MW机组一次调频试验

1、.300MW机组一次调频试验黄振宇 郭毅乐（大唐安阳发电厂，河南 安阳 455004）【摘要】 ：本文主要介绍300MW机组一次调频基本概念，以及试验逻辑的修改和试验的方法步骤。【关键词】：一次调频、原理、试验、方法、步骤。1、前言：随着机组容量的不断增加和市场经济的进一步深入，电网的供电质量要求也越来越高，要求电网频率非常稳定，满足各用户的要求。根据华中电网发电机组一次调频调度管理规定对机组参与电网一次调频的要求，对我厂300MW机组的一次调频逻辑进行检查，按照调度管理的有关规定进行了部分逻辑的增加和修改。为验证300MW机组DCS、DEH的一次调频逻辑、参数设置，考察300MW机组参与电网

2、的一次调频特性，特针对10机组进行了一次调频试验，并对相关参数进行了分析，考察了一次调频功能对机组运行的影响。一次调频基本概念一次调频功能是通过调节汽轮机调门的开度，利用机组的蓄热来快速响应电网频率的变化。目前大机组普遍应用DEH来进行汽轮机转速和有功功率的控制。DEH中一次调频功能是将汽轮机转速与额定转速的差值直接换算成有功功率指令，以我厂新华控制工程公司的DEH为例，其控制结构原理见图1。 其中汽轮机额定转速（3 000 r/min）与实际转速的差值经函数f（x）转换后生成一次调频因子，直接叠加到DEH的有功功率给定值上，以控制汽轮机的调门开度。一次调频因子的设置包括频差死区和转速不等率两

3、个因素。频差死区的设置是为了防止在电网频差小范围变化时汽机调门不必要的动作。一次调频不等率定义为：式中n机组空负荷时和满负荷时的转速差值，r/min；n0机组额定负荷值，MW。的数值一般设置在3%6%，值越小，在相同的频差下汽机调门的变化幅值越大，反之则越小。一次调频因子的设置与机组的稳定性密切相关，频差死区越大，越大，机组越稳定，但是对电网一次调频的贡献也越小。一次调频因子的设置应兼顾机组稳定性和一次调频快速响应的指标。2、华中电网对纯电调机组一次调频参数要求：DEH和DCS中一次调频死区为±2r/min（0.033HZ）；速度变动率4%5%；一次调频的负荷限幅为±24M

4、W(300MW机组)；调速系统迟缓率小于0.06%。机组对一次调频响应要求：机组在80%额定负荷状态下运行，对持续60秒的一频率的阶跃变化，其负荷调整响应的滞后时间、调整幅度应满足如下要求：一次调频负荷响应时间应小于4秒；在15秒内一次调频的负荷调整幅度应达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度90%；在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值应在机组额定有功处理的±5%内。3、当时我厂现状：我厂#9、10机组DCS系统为西屋WDPFII系统，AGC功能中具有频率校正回路，但参数没有设置，未投入。#9、#10机组协调控制系统中来自DEH

5、的频差信号，DCS系统中该点已有但为坏点，原因DEH侧频差信号未做点，需在DEH侧重新做点。DCS投频差校正，这样在DEH参与一次调频时，协调控制系统同时动作，在协调系统的作用下稳定锅炉的燃烧，协调送引风稳定炉膛压力，调节给水稳定汽包水位等，使系统很快稳定在一次调频后的负荷。#9、10机组汽轮机调节系统（DEH）为新华控制工程公司的DEH-IIIA纯电调控制系统，一次调频死区设置为±12rpm，速度变动率设置为5.5%，一次调频最大调整负荷限幅为±300MW，一次调频回路投入方式，DEH中设置为DEH为自动状态，转速信号正常，只要有并网信号自动投入一次调频功能。4、试验前的

