 电机组 规 定 的不 灵敏 区 ， 该 发 电机 组 的调 速器 就会动 作 ， 改 变 其原动 机 的阀门位 置 ， 调 整原动 机 的功率 ， 力求改 善 原动机 功率或 负荷 功率 的不平衡 状态 。 因此 ， 一次 调频 功能 是保持 电 网稳 定 的重要手 段之一 l 】 j 。 目 前 ， 网 内 汽 轮 机 组 多 采 用 电 液 控 制 系 统 D E H ， 其一 次 调 频 功能 在 D E H 中通 过 软件 形 式 实 现 ， 由于转 速死 区和速 度 变动 率 等控 制 参数 易 于 修 改 ， 一 次调 频 可 以方 便地 投 、 退 ， 加之 其 他 多种 因 素 ， 部 分 电厂 经常 退 出机 组 一次 调 频功 能 或修 改 一 次调 频参 数 ， 造成 系 统频 率 出现 波 动时 一 次调 频 动 作 的质 量不够 理想 。 1 一次调 频在不 同类 型汽 轮机调 速 系统 的 实现方式 纯液压 汽轮 机组 的一 次调 频是 通过汽 轮机调 速 系统 内部 固有 的静态 特性 由汽轮 机调 节 装置 的转 速感受机构、 传动放大机构、 配汽机构及阀门机构的 特性决 定 实 现的 。当外 界功率增 加 时 ， 汽 轮机功率 不变 ， 则 汽轮机 转速 下降 ， 这又称 为汽 轮机 的 自调节 性 能 。 而 一般来 说汽 轮机转 速下 降 ， 引起 一次 油压下 降 ， 二次 油 压 随之 上 升 ， 汽 轮 机调 门开大 ， 汽 轮机 功 率相应 增加 ； 反之 汽轮机 功率 相应 减小 ， 形 成 了纯 液 压汽轮 机组 的一 次调频 功能 。 汽 轮机一 次调 频增 减 出力 由汽 轮机调 节系统 的 静态特 性决定 Ap P O 式 中 为转 速 变 动率 不 等 率 ； 。 为 机 组 额 定 转 速 ； P。 为机 组额定 功率 。 根 据调 速 系统 的静态 特 性线 ， 汽 轮 机 电功率 额 定 f 『 l1 减 小 到零 时 ， 转 速 的 改变 值 与额 定 转速 之 比 的 百 ， 数 ， 称 为速 度变动 率 ， 亦 称不 等率 。 一 ／ kr ／ m a x 1 00 ， 2 e 调节系统的速度不等率 一般为 3 ～5 ， 对 于 同样 的转 速变 动幅度 ， 速度 不等率 越大 ， 一次调 频 负荷量 越小 反之 速度 不等率越 小 ， 一次调 频负荷 量 越 大 。 数 字式 电调系统 的一 次调频 实际上 是将 纯液压 汽 轮 机 组 的 固有 功 能 通 过 一定 的 控 制策 略实 现 而 已。一次 调频 在 电调 系统机 组 的实现方 式原则 上应 与在液调系统机组的调频效果相一致， 保持相似 的 汽轮 机静态 特性 。 在 电调 系统 中 ， 一般 都 有一 次 调频 回路 和一 次 收 稿 日期 2 0 1 0 1 0 2 6 作者简介 许 晓梅 1 9 6 5 一 ， 女 ， 助理工程师， 从事火力发 电厂热工专业技 术工作 。 39 2 0 1 0年 l 2月 第 3 8卷 第 6期 总 第 2 1 1 期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r De c ．2 0 1 0 Vo 1 ． 3 8 No． 6 Se r ． No． 2 1 1 调频 函数 曲线 。 一次 调频 回路 又称频 率校 正 回路 。 由 汽轮机 转速 对应 一 次 调频 负荷 量 ， 叠 加在 负 荷指 令 上 形成修 正后 的实际 负荷指 令 。实 际一 次调频 函数 曲线 还要考 虑调频 死 区和调 频范 围。 2 C C S 、 D E H 系统一次调频功能 2 ． 1 CCS一 次调频 功 能 协调控 制系统 C C S 主 控 系统 见 图 1 。C C S正 常运 行 方 式 为 AG CD E B 直 接 能 量 平 衡 9 D Tu r b i n e B a s e 一 锅 炉 调 压 一 CC S至 DE H 的遥 控 口投 入一C C S通 过 DE H 遥控 口控 制 汽机 调 门调节 功率 。 