水电机组一次调频的技术探讨

1、水电机组一次调频的技术探讨摘要：木文讲述了水电机组一次调频的介绍及运行方式，并对水电机组一次 调频管理做岀了相关条款分析，并提岀水轮机调速器调节死区的设置。关键词：水电机组；一次调频；死区设置 1水电机组一次调频简介及运行方式1水电机组一次调频控制简介水电机组一次调频的控制方式有两利i,-种是将一次调频值叠加到监控系统 的功率给定值上，在监控系统屮形成功率校正回路，即当调速系统屮检测到频率 超出死区后，直接调整调门（接力器）的开度，同时将一次调频所要变化的负荷 值叠加到监控系统的功率给定值上，在监控系统中形成功率校正回路，使之不反 调；另一种是当调速系统中检测到的频率超出死区后，直接调整调门（

2、接力器） 的开度，同时输岀1个一次调频动作的信号到监控系统，监控系统将功率调节器 切换到跟踪方式，调节器的设定值跟踪实际功率，当频率偏差回到死区范围内再 由监控系统进行功率调节。一次调频将功率调节切到跟踪状态，与由于故障原因 将功率调节切到手动状态有木质区别，一次调频将功率调节切到跟踪状态在频率 偏差冋到死区范围内自动进入调节状态；而i大i故障原i大i将功率调节切到手动需要 检修人员将故障处理完毕，由运行人员确认后再投入自动状态。在这种方式下, 机组在进行功率调节的同时，也可以进行一次调频，相当于一次调频与二次调频 可以同时进行；机组在agc控制时，一次调频功能也可以止常投入。一次调频 功能优

3、先，一次调频动作时闭锁功率调节。一次调频与二次调频木身没有矛盾， 是可以同时实现的两个功能，当水电站选择了一次调频功能优先，一次调频功能 动作时闭锁功率调节的运行方式后，水电机组agc控制也只能采取这种方式， 其原因是由于电网有负荷波动时网频超岀死区，水电机组在响应一次调频的时间 里中调将无法通过agc或调度指令调度负荷。1.2水电机组运行方式水电机组在设计中一般具备三种运行方式：第一种是频率方式，相当于以频 率为闭环，当检测频率与额定频率存在偏并就调节，直至两者和等，主要用于并 网前的转速控制；第二种方式是开度反馈方式，在这种方式下以导叶开度为闭环, 导叶开度与给定开度存在偏差就进行调节；第

4、三种方式是功率反馈方式，在这种 方式下以功率为闭环，实际功率与给定功率存在偏差就进行调节，直至两者相等。 一般水电机组并网后并用开度反馈运行方式和功率反馈运行方式较普遍。正常运 行时两种方式z间可以实现无扰切换。调速控制系统中具备开度反馈和功率反馈 两种运行方式，可以实现无扰切换，但是需耍重新调整pid参数，即两种方式 采用同一个调节器，方式切换后需要改变pid参数。监控系统与调速控制系统 的联接中只选择了开度反馈方式。水电机组在调速控制系统的功率反馈方式和开度反馈方式下一般都有一次调频功能。但目前国内水电机组大多只采用开度反馈方式，采用功率反馈方式的 较少。2管理规定分析比较2.1 一次调频

5、死区的茅异及其原因探讨华北电网发电机组一次调频运行管理规定中笫3.3条规定：水电机组一 次调频人工死区控制不大于±0.033 hz；而华屮电网发电机组一次调频技术管 理规定中第2.2.3条中规定：水电机组一次调频的人工死区控制在±0.05 hz内。 两网的规定略有不同。水电机组负荷控制的主耍于段是用接力器控制水轮机蜗壳 屮的导叶开度（接力器由液压控制装置组成，通过机械连接控制导叶开度），是 控制转动机械设备，这种控制不宜在小范围内频繁动作，否则将导致冋差增大、 控制设备在某一区域控制不连续，造成油缸严重磨损，减少机组的寿命。正因为 华中电网水电机组较多，对水电机组的了解更为

6、深入，所以华中电网发电机组 一次调频技术管理规定中规定水电机组一次调频的人工死区控制在±0.05 hz 内，这也是大部分水电机组选择开度运行方式而不选择功率运行方式的主要原 因。按照电网的统计数字显示：网频超过±0.033 hz的次数远大于网频超过±0.05 hz的次数，这样电网在一次调频方面基本没有损失却在很大程度上保护了水电 机组的主要设备。2.2 一次调频的负荷变化幅度的差异及其原因探讨华北电网发电机组一次调频运行管理规定屮第3.6条规定：水电机组参 与一次调频的负荷调整幅度不应加以限制；而华中电网发电机组一次调频技术 管理规定（试行）中第241条规定：水电

7、机组一次调频的负荷变化限制幅度为 额定负荷的±10%。华屮电网规定水电机组一次调频的负荷变化限制幅度为额定 负荷的±10%的初衷，但是分析认为水电机组如果不考虑机组并网后的振动区， 其参与一次调频的负荷调整幅度不应加以限制，即在机组发电机的最大功率限制 之内都应当参与一次调频。3水轮机调速器调节死区设置3调速器人工频率死区设置调速器设置人工频率死区的r的是减少调速系统的动作，提高机组运行的稳 定性。当系统频率在死区内变化时，机组不随频率的变化进行调节，从而起到固 定负荷的作用。若人工频率死区设置过小，将引起机组频繁调节，不利于机组的 稳定运行，并在一定程度上影响电网的频率稳

8、定。若设置过大，则在电网频率发 生较大偏差时不能有效发挥一次调频作用对系统提供功率支援。因此，合理设定 发电机组调速系统人工频率死区非常重要。3.2调速器人工开度死区设置调速器设置开度死区的目的与设置人工频率死区相同，但人工开度死区的存 在可使一次调频的调整量加大，并使频差回复至人工频率死区以内，一次调频调 节结束后主接力器不能冋复到调节前的值。人工开度死区要根据具体情况合理设 置，原则上调节死区上限为机组额定容量的3%,机组容量在50 mw以下的机 组设置为1 mw,机组容量在50 mw至100 mw的设置为3 mw,机组容量在 100 mw至200 mw的设置为5mw。公伯峡水电厂人工开度死区设定为3mw, 即1%。4小结进行一次调频的优化分析，不仅要对实际电网频率有一定程度的了解，而且 耍针对调速系统性能要求选择合适的死区。对一次调频进行优化可为水电厂带来 十分可观的经济效益，随着一次调频技术的不断完善，可为水电厂一次调频优化 运行提供