如何做好電網(wǎng)頻率響應(yīng)的工作-最新年文檔

1、如何做好電網(wǎng)頻率響應(yīng)的工作 1電網(wǎng)的一次調(diào)頻 1） 一次調(diào)頻的定義 頻率的一次調(diào)整如圖1所示。其中，PG為系統(tǒng)中的等值發(fā) 電機(jī) 組的頻率靜態(tài)特性曲線（己線性化），PL為等值負(fù)荷 靜態(tài)特性曲線，兩線相交的a點(diǎn)為系統(tǒng)額定頻率的運(yùn)行點(diǎn)。若 電力系統(tǒng)在額定頻率下運(yùn)行（圖中a點(diǎn)），當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷 由PLN突然增加到PL1時(shí),系統(tǒng)中的等值發(fā)電機(jī)的調(diào)頻過(guò)程如 下：負(fù)荷突然增加瞬間，由于原動(dòng)機(jī)調(diào)速器存在慣性，發(fā)電機(jī)的 出力保持PGN不變，所增加負(fù)荷只能靠系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)部分（主 要是發(fā)電機(jī)組和負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子）所貯存的動(dòng)能來(lái)抵償，促 使機(jī)組轉(zhuǎn)速下降，系統(tǒng)頻率相應(yīng)下降到fl （b 點(diǎn)）。 圖1頻率的一次調(diào)整 當(dāng)系統(tǒng)頻率

2、降低到超出調(diào)速器的失靈區(qū)（通常水輪機(jī)為 0. 02 %，汽輪機(jī)為0. 05 %）時(shí)，調(diào)速器動(dòng)作，增加原動(dòng)機(jī)的輸入 （增加進(jìn)水量或進(jìn)汽），使發(fā)電機(jī)出力增加，系統(tǒng)頻率從fl回 升到f2,即達(dá)到PG、PL1兩特性曲線的交點(diǎn)c。這表明，發(fā)電 機(jī)組仍然維持原頻率特性曲線時(shí)，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在f2 （交點(diǎn)c）, fNf2fl o這個(gè)調(diào)整過(guò)程是調(diào)速器自動(dòng)完成的，通常稱為一次調(diào) 整 過(guò)程。 電力系統(tǒng)中的電源機(jī)組都參與頻率的一次調(diào)整，當(dāng)負(fù)荷增 量發(fā)生時(shí)，各發(fā)電機(jī)組先按其負(fù)荷增量發(fā)生點(diǎn)的同步功率（dp /d S , S為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子q軸與以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸之間的 夾角）,粗略地說(shuō)相應(yīng)地按電氣距離成反比來(lái)分配這些增量

3、。當(dāng) 各 發(fā)電機(jī)組間產(chǎn)生頻差時(shí)，將按電源機(jī)組的慣量以相互振蕩的形式進(jìn) 行這些增量的再分配，并逐步進(jìn)入二次調(diào)頻。 2）次調(diào)頻的重要性 互聯(lián)電網(wǎng)如果沒(méi)有良好的一次頻率響應(yīng)特性，會(huì)導(dǎo)致事故后 系統(tǒng)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)頻率過(guò)低，從而使低周減載裝置動(dòng)作，不利于系 統(tǒng)的可靠運(yùn)行。國(guó)外研究表明，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，一些因素正在 惡化電網(wǎng)的一次頻率響應(yīng)特性 a. 汽輪機(jī)采用滑壓運(yùn)行、鍋爐跟蹤運(yùn)行，汽輪機(jī)閥門(mén)全開(kāi)， 導(dǎo)致機(jī)組失去調(diào)節(jié)能力； b. 電網(wǎng)核電比例加大，可調(diào)節(jié)、調(diào)度能力下降； c. 重工業(yè)減少，缺少相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，從而負(fù)荷對(duì)頻率的 影響降低； d. 循環(huán)機(jī)組，采用溫度控制模式時(shí)，有著正的頻率響應(yīng)特 性，不利于系統(tǒng)頻

