东北电网一次调频及电网频率动态特性测试试验方案解读

东北电网一次调频及电网频率动态东北电网一次调频及电网频率动态 特性测试试验方案特性测试试验方案 批准 批准 审审核 核 会会签签 制定 制定 东北电力调度通信中心 东北电力科学研究院 2009 年 9 月 1 东北电网一次调频及电网频率动态特性东北电网一次调频及电网频率动态特性 测试试验方案测试试验方案 一 前言一 前言 1 1 试验目的 试验目的 1 1 为进一步推进东北电网一次调频工作 掌握全网机 组一次调频功能现状 检验三省一次调频工作的实际效果 以明确今后一次调频工作重点 1 2 测试实际电网频率动态特性 研究呼辽直流工程投 产后直流系统事故情况下电网频率特性 2 2 试验依据 试验依据 2 1 东北电网发电机组一次调频调度管理暂行规定 2 2 东北区域发电厂并网运行管理实施细则 试行 3 3 基本参数和技术指标定义 基本参数和技术指标定义 3 1 一次一次调频调频 由于系统内机组跳闸或大用户发生跳闸时 电网频率发 生瞬间变化 一般变化幅度较大 变化周期在 10 秒到 1 分钟 之间 要求网上机组的负荷能够在允许的范围内快速地调整 以弥补网上的负荷缺口 保证电网频率稳定的过程 称为一 次调频 3 2 调频调频死区死区 2 机组一次调频频率死区是指系统在额定转速附近对转 速的不灵敏区 为了在电网频率变化较小的情况下提高机组 稳定性 一般在电调系统设置有频率死区 3 3 一次一次调频动态调频动态特性特性 一次调频特性是汽轮发电机组并网运行的基本特性之 一 它是指电网负荷变化引起电网的频率发生变化后 机组 在控制系统的作用下自动地增加 电网频率下降时 或减小 电网频率升高时 自身的功率 从而限制电网频率变化的特 性 3 4 功率功率补偿补偿量量 功率补偿量 P 是由机组速度变动率 和转速偏差 n 等相关参数计算出来的 公式如下 P P0 n0 n 其中 P0 为机组额定容量 n0 为机组额定转速 n 为转速偏差 包含死区的机组转速与 3000 转之差 即 n n 3000 为转差死区 n 为刨除死区后能够贡献电量的实际转速偏差 以死区 2r min 为例 即 当电网频率高 机组转速大于 3 3000 转 分 时 n n 3002 当电网频率低 机组转速小 于 3000 转 分 时 n n 2998 3 5 速度速度变动变动率率 速度变动率 是指机组调节系统给定值不变的情况下 汽轮机由空负荷到满负荷的转速变化量与额定转速之比 通 常以百分数形式表示 其计算公式为 n1 n2 n0 100 式中 n1 汽轮机空负荷时的转速 n2 汽轮机满负荷时的转速 n0 汽轮机额定转速 对速度变动率的解释如下 汽轮机在正常运行时 当电网 发生故障或汽轮发电机出口开关跳闸使汽轮机负荷甩到零 这时汽轮机的转速先升到一个最高值然后下降到一个稳定 值 这种现象称为 动态飞升 转速上升的最高值由速度变动 率决定 一般应为 4 5 若汽轮机的额定转速为 3000 转 分 则动态飞升在 120 150 转 分之间 速度变动率越大 转速 上升越高 危险也越大 3 6 一次一次调频负调频负荷响荷响应应滞后滞后时间时间 一次调频负荷响应滞后时间是指运行机组从电网频率 越过该机组一次调频的死区开始 到该机组的负荷开始变化 所需的时间 4 3 7 一次一次调频负调频负荷响荷响应时间应时间 一次调频负荷响应时间是指从电网频率越过该机组一 次调频的死区开始 达到理论计算的一次调频的最大负荷调 整幅度 90 的时间 3 8 一次一次调频负调频负荷响荷响应稳态时间应稳态时间 一次调频负荷响应稳态时间是指从电网频率越过该机 组一次调频的死区开始 达到理论计算的一次调频幅度 5 以内的时间 4 4 