C C S主控 系统 中 自动发 电控 制 AG C 的功率 指令或运 行人 员的 给定功率 指令 经过 限幅及 速率 限 制 后 与 电网频 差所 校 正 的负 荷指 令 进行 迭 加 ， 迭加 的功率 指令 送至 功率 比例 一积分 ～微 分 P I D 调节 器 摔制汽 轮机调 门开 度 。 其 频差 一功率 函数 厂 曲 线 ． 频 信号来 自 D E H系统 的转速信号 ， 其主要参 数 设 置 为 转 速 不 等 率 为 5 ， 频 差 死 区 为 2 r ／ mi n ， 频 差 调 节 范 围 1 2 r ／ mi n ， 负 荷 调 节 限 幅 1 6 MW 。 为 了避 免 机组 输 出 电功 率 频 繁 抖 动 ， 当频 差信 号在死 区范 围 内时 ， 频差信 号切 除 ， 函数 器 输 出为 0 ， 机组不参与调频。只有当频率信号超出 2 r ／ mi n 时 ， 机 组 才根 据 超 出 大小 参 加 调 频 ， 当频 差 信 号 超 出 1 2 r ／ mi n 时 ， 函 数 器 输 出 保 持 1 6 Mw 不变 。函数器 特性 的斜率代 表 了电 网对 机 组调 频负 荷 分配 比例 ， 斜率 越 大 ， 转 速 不等 率 越小 ， 机组 调频 能力越 强 ， 反 之则越 弱 。通 常 2 0 0 Mw 机 组转速 不等 率取值 为 5 。 2 ． 2 DE H系统 一次 调频功 能 4 0 汽相 l f J 指令 图 1 D E B 4 0 0协调控 制系统原理简 图 D E H 系 统 一次 调 频 功 能 的频 差 一功 率 函数 模 块 曲线与 C C S系统相 同 ， 电网频 差所 校正 的负荷 指 令 直接迭 加到 D E H 系统 负荷需求 上 去控制 调门 。 3 全 网一次调频及频率动态特性测试试验 3 ． 1 试验 参数及 试验数 据 2 0 0 9年 1 1 月 0 3日 1 3 5 5吉 林 电 网进 行 了 一 次调频 联调 试验 ， 试验分 为 2 个 阶段 ， 大唐 长春热 电 有 限责任公 司 5台 2 0 0 Mw 机组 参 与 了试验 ， 机组 基 本 参 数 见 机见 表 1 。机 组 试 验时 的 运 行方 式 为 C C S投入 ， 锅 炉跟 随 、 定 压 、 顺 阀运 行 。根 据单 机一 次调 频 功 能试 验 结 果 ， E C S及 D E H 系统 一 次调 频 功能均 投入 ， 一次调 频设 定数据 见表 2 。 试验 时机组 负荷为 6 5 E C R。 5台机组 试验数 据略 有不 同 ， 以 3 号 机组 为例进 行说 明 。第 一阶段 和第二 阶段试 验数 据 见表 3 ～6 。 表 1机 组 基本 数 据 机组容量 2 0 0 Mw 机组类型 中储式制粉系统 汽包炉抽汽供热机组 汽轮机调速器类型 数字电液型调速系统 机组运行方式 炉跟机协调 方式 死 区 ／ rmi n 最 大 调 整 负 荷 限 幅 ／ MW 速 度 变 动 率 ／ 2 根 据 机 组 容 量 确 定 l ～ 5 表 3 第一阶段试验开始前和结束后机组主要参数 表 4 第 一 阶 段 调 频 试 验 数 据 2 0 1 0年 1 2月 第 3 8卷 第 6 期 总 第 2 1 1 期 吉 林 电 力 J i l i n E l e c t r i c Po we r De c ． 2 01 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 6 S e r ． No ． 2 1 1 表 5 第二阶段试验开始前和结束后机组主要参数 验 时负荷 增减量 达 到理论 值 的时间为 3 0 S左右 。 表 6 第二 阶段调频试验数据 O 1 41 ． 67 1 5 1 4 3． 4 2 3 0 1 4 4． 