水電機組調(diào)速器提高一次調(diào)頻響應合格率策略

水電機組調(diào)速器提高一次調(diào)頻響應合格率策略摘要：隨著電網(wǎng)調(diào)度對電站一次調(diào)頻調(diào)節(jié)性能考核日趨嚴苛，發(fā)電機組調(diào)頻控制性能的好壞直接影響機組的安全性和經(jīng)濟性。水電機組一次調(diào)頻可在電網(wǎng)突發(fā)大負荷變化時快速地提供功率支援，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。目前，電網(wǎng)中大部分機組已具備一次調(diào)頻投入條件，但能正常投入一次調(diào)頻功能并獲得良好性能的機組并不多。其原因主要是調(diào)速器一次調(diào)頻功能部分相關參數(shù)設置不合理或控制模式欠佳。因此，本文結合某水電站實際運行，探討其一次調(diào)頻性能優(yōu)化。關鍵詞：水電機組；調(diào)速器；一次調(diào)頻；優(yōu)化引言電網(wǎng)頻率是非常重要的電網(wǎng)特征參數(shù)，監(jiān)視和控制電網(wǎng)頻率在規(guī)定的范圍內(nèi)變化，是電網(wǎng)調(diào)度的主要任務之一。隨著水電的加速開發(fā)，未來我國電網(wǎng)將通過柔直與主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)運行，大型水電占比過高以及異步聯(lián)網(wǎng)模式后同步電源的結構變化將造成聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)低于0.1Hz的超低頻震蕩現(xiàn)象，進而導致水電機組的一次調(diào)頻動作次數(shù)會相應增加。由于水電機組一次調(diào)頻響應速度快，可以將電網(wǎng)頻率快速拉回至額定范圍以內(nèi)，因此對維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性起著極其重要的作用，可以明顯提高系統(tǒng)抗功率突變的能力。對于調(diào)峰調(diào)頻電站，調(diào)速器一次調(diào)頻狀態(tài)必須始終在投入狀態(tài)一次調(diào)頻的原理與性能一次調(diào)頻原理一次調(diào)頻是指當電力系統(tǒng)頻率偏離額定頻率50Hz時，所有并網(wǎng)運行的發(fā)電機組通過調(diào)速系統(tǒng)的自動響應，調(diào)整機組的有功出力來減少電網(wǎng)頻率和額定頻率的偏差所提供的服務。即當電網(wǎng)負荷增加引起電網(wǎng)頻率降低時，所有并網(wǎng)運行的發(fā)電機組根據(jù)各自調(diào)速器的參數(shù)自動響應，增加一定比例的有功出力以平衡掉部分因負荷增加而引起的頻率下降，從而使得電網(wǎng)負荷的增加引起的電網(wǎng)頻率下降比沒有一次調(diào)頻時造成的電網(wǎng)頻率下降要小得多，同理，當電網(wǎng)負荷減少引起頻率升高時，并網(wǎng)運行的各發(fā)電機組做相反的動作。這樣通過各臺機組一次調(diào)頻的正確動作使得電網(wǎng)很快就自動運行在一個電網(wǎng)負荷和發(fā)電機有功出力基本平衡的新的平衡狀態(tài)，實現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)/用電功率的平衡，從而減少二次調(diào)頻的負擔，提高電網(wǎng)在額定頻率50Hz附近運行的能力，提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量中頻率這一重要參數(shù)的質(zhì)量水平。一次調(diào)頻特征參數(shù)（1）調(diào)頻死區(qū)為了避免電網(wǎng)頻率在微小擾動時，機組調(diào)門的頻繁動作影響電網(wǎng)及設備的運行穩(wěn)定性而設定的轉(zhuǎn)速死區(qū)范圍，在該范圍內(nèi)機組的一次調(diào)頻不動作。（2）轉(zhuǎn)速不等率轉(zhuǎn)速不等率是汽輪機由空負荷到滿負荷對應的轉(zhuǎn)速變化量與額定轉(zhuǎn)速之比，過大或過小均不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，因此需要進行合理設置。（3）遲緩率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各相關環(huán)節(jié)中存在摩擦、間隙等，使轉(zhuǎn)速上升和下降過程的靜態(tài)特性曲線所對應的轉(zhuǎn)速不同，該轉(zhuǎn)速差與額定轉(zhuǎn)速之比即為遲緩率。一次調(diào)頻性能電網(wǎng)調(diào)度會對電站發(fā)電機組一次調(diào)頻性能進行考核，主要包括兩個方面：正確動作率和響應能力指標。（1）一次調(diào)頻正確動作率電網(wǎng)頻率高時機組減負荷，反之加負荷，正確動作率應>80%。每月的正確動作率為：入動作=fcorrect/（fcorrect+fwrong）（1）式中：入動作為正確動作率；fcorrect為每月正確動作次數(shù)；fwrong為每月不正確動作次數(shù)。（2）一次調(diào)頻響應能力實際積分電量/理論積分電量>60%（t<60s）DX=AQsY/AQjY>60%（2）式中：DX為一次調(diào)頻的考核效果；△QjY為理論積分電量；△QsY為實際積分電量。