技术指标 技术指标 4 1 一次一次调频负调频负荷响荷响应应滞后滞后时间时间 标准 小于 3s 4 2 一次一次调频调频的的负负荷荷调调整幅度整幅度 机组负荷应在 15s 内达到理论计算的一次调频的最大负 荷调整幅度的 90 4 3 一次一次调频调调频调整幅度的偏差整幅度的偏差 机组负荷在 45s 内一次调频幅度偏差应小于 5 二 试验参与单位二 试验参与单位 东北网调 辽宁省调 吉林省调 黑龙江省调 东北电科 院 吉林电科院 黑龙江电科院 以及所有有单机 10 万千瓦 及以上容量机组运行中的统调电厂 其中 调度部门需要参 与的处室有调度处 系统处 自动化处 5 三 试验组织安排三 试验组织安排 总 指 挥 李泽宇 副总指挥 高德宾 辽吉黑三省调主管领导 成 员 邵广惠 王肇光 李 群 电科院专责人员 当值调度 四 试验相关措施及要求四 试验相关措施及要求 1 各单位要高度重视此次试验 成立相应组织机构 试 验正式实施前两天 各单位相关准备工作应完全就绪 网调 将在试验前一天对三省调及直调各发电厂进行逐一核实 2 试验当日各单位相关领导及有关部门人员必须到位 以保证试验取得预期效果 3 要求各单位自动化处 电厂远动通讯等专业部门积 极配合 确保网省调 CC 2000 PMU 频率采集系统及现场 一次调频数据传输采集系统运行正常 以保证正确提供试 验分析报告的相关数据 4 要求并网运行中的各台 10 万千瓦及以上容量统调 机组在试验前三天 将一次调频功能全部投入运行 5 要求各拥有单机 10 万千瓦及以上容量机组的统调 发电厂必须保证能够正常记录一次调频动作情况 并在试 验后将有关记录数据上传至所辖调度部门 6 6 对对参与参与试验试验的机的机组组要求按照以下方式存要求按照以下方式存储储一次一次调频调频 相关数据 相关数据 6 1 采用机组 DCS 控制系统的数据存储功能 6 2 在 DCS 数据库中组建一次调频数据实时和历史趋 势组 6 3 要求数据采样周期为 1 秒 对具有历史数据存储死 区设定的系统应合理设定 避免死区过大影响数据存储的 精度 6 4 在趋势组中保存如下数据 实际负荷 实际转速 DEH 综合开度 流量 指令 调频转差 一次调频增量功率 7 要求参与 要求参与试验试验的机的机组组按照以下要求提供保存的按照以下要求提供保存的试验试验 数据 数据 试验试验工况下 工况下 7 1 数据按照附件中的格式填写 7 2 曲线按照要求拷屏 7 3 所有数据和曲线要求提供电子版 8 对对并网机并网机组组提出以下要求 提出以下要求 8 1 参与一次调频试验的机组要求机组负荷可以在额 定负荷的 75 100 变负荷运行 试验前负荷按照调度指令 维持在额定负荷的 80 85 之间运行 机组控制系统运行方 式维持不变 一次调频死区设定为 2r min 8 2 对未参与试验的机组要求在试验期间机组应维持 调度下达的负荷 在试验期间最好机组按照以下方式运行 7 炉跟机协调方式或 DEH 功率方式 五 试验中各有关单位任务五 试验中各有关单位任务 1 网调负责试验的统一指挥协调 负责直调发电厂一 次调频功能的切实投入 负责直调发电厂一次调频动作采 集数据的收集汇总 2 各省调在网调的指挥下 负责所辖统调发电厂一次 调频功能的切实投入 负责所辖统调发电厂一次调频动作 采集数据的收集汇总 并上传至网调 3 各拥有单机 10 万千瓦及以上容量机组的统调发电 厂在所辖调度指挥下 负责将一次调频死区设定为 2r min 负责运行机组一次调频功能的正确投入 负责采 集记录一次调频动作数据 负责动作数据上传至所辖调度 部门 4 网省调和东北电科院 吉林电科院和黑龙江电科院 负责一次调频动作情况的分析 并由东北电科院进行汇总 