4、率恢復(fù)，通常在系統(tǒng)低谷時(shí)期，表現(xiàn)更為明顯； e. 電力市場(chǎng)的推進(jìn)，市場(chǎng)力驅(qū)使各控制區(qū)出于經(jīng)濟(jì)性考慮備 用最小化。 綜上所述，完善互聯(lián)電網(wǎng)一次調(diào)頻管理，制定出量化的考核 標(biāo)準(zhǔn)，是提高電網(wǎng)可靠性的必然手段。 2、頻率響應(yīng)實(shí)例分析 1）參數(shù)定義 互聯(lián)電網(wǎng)的最大動(dòng)態(tài)頻率偏差 fdyn_max,是指電網(wǎng)事故發(fā) 生后，電網(wǎng)頻率跌至的最低值，其主要決定于下列因素： a. 擾動(dòng)的幅度和持續(xù)時(shí)間； b. 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上儲(chǔ)存的動(dòng)能； c. 參與一次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)數(shù)目，一次調(diào)頻儲(chǔ)備容量及其在發(fā) 電機(jī)組之間的分配比例； d. 發(fā)電機(jī)、控制器（如調(diào)速器）的動(dòng)態(tài)特性； e. 負(fù)荷的動(dòng)態(tài)頻率特性。 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)頻率偏差 f,是指系統(tǒng)

5、一次調(diào)頻動(dòng)作后，而自動(dòng)發(fā) 電控制AGC （ Auto Generation Control）等二次調(diào)頻手段尚未接手 時(shí)的頻率偏差，其主要決定于下列因素： a. 網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)系數(shù)和擾動(dòng)的幅度 b. 控制區(qū)參與一次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)的調(diào)差率 c. 負(fù)荷對(duì)頻率響應(yīng)的靈敏度。 一次調(diào)頻儲(chǔ)備，是指發(fā)電機(jī)在調(diào)速器參與一次調(diào)頻過(guò)程中可以 增加的功率，它是由發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)限幅決定的，如圖2所 示。穩(wěn)態(tài)時(shí)（f二fO），不同調(diào)差系數(shù)的機(jī)組GaGb的限幅相同，因 而一次調(diào)頻儲(chǔ)備容量相同。 圖2 一次調(diào)頻儲(chǔ)備 當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生，且厶f f fa二時(shí)，機(jī)組Ga出力達(dá)到最大值Pmax,無(wú)調(diào)節(jié)能力；當(dāng)厶f fb時(shí)，機(jī)組Ga和機(jī)組Gb

6、在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的情形下，對(duì)頻率的貢獻(xiàn)相同。 2)以華東電網(wǎng)頻率響應(yīng)為例 筆者查閱相關(guān)資料得知在2005年11月20日華東電網(wǎng)突然 失去2. 83 GW區(qū)外輸入功率，這次事件相當(dāng)于進(jìn)行了一次電網(wǎng) 頻率響應(yīng)試驗(yàn)。圖3為事故發(fā)生后 min系統(tǒng)頻率曲線。 圖3華東電網(wǎng)頻率特性 A 點(diǎn)(t二13:56:40, f=50.012 Hz), 表示區(qū)外來(lái)電失去前, 電網(wǎng)的頻率。 B 點(diǎn)(t二 13:57:18, f二49.575 Hz) 表示在全網(wǎng)機(jī)組調(diào)速器的 響應(yīng)下，電網(wǎng)頻率恢復(fù)到的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)值 ,此時(shí)，一次調(diào)頻作用達(dá) 到最高峰，但是AGC指令、緊急控制等措施尚未接管。 C點(diǎn)(t二13:56:51, f=49. 51