6、准备： 4.1参数修改4.1.1原来DEH中不符合的要求的频差参数的修改DEH中原来一次调频DEH中频差校正页中，f(x)参数设置如下：X（RPM）1501212150Y（MW）30000300按照一次调频文件的要求，该参数不符合要求，需要对一次调频DEH中频差校正页中，f(x)参数设置如下：X（RPM）150142214150Y（MW）2424002424 图2 一次调频设定参数图注：a. 函数中的X为频差信号，等于3000减去机组实际转速，Y为频差校正负荷。b. CCS部分内一次调频函数与DEH部分内的函数取自同一个频差信号。4.1.2在DCS(WDPF)中A004X051块是CCS频差校

7、正函数f(x)，设置其参数如下：X（HZ）2.50.230.0330.0330.232.5Y（MW）2424002424注：a. 函数中的X为频差信号，等于3000减去机组实际转速差值所对应的频率值，Y为频差所校正的负荷。b. CCS部分内一次调频函数与DEH部分内的函数取自同一个频差信号，但单位不同。4.1.3在新华DEH中新做一点AO，输出频差信号至DCS，该信号为（3000实际转速）60。4.1.4在CCS、DEH中增加逻辑功能，当机组功率300MW时，网频降低一次调频也不增加负荷。4.2所有参数修改完后，专人进行参数的复核，可能的情况下进行系统静态测试和传动。4.3 试验前要求运行人员

8、了解一次调频试验目的、方法。要求密切监视系统运行，注意机组燃烧、主汽压力、汽包水位、调门开度、机组负荷的变化情况，尽量减少对系统干扰操作。4.4一次调频相关被测量信号正确可靠。包括：机组转速、机组负荷、调节级压力、主汽压力、再热器压力、汽包水位、炉膛压力、各调门开度、总调门指令、主汽温度。4.5 如果出现影响机组安全或运行不稳定的情况，运行人员可根据实际情况进行操作，恢复机组工况，事后给试验人员作好记录。5、试验步骤：    检查DCS和DEH软件修改已经完成，静态实验合格，机组各项功能主要包括机炉协调控制、AGC、DEH功率控制等功能完好，各项保护投入运行良好。

9、对一次调频的控制逻辑检查修改完毕后，通过升降负荷对控制回路进行静态试验，静态试验成功后，进行一次调频试验。机组一次调频试验控制方式，分别按照DEH、DEH+CCS两种分别进行试验。DEH方式即机组控制仅DEH在自动方式运行，协调不再自动方式运行。DEH+CCS方式采用协调方式下机组的不同运行模式来进行试验。试验步骤5.1将切为DEH自动控制方式5.1.1确认机组处于DEH自动控制方式，锅炉主控，其他各系统自动投入，机组负荷240MW（机组额定出力的80），试验一次调频动作情况。5.1.2改变转速设定值，检查一次调频动作情况，记录机组各主参数改变前后机组负荷、转速定值、转速值、调节级压力、调门开

10、度、及炉侧重要参数主汽压力、主汽温度、汽包水位、炉膛负压等。5.1.3待机组稳定后，将转速设定值恢复到3000r/min检查一次调频动作情况，记录机组各主参数改变前后机组负荷、转速定值、转速值、调节级压力、调门开度、及炉侧重要参数主汽压力、主汽温度、汽包水位、炉膛负压等。5.2DEH遥控，DCS协调控制5.2.1确认机组处于DEH遥控，DCS协调控制，其他各系统自动投入，机组负荷240MW（机组额定出力的80），试验一次调频动作情况。5.2.2改变转速设定值，检查一次调频动作情况，记录机组各主参数改变前后机组负荷、转速定值、转速值、调节级压力、调门开度、及炉侧重要参数主汽压力、主汽温度、汽包水