后给出东北电网一次调频现状的结论 六 试验方案六 试验方案 1 试验试验主要思路主要思路 本次试验分两次进行 第一部分 第一部分 将一台 30 万千瓦水 电机组进行打闸停机 系统频率将由 50Hz 降至 8 49 90 49 88Hz 左右 下降约 0 1 0 12Hz 第二部分 第二部分 将两 台 30 万千瓦水电机组进行打闸停机 系统频率将由 50Hz 降至 49 80 49 76Hz 左右 下降约 0 2 0 24Hz 两次试验均大幅超过机组一次调频的人工死区 2 转 对 应 0 033Hz 全网机组不参与系统频率的调整 仅靠机组一 次调频功能恢复频率 大约在 60 秒后 网调下令水电厂恢 复正常频率 2 试验时间试验时间的确定的确定 试验时间选取在下午 13 00 15 00 之间 具体时间待 定 从全网发电曲线来看 每日只有 13 00 15 00 之间的曲 线最为平滑 机组转速也较为稳定 是试验的最佳时段 3 参与 参与试验试验机机组组的确定的确定 试验机组选定为白山两台 30 万千瓦机组 4 频频率率测测量点的量点的选择选择 频率测量点共分三处 浑河变 220kV 母线 白山厂 220kV 母线 哈尔滨中心变 220kV 母线 5 试验试验的具体步的具体步骤骤 试验试验一 白山厂一 白山厂单单台台 30 万千瓦机万千瓦机组组打打闸闸停机使系停机使系统频统频 率降低率降低约约 0 08Hz 时时 网内机 网内机组组一次一次调频调频功能及功能及电电网网动态动态特特 性性测试测试 1 试验试验前两日 前两日 网调及各省调将具备条件的所辖机组 一次调频功能全部按照规定投入运行 重点保证一次调频 9 人工死区应在 2r min 记录投入一次调频机组的详细名单 并确认现场一次调频数据传输采集系统运行正常 2 在在试验试验前一日 前一日 对记录系统进行检测 将检测情况 和记录曲线上报所辖调度 三省调将所辖机组上报至网调 备案 同时 网调 辽宁和黑龙江省调负责落实相关电科院频 率测量点的准备工作 在试验前一日应准备就绪 3 试验试验开始前一小开始前一小时时 网调下令各省调及直调电厂尽 可能将投入一次调频的机组出力稳定在额定出力的 80 85 之间 4 试验试验开始前开始前 15 分分钟钟 网调下令各省调将所有机组 AGC 功能全部退出运行 并暂时不调整省间 ACE 曲线 按 照网调令调整全省总出力 并要求各省调通知所辖电厂未 经调度命令不得擅自人为调整机组出力 即 暂时取消关口 调度 5 试验试验开始前开始前 15 分分钟钟 网调下令所有直调电厂将所 有机组 AGC 功能全部退出运行 并逐一通知所有火电厂 水电厂 风电场未经调度命令不得擅自人为调整机组出力 除调频厂丰满电厂外 6 网调调整白山厂 3 台机运行 其中 两台机带 10 万 千瓦出力 一台机带 30 万千瓦出力 7 网调调整丰满厂及其他各水电厂开机方式 要求丰 10 满厂全厂机组出力可增加裕度达到 40 万千瓦左右 8 网调指定丰满厂利用人工手段将系统频率尽可能地 调整至 50 00Hz 偏差在 0 01 Hz 之内 9 网调通过电话会议系统通知三省调及直调电厂试验 第一阶段白山厂单台 30 万千瓦机组准备打闸停机 确认无 问题 10 网调下令丰满厂停止系统频率调整 11 网调进行倒计时 按照 10 9 8 7 2 1 打闸 的顺序发令 即当网调数完 1 后随即发令 打闸 白山厂 听到网调发令 打闸 时 应立即将出力带 30 万千瓦的机组 进行打闸停机 12 系统频率预计下降约 0 1 0 12Hz 即由 50 00Hz 下降至 49 90 49 88Hz 左右 13 待白山机组打闸 60 秒后 网调下令丰满厂恢复系 统频率至 50 00Hz 14 