7、8 Hz)表示電網(wǎng)的最大動(dòng)態(tài)頻率 偏差 fdyn_ m ax 。 D點(diǎn)表示A點(diǎn)之后60 s的系統(tǒng)頻率，如電網(wǎng)沒(méi)有及時(shí)補(bǔ) 足 功率差額，則電網(wǎng)頻率仍然不能恢復(fù)到額定頻率。 從13:56:40開(kāi)始系統(tǒng)頻率在11s內(nèi)從50. 012Hz快速下 降到 49.518 Hz,此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)頻率偏差為 fdyn_max=0. 482 Hz。華 東電網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻相應(yīng)的頻率死區(qū)為0.033 Hz,當(dāng)系統(tǒng)頻率降低 至49. 967 Hz時(shí)，機(jī)組接收到頻 差信號(hào)，機(jī)組的一次調(diào)頻執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作，一般在5 s內(nèi)可以 起作用。這次事故，正體現(xiàn)出華東電網(wǎng)一次調(diào)頻管理存在 以下 問(wèn) 題： a. 華東目前大部分機(jī)組限幅偏小

8、，大部分機(jī)組限幅在 3 %4 %,未達(dá)到6 %的要求; b. 大部分水電機(jī)組的一次調(diào)頻功能基本上未發(fā)揮作用 c. 理想情況下，系統(tǒng)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)頻率偏差應(yīng)控制在0. 2 Hz 內(nèi)； d. 目前，省市電網(wǎng)現(xiàn)有機(jī)組的一次調(diào)頻功能是基于控制性 能標(biāo)準(zhǔn) CPS （Control Performance Standard）的一種調(diào)頻手段， 為滿足對(duì)電網(wǎng)頻率精度有較高敏感度的要求，機(jī)組一次調(diào)頻功 能所起作用相當(dāng)有限。 3、小發(fā)電廠頻率響應(yīng)為例 筆者所供職的無(wú)錫供電公司在 2012年7月11日220kV揚(yáng)名 變電所2號(hào)主變故障，llOkV副母線所供揚(yáng)協(xié)線協(xié)聯(lián)電廠#4機(jī) （18MW、#5 機(jī)（45MW、#6 機(jī)（2

9、0MW 與揚(yáng)珠線（35MW、 揚(yáng)惠線（1MW、揚(yáng)蘆線（13MW形成小系統(tǒng)運(yùn)行。 6:19 ,低周保護(hù)（48. 25HZ/0. 5S ）再次動(dòng)作切除5條10kV 線路，小系統(tǒng)頻率回升至50HZ左右波動(dòng)。此次事故，體現(xiàn)出小 容量發(fā)電廠（單臺(tái)裝機(jī)容量50MV及以下）調(diào)頻管理存在以下問(wèn) 題： a協(xié)聯(lián)電廠#5、#6機(jī)為抽凝機(jī)組，其調(diào)速系統(tǒng)采用的是電動(dòng) 液壓裝置，首先調(diào)節(jié)供熱壓力，其次調(diào)整電氣量（電壓、頻 率）； b調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)異常、紊亂，導(dǎo)致事故發(fā)生時(shí)，頻率波動(dòng)，從而 導(dǎo)致低周保護(hù)動(dòng)作； 附：協(xié)聯(lián)電廠#5機(jī)故障錄波圖 4、結(jié)語(yǔ) 綜上所述，目前，各互聯(lián)電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的一次調(diào)頻參數(shù)都有著嚴(yán) 格的規(guī)定，但是，這些規(guī)定都沒(méi)有量化考核標(biāo)準(zhǔn)，頻率管理的各階 段工作也未作細(xì)分。通過(guò)分析華東電網(wǎng)這次事故可以看出現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)備 用管理規(guī)定和CPS考核標(biāo)準(zhǔn)不足以考核控制區(qū)的一次調(diào)頻能力，通 過(guò)小電廠這次事故可以看出，一次調(diào)頻的管理還有應(yīng)完善的地方。可 以著重考慮