從上述考核規(guī)則可以看出，一次調(diào)頻考核主要包括兩部分：（1）一次調(diào)頻正確動作率考核，要求每月正確動作率不小于80%；（2）一次調(diào)頻響應能力考核，要求機組調(diào)頻量響應時間不超過3s，達到調(diào)頻量的75%響應時間應不超過15s，達到調(diào)頻量的90%響應時間應不超過30s。由此可見，要提高考核合格率，關鍵是提高響應能力，使調(diào)頻動作更為精確。水電站運行概況分析某水電站裝機4臺，總容量420MW，其中1號機組為常規(guī)機組150MW，2、3、4號機組為抽水蓄能機組，容量為90MWx3，在系統(tǒng)中主要承擔調(diào)峰、填谷消納新能源以及事故備用等任務。該水電站1號機組自1980年投入運行以來一直擔負著區(qū)域電網(wǎng)調(diào)峰的重任，機組啟動并網(wǎng)迅速，開機令發(fā)出后基本上1min內(nèi)可以并網(wǎng)并帶滿負荷150MW，在電網(wǎng)中曾起著舉足輕重的作用；隨著區(qū)域電網(wǎng)容量的增大，1號機組在電網(wǎng)中的作用逐漸變小。但近年來隨著電網(wǎng)對電能質(zhì)量的高要求和電網(wǎng)管理水平的提高，對并網(wǎng)運行的機組一次調(diào)頻性能提出了更高的要求。為此決定對1號機組調(diào)速器進行更新改造以滿足電網(wǎng)對機組一次調(diào)頻考核的要求并減少經(jīng)濟損失。電網(wǎng)對機組的考核分投入情況考核及性能考核投入情況考核一次調(diào)頻月投運率應達到100%。未經(jīng)電力調(diào)度機構批準停用機組的一次調(diào)頻功能或一次調(diào)頻月投運率達不到100%都要考核扣減發(fā)電量。一次調(diào)頻正確動作率（1）當某臺機組并網(wǎng)運行時，在電網(wǎng)頻率越過機組一次調(diào)頻死區(qū)的一個積分期間，如果機組的一次調(diào)頻功能貢獻量為正（或者機組的一次調(diào)頻動作指令表明機組在該期間機組一次調(diào)頻動作），則統(tǒng)計為該機組一次調(diào)頻正確動作1次，否則，為不正確動作1次。（2）一次調(diào)頻正確動作率按機組考核。對于一次調(diào)頻月正確動作率小于80%的機組，按正確動作率的多少分別扣減一定的發(fā)電量。水電站機組調(diào)速器及一次調(diào)頻參數(shù)調(diào)整優(yōu)化該水電站于2016年11月安裝了長江三峽集團能事達公司的MGC2002B-WT150型調(diào)速器。新的調(diào)速器運行后并不是馬上就完全滿足電網(wǎng)的一次調(diào)頻要求開始時正確動作率也不是很高，后經(jīng)過仔細分析精確調(diào)整參數(shù)后才達到一次調(diào)頻正確動作率100%的結果。下面就兩個參數(shù)的調(diào)整對動作正確率的影響展開概述：頻率死區(qū)：不管是以前規(guī)定的±0.033Hz還是現(xiàn)在的±0.05Hz，調(diào)整時一定要使得機組正好在這個死區(qū)邊緣才動作，即當電網(wǎng)頻率偏移0.033Hz(或0.05Hz)時才開始動作。如果設定的機組比死區(qū)規(guī)定值提前動作和遲后動作都會被電網(wǎng)統(tǒng)計為沒有正確動作，因為電網(wǎng)是在頻率剛好偏離規(guī)定的死區(qū)時才開始統(tǒng)計電網(wǎng)的機組是否動作。如果機組早動作了，當電網(wǎng)考核時機組已經(jīng)動過了，就不會被統(tǒng)計為正確動作，如果機組晚動作了同樣也不會被統(tǒng)計為正確動作，必須剛剛好在統(tǒng)計時動了才算正確動作。系統(tǒng)頻率偏移0.033Hz(或0.05Hz)的瞬間就是系統(tǒng)發(fā)出的動作指令，早了晚了都是不合格。這一點是提高動作正確率的關鍵點。bp值：規(guī)定中明確水電機組一般為3%~4%，但該水電站開始按4%和3%都設定過，機組的合格率就是不理想，后來將bp調(diào)整為2%后一次調(diào)頻合格率就100%了。所以這個規(guī)定只是個參考，不能太教條，還要根據(jù)具體機組調(diào)整參數(shù)，不要局限于電網(wǎng)給出的參考區(qū)間，要多調(diào)整多試驗，才能達到滿意的效果，這是經(jīng)過實踐證明的經(jīng)驗。5結束語一次調(diào)頻的概念在早期的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析一書中就有講述，但那時是作為一個實際的概念提出來卻沒有對并網(wǎng)的機組進行一次調(diào)頻的考核，近年隨著用戶對電網(wǎng)電能質(zhì)量要求的提高和電網(wǎng)管理水平的進一步提高，一次調(diào)頻進入考核階段，這時的一次調(diào)頻對機組的要求已經(jīng)發(fā)生了很大改變。一次調(diào)頻為電網(wǎng)負荷頻率控制的重要組成部分,參加一次調(diào)頻的水電機組調(diào)速系統(tǒng)的一次調(diào)頻對電網(wǎng)一次調(diào)頻能力和效果的有效發(fā)揮具有決定性作用。因此，電站機組管理方一定要正確理解電網(wǎng)一次調(diào)頻對機組的具體要求并對照要求調(diào)整參數(shù)反復試驗，每臺機組的性能不同，參數(shù)也會有所不同，只要反復調(diào)整試驗就一定能達到滿意的效果。參考文獻郭大安范建軍.淺析水電機組一次調(diào)頻J].