11、位、炉膛负压等。5.2.3待机组稳定后，将转速设定值恢复到3000r/min检查一次调频动作情况，记录机组各主参数改变前后机组负荷、转速定值、转速值、调节级压力、调门开度、及炉侧重要参数主汽压力、主汽温度、汽包水位、炉膛负压等。5.3DEH功率回路控制方式，DEH手动控制方式我厂未使用此方式运行，故未进行。试验数据记录试验数据设有专人记录，根据下表格式进行统计。每次变化工况或转速设定值采用不同表格记录，如有其它情况发生，在备注中作好记录。每次转速设定变化分别按照正向动作一次，然后反向动作一次进行。记录数据见下面各表。表110机组一次调频试验数据记录表（设定转速向上扰动）运行方式：DEH自动控制

12、方式 时间： 2006.04.28参数扰动前扰动后4S扰动后15S稳定后60S转速设定（r/min）3000301230123012机组负荷（MW）236.5234.2226.9221.3实际转速（r/min）3000300030003000#1调门行程（mm）47474747#2调门行程（mm）50505050#3调门行程（mm）17888#4调门行程（mm）0000#1中调门行程（mm）133133133133#2中调门行程（mm）136136136136调速级压力（MPa）9.648.988.708.71主汽压力（MPa）13.5913.7513.8613.90再汽压力（MPa）2.78

13、2.742.632.56主汽温度（）534.7535.0535.0535.6再汽温度（）526526526526凝结器真空（KPa）-92-92-92-92汽包水位(mm)73-17-31炉膛压力（Pa）-109-96-275-180备注：汽机调门动作迅速，负荷响应时间小于2秒（符合一次调频负荷响应时间应小于4秒的要求）。扰动后15秒机组负荷变化9.6MW（规定在15秒内一次调频的负荷调整幅度应达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度90%，为18 MW）。在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值为7.65MW（符合在机组额定有功出力±

14、;5%内的要求）。表210机组一次调频试验数据记录表（设定转速向下扰动）运行方式：DEH自动控制方式 时间： 2006.04.28参数扰动前扰动后4S扰动后15S稳定后60S转速设定（r/min）3000299429942994机组负荷（MW）236.2237.3239.6240.6实际转速（r/min）3000300030003000#1调门行程（mm）47474747#2调门行程（mm）50505050#3调门行程（mm）17212121#4调门行程（mm）0000#1中调门行程（mm）133133133133#2中调门行程（mm）136136136136调速级压力（Mpa）9.589.8

15、39.839.83主汽压力（MPa）13.5813.5213.4913.49再汽压力（MPa）2.762.772.792.82主汽温度（）537.0537.0536.7536.7再汽温度（）530530530530凝结器真空（KPa）-92-92-92-92汽包水位(mm)961622炉膛压力（Pa）-124-161-90-129备注： 汽机调门动作迅速，负荷响应时间小于2秒（符合一次调频负荷响应时间应小于4秒的要求）。扰动后15秒机组负荷变化3.4MW（规定在15秒内一次调频的负荷调整幅度应达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度90%，为7.2MW）在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始

16、的45秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值为-3.9MW（符合在机组额定有功出力±5%内的要求）。表310机组一次调频试验数据记录表（设定转速向上扰动）运行方式：DEH遥控，DCS协调控制 时间： 2006.04.28参数扰动前扰动后4S扰动后15S稳定后60S转速设定（r/min）3000301430143014机组负荷（MW）234.6230.1224.0219.6实际转速（r/min）3000300030003000#1调门行程（mm）47474747#2调门行程（mm）50505050#3调门行程（mm）188810#4调门行程（mm）0000#1中调门行程（mm）1

17、33133133133#2中调门行程（mm）136136136136调速级压力（MPa）9.598.618.598.63主汽压力（MPa）13.4213.6113.6813.73再汽压力（MPa）2.752.692.602.55主汽温度（）533.6533.9533.9534.7再汽温度（）524524524524凝结器真空（KPa）-92-92-92-92汽包水位(mm)3532-9-24炉膛压力（Pa）-94-78-232-136备注：汽机调门动作迅速，负荷响应时间小于2秒（符合一次调频负荷响应时间应小于4秒的要求）。扰动后15秒机组负荷变化10.6MW（规定在15秒内一次调频的负荷调整幅