6 2 4 5 1 44 ．9 9 6 O 1 45 ．3 6 7 5 1 44 ． 49 90 1 43 ． 52 0 5 2．6 2 3 ．9 2 5 3． 53 2． 70 5 3． 18 3． 24 5 2 ．87 2 ．8 4 5 2 ．5 8 2 ．7 O 52 ．6 8 2 ．8 4 52 ．1 3 3 ． 2试 验数据 分析 从 以上 试验 数 据 可 以看 出 ， 参 与 试 验 的 5台机 组 中 3 、 4 、 5号 机 组 较 好 ， 1 、 2号 机 组 略 差 。C C S 、 D E H 调频功 能均投 入控 制方 式下 ， 机组 参 加一 次调 频 的负 荷响应 能力 较快 ， 机组功 率 波动不 大 ， 有关 参 数控制 稳定 ， 指 标满 足性 能要求 ； 但 由于频 率扰 动采 用 电网 内的机 组跳 闸形式 ， 电 网频率 上 升 或下 降 的 速 率较 慢 ， 使得 负 荷增 减量 达到 理论 值 的时 间 比单 机 试验 时 采用转 速 阶跃 扰 动 的 响应 时 间长 单 机 试 写作知识 4 结论 机 组正 常运 行时如 果功率 由 C C S调 节 ， C C S投 入 协 调 后 ， 不 能 采 取 单 独 投 D E H 侧 的一 次 调 频 回 路 方 式 ， 否 则 在 参 加 调 频 时 由 D E H 系 统 引 起 的 负 荷增 减量 将 由 C C S迅速 拉 回 ， 机组 达不 到参 加一 次 调频 功 能的要 求 。 同 省 内几 台 3 0 0 Mw 强 制 循 环 锅 炉 的机 组 试 验结 果相 比， 强 制循环 锅炉 因汽包 容积 较小 ， 锅 炉 蓄 热能 力较差 ， 在 汽机调 门快 速关小 时 ， 主蒸汽压 力上 升较慢， 幅度不大， 有利于电网高频率时机组参加一 次调频 ； 在 汽机调 门 闪速开 大时 ， 主蒸汽 压力下 降较 快 ， 幅 度较大 ， 不利 于 电网低频 率 时机组参 加一次 调 频 。 因此 对强 制循 环汽包 锅炉 的机组 ， 频差 一功率 函 数 -厂 z 在 电 网负频 差 区间 的斜率 宜设 置小 一些 ， 即 转速不等率设置大一些 ； 自然循环汽包锅炉的机组 则与 此相 反 ， 频 差 一功率 函数 f x 在 电网正频 差 区 间 的斜 率宜 设 置小 一 些 ， 这样 会 有利 于 机组 的稳定 运行 。 参考文献 [ 1 ] 王 绍然 ， 傅吉悦 ， 刘 乐 ， 等． 吉林 电网一 次调频 分析 [ J ] ． 吉林电力 ， 2 0 1 0 ， 3 8 5 1 - 4 ． 科技论 文中数 的修约规则 编 辑 刘 文 千 对实验测定和计算所得 的各种数值 常常要进行修约。 GB 3 1 0 1 1 9 9 3附录B详细规定 了数的修约规则。 a ．数 的修 约 即用一修 约数 代替 一 已知数 ， 该修 约 数 即来 自选 定的修 约 区 间的整数 倍 。如果 只有 1个 整 数倍 接近 已知数 ， 则此 整数倍 就是 修 约数 。 如 果 2个连 续的 整数倍 同等地 接近 已知数 ， 为使 修 约误差 最 小， 通 常选取偶数 整数 倍作 为修 约数 。 b ．为避 免 多次修 约可 能产生 的误 差 ， 对 一个 已知数 必须 1次 完成修 约 。 C ．对 于极 大值或极 小值， 经单位换算后进行修 约时， 应遵循“ 极大值只舍 不入， 极 小值 只入 不舍” 的 原 则 。 d ． 数的修约口诀 4舍 6入 5看右； 5 右有数便进 1 ； 5右为 0看左方； 左为奇数要进 1 ； 左为偶数全舍去； 无论舍 去 多少位 ， 均 应一 次修 完毕 。 本刊 编辑部 41 6 9 8 1 9 5 5 0 4 3 4 4 4 3 4 1 O 6 9 O 9 9 5 6 5 5 6 5 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 2 2 2 2 2 2 2