网调通知三省调一次调频及电网频率动态特性测 试第一次试验 频率降低 0 08Hz 结束 并恢复关口调度 按 计划正常调整省间 ACE 曲线 15 网调通知各直调发电厂一次调频及电网频率动态 特性测试第一次试验 频率降低 0 1 0 12Hz 结束 恢复正 常调整 16 白山厂对打闸机组进行全面检查 无问题后汇报 11 网调 17 各单位整理试验结果并报送网调 试验试验二 白山厂两台二 白山厂两台 30 万千瓦机万千瓦机组组打打闸闸停机 使系停机 使系统统 频频率降低率降低约约 0 16Hz 时时 网内机 网内机组组一次一次调频调频功能及功能及电电网网动态动态 特性特性测试测试 试验步骤 1 6 同试验一 7 网调调整白山厂 3 台机运行 其中一台机带 10 万 千瓦出力 另两台机分别带 30 万千瓦出力 8 网调调整丰满厂及其他各水电厂开机方式 要求丰 满厂全厂机组出力可增加裕度达到 70 万千瓦左右 9 网调指定丰满厂利用人工手段将系统频率尽可能地 调整至 50 00Hz 偏差在 0 01 Hz 之内 10 网调通过电话会议系统通知三省调及直调电厂试 验第二阶段白山厂 2 台 30 万千瓦机组准备打闸停机 确认 无问题 11 网调下令丰满厂停止系统频率调整 12 网调进行倒计时 按照 10 9 8 7 2 1 打闸 的顺序发令 即当网调数完 1 后随即发令 打闸 白山厂 听到网调发令 打闸 时 应立即将 2 台出力带 30 万千瓦的 机组一并进行打闸停机 13 系统频率预计下降约 0 2 0 24Hz 即由 50 00Hz 下降至 49 80 49 76Hz 左右 12 14 待白山机组打闸 60 秒后 网调下令丰满厂恢复系 统频率至 50 00Hz 15 网调通知三省调一次调频及电网频率动态特性测 试第二次试验 频率降低 0 2 0 24Hz 结束 并恢复关口调 度 按计划正常调整省间 ACE 曲线 16 网调通知各直调发电厂一次调频及电网频率动态 特性测试第二次试验 频率降低 0 2 0 24Hz 结束 恢复正 常调整 17 各单位整理试验结果并报送网调 18 白山厂对打闸机组进行全面检查 无问题后汇报 网调 6 试验试验注意事注意事项项 1 网省调在试验准备过程中调整电源出力时应保证参 与试验的机组有足够的一次调频调整空间 2 试验期间应保证丰满厂预留充足的旋转备用 并保 证白山厂 丰满厂机组低频自启动装置按规定正常投入 确 保试验同时电网发生电源事故时能够迅速恢复系统频率 3 试验过程中 若系统发生事故 应立即汇报网调及 有关领导并停止试验 进行事故处理 7 试验试验后的主要工作 后的主要工作 1 试验后 各省调应在 5 天内将所辖机组一次调频动 作采集记录数据 以及一次调频试验报告上报至网调调度 13 处 2 试验后 各直调发电厂应在 2 天内将相应机组一次 调频动作采集数据记录上报至网调调度处 3 试验后 东北电科院应在 10 天内完成全网一次调 频试验报告的汇总工作 并形成全网一次调频试验正式报 告上报至网调调度处 4 试验后 网调调度处应在 2 天内将试验期间频率采 集系统记录的电网频率变化数据提供给系统处分析 5 网省调度及电科院负责进行分析 总结 并形成全 网一次调频试验报告 试验报告要详细说明全网一次调频 的现状和现有能力 并明确今后的工作方向和重点 附件 一次调频试验数据统计表 14 附件 附件 一次调频试验数据统计表一次调频试验数据统计表 每台机组填写一份 发电厂名称 机组号 试验开始时间 试验结束时间 1 机组基本数据 机组容量 300MW 机组类型直吹燃煤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 注 以上数据为举例 2