18、度应达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度90%，为21.6MW）。在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值为13.6MW（符合在机组额定有功出力±5%内的要求）。表410机组一次调频试验数据记录表（设定转速向上扰动）运行方式：DEH遥控，DCS协调控制 时间： 2006.04.28参数扰动前扰动后3S扰动后15S稳定后60S转速设定（r/min）3000301030103010机组负荷（MW）235.8232.4226.3226.4实际转速（r/min）3000300030003000#1调门行程（mm）47474747#2调门行

19、程（mm）50505050#3调门行程（mm）1791013#4调门行程（mm）0000#1中调门行程（mm）133133133133#2中调门行程（mm）136136136136调速级压力（MPa）9.628.698.749.20主汽压力（MPa）13.5613.7513.8113.76再汽压力（MPa）2.772.722.632.65主汽温度（）533.8533.8534.1534.1再汽温度（）524524524524凝结器真空（KPa）-92-92-92-92汽包水位(mm)3-1-18-5炉膛压力（Pa）-81-50-211-245备注：汽机调门动作迅速，负荷响应时间小于2秒（符合一

20、次调频负荷响应时间应小于4秒的要求）。扰动后15秒机组负荷变化9.5MW（规定在15秒内一次调频的负荷调整幅度应达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度90%，为14.4MW）。在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值为10.2MW（符合在机组额定有功出力±5%内的要求）。表510机组一次调频试验数据记录表（设定转速向下扰动）运行方式：DEH遥控，DCS协调控制 时间： 2006.04.28参数扰动前扰动后3S扰动后15S稳定后60S转速设定（r/min）3000298829882988机组负荷（MW）238.1243.4250.12

21、51.1实际转速（r/min）3000300030003000#1调门行程（mm）47474747#2调门行程（mm）50505050#3调门行程（mm）15282722#4调门行程（mm）0550#1中调门行程（mm）133133133133#2中调门行程（mm）136136136136调速级压力（MPa）9.6510.4610.4410.21主汽压力（MPa）14.0814.0013.9513.95再汽压力（MPa）2.772.832.922.93主汽温度（）538.7538.7538.7538.7再汽温度（）533533533533凝结器真空（KPa）-93-93-93-93汽包水位(m

22、m)19234644炉膛压力（Pa）-201-46-47-20备注：汽机调门动作迅速，负荷响应时间小于2秒（符合一次调频负荷响应时间应小于4秒的要求）。扰动后15秒机组负荷变化12MW（规定在15秒内一次调频的负荷调整幅度应达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度90%，为18MW）。在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值为-12.5MW（符合在机组额定有功出力±5%内的要求）。表610机组一次调频试验数据记录表（设定转速向下扰动）运行方式：DEH遥控，DCS协调控制 时间： 2006.04.28参数扰动前扰动后4S扰动后15S稳定

23、后60S转速设定（r/min）3000298629862986机组负荷（MW）237.0242.0250.0252.7实际转速（r/min）3000300030003000#1调门行程（mm）47474747#2调门行程（mm）50505050#3调门行程（mm）14352921#4调门行程（mm）0650#1中调门行程（mm）133133133133#2中调门行程（mm）136136136136调速级压力（MPa）9.4610.5410.5010.25主汽压力（MPa）14.1514.0113.9614.01再汽压力（MPa）2.762.832.942.96主汽温度（）535.9535.9535.9535.2再汽温度（）531531531532凝结器真空（KPa）-93-93-93-93汽包水位(mm)12102521炉膛压力（Pa）-119-955234备注：汽机调门动作迅速，负荷响应时间小于2秒（符合一次调频负荷响应时间应小于4秒的要求）。扰动后15秒机组负荷变化13MW（规定在15秒内一次调频的负荷调整幅度应达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度90%，为21.6MW）在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的