一次调频讲座.ppt

发电机组在电网中一次调频功能介绍 1 一次调频基本概念 1 1 汽轮机液压调节系统的静态指标机组在稳态运行时 汽轮机功率或油动机行程随自身转速变化的关系 称为调节系统的静态特性 右图是一个调节系统典型的静态特性曲线 图中两条平行线间的区域 反映了调速系统对转速的不确定性 系统的速度变动率和迟缓率 是反映调节系统静态特性的重要指标 1 1 1 速度变动率 0 1 e 100 速度变动率越小汽轮机对系统的调频能力就越强 但自身的稳定性也就越差 一般 取值3 6 水轮机调速系统的永态转差率在本质上等同于汽轮机调速系统的速度变动率 一般水轮机组的 取值为2 6 对大机组为了防止机组甩负荷后转速飞升过高 一般将 取值在4 5 左右 1 1 2 汽轮机液压调节系统的迟缓率迟缓率 是调节系统在其工作范围内对转速的迟滞 磁滞反应 e 100 1 1 3 汽轮机电液调节系统的转速死区转速死区 是特指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区 为了在电网周波变化较小的情况下 提高机组运行的稳定性 一般在电调系统设置有转速死区 值得注意的是迟缓率与转速死区 的概念并不相同 系统死区系统磁滞 图3转速死区与迟缓率的区别 2 电力系统的一次调频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 在这个过程中 系统功率负荷的动态平衡完全是自己随动完成的 不需要人工干预 动态平衡的结果是系统稳定在了一个较低的频率水平 这个过程即为电力系统的一次调频过程 可以看到电力系统的一次调频 是由同步发电机组和负荷设备共同来完成的 右图为电网的调频调整示意图 其中a点为系统变化前电网的功率负荷平衡点 当电网中的负荷从L1增加到L2时 系统的功率负荷平衡点将开始沿调速系统的静态特性线P1下滑 直到系统的功率负荷达到一个新的平衡 b点 在这个过程中汽轮机调速系统根据电网频率的变化情况 按照其自身的静态特性来自动调整所发功率 来满足电网负荷变化的过程 即为机组参与系统的一次调频过程 图4电网的调频调整示意图 3 投入指标及控制逻辑3 1调速系统速度变动率一次调频负荷调整量可按下式计算 或其中 N为单位转速 频率 一次调频负荷调整量 MW r min 或 MW Hz Ne为机组额定负荷 MW 为机组速度变动率 ne为机组额定转速 r min f为机组额定转速下的频率 Hz 例如 某300MW机组 速度变动率为5 该机组单位一次调频负荷调整量就为2MW r min相当于1 2MW 0 01Hz 对于一般机组都设计为4 5 之间 当然 小于4 对于一次调频是有利的 但容易造成机组的不稳定 水电机组速度变动率 永态转差率 可小一些 为3 4 3 2调速系统迟缓率根据 汽轮机调节控制系统试验导则 DL T 711 1999 中规定调速系统迟缓率如下 机械 液压调节型机组容量 100MW 迟缓率要求小于0 4 机组容量100MW 200MW 包括200MW 迟缓率要求小于0 2 机组容量 200MW 迟缓率要求小于0 1 电液调节型机组容量 100MW 迟缓率要求小于0 15 机组容量100MW 200MW 包括200MW 迟缓率要求小于0 1 机组容量 200MW 迟缓率要求小于0 06 3 3频率死区设为 2r min 0 034Hz 较为合适 主要考虑如下 1 电网频率偏移50 0 034Hz开始调整 距地区电网要求的50 0 1Hz还有较大裕量 2 火电机组负荷调整精度低 小范围调整负荷准确性差 允许有一定的偏差 3 转速测量 频率测量数据存在一定的误差和不确定性 设置死区可避开 4 减少机组不必要的负荷波动 3 4响应滞后时间及稳定时间图中 t为响应滞后时间 图中t1为稳定时间 3 5负荷变化幅度 1 额定负荷200MW及以下的火电机组 限制幅度不小于机组额定负荷的 10 2 额定负荷220 350MW的火电机组 限制幅度不小于机组额定负荷的 8 3 额定负荷500MW及以上的火电机组 限制幅度不小于机组额定负荷的 6 水电机组参与一次调频的负荷变化幅度不应加以限制 3 6对控制系统的要求与一次调频有关的控制系统主要分为两大类型 见下页图9所示 一类是一次调频功能由DEH实现 即将频差信号叠加在汽轮机调速汽门指令处的设计方法 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AGC方式时 由DEH DCS共同完成一次调频功能 如DCS不投入校正回路 则会出现负荷反调现象 另一类是频差函数叠加在功率调节器入口 见图中DEH部分虚线 当DEH功率调节器切除或DEH未投CCS遥控时DEH一次调频功能失效 此时如果协调系统在手动状态时 机组将失去一次调频功能 另一方面影响了响应速度 特别是当功率调节器采用串级控制方式时 问题更为突出 f x Hz V LDC AGC操作员设定 功率调节器 A A A 速率限制设定 上限负荷设定 下限负荷设定 一次调频函数 f x r min V 负荷给定 功率调节器 A A A 速率限制设定 上限负荷设定 下限负荷设定 操作员设定 一次调频函数 T PI PI MW MW 切换单元 汽机调门指令 DCS CCS DEH 指令直接叠加在调门上 T 手动方式 协调方式 阀位限制 CCS控制 DEH控制 图9一次调频控制原理示意图 图10DCS频率校正回路对一次调频的影响 DCS频率校正回路对一次调频的影响当机组运行在AGC或机组协调控制方式时 不投入频率校正回路将出现负荷反调现象 电网频率还未恢复正常 机组的一次调频能力已消失 图10DCS频率校正回路对一次调频的影响 一次调频控制逻辑对负荷响应快速性的影响电液调速系统 DEH 工作在阀位控制方式 当电网频率变化时负荷的响应最快一般在1 2秒内机组负荷发生变化 见图15 而只由DCS的协调系统完成一次调频 受到影响的因素较多 负荷响应较慢 需10秒左右时间 火电机组主蒸汽压力对一次调频的影响主蒸汽压力以及调速汽门特性对一次调频也会产生影响 火电机组一般都按定 滑 定方式运行 既满足调整负荷的要求 又可保证经济性 当火电机组主蒸汽压力变化时 对一次调频会产生较