講課一次調(diào)頻

1、一次調(diào)頻1 定義一次調(diào)頻和二次調(diào)頻在電網(wǎng)并列運行的機組當(dāng)外界負(fù)荷變化引起電網(wǎng)頻率改變時，網(wǎng)內(nèi)各運行機組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)將根據(jù)各自的靜態(tài)特性改變機組的功率，以適應(yīng)外界負(fù)荷變化的需要，這種由調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)功率，以減小電網(wǎng)頻率改變幅度的方法，稱為一次調(diào)頻。 一次調(diào)頻是一種有差調(diào)節(jié)，不能維持電網(wǎng)頻率不變，只能緩和電網(wǎng)頻率的改變程度。所以我們增減某些機組的負(fù)荷，以恢復(fù)電網(wǎng)的頻率，這一過程稱為二次調(diào)頻。二次調(diào)頻的實現(xiàn)方法有以下三種： 1）電網(wǎng)調(diào)頻由中心調(diào)度所調(diào)度員根據(jù)負(fù)荷潮流及電網(wǎng)頻率，給各廠下達(dá)負(fù)荷調(diào)整命令，由各發(fā)電單位進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)全網(wǎng)的二次調(diào)頻。 2）采用自動控制系統(tǒng)（AGC），由計算機（電腦調(diào)度員）對

2、各廠機組進(jìn)行遙控，來實現(xiàn)調(diào)頻全過程，參與該系統(tǒng)的各機組必須具有協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。3）在機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)中設(shè)有二次調(diào)頻功能，以頻率為閉環(huán)。一次調(diào)頻二次調(diào)頻快速性快慢是否閉環(huán)調(diào)節(jié)否是電力系統(tǒng)調(diào)頻問題傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的調(diào)頻采用多次調(diào)頻措施配合使用。一次調(diào)頻由發(fā)電機的調(diào)速器實時調(diào)節(jié)，目的是完成負(fù)荷實時跟蹤，將頻率變動控制在允許的范圍之內(nèi)。二次調(diào)頻由調(diào)頻機組負(fù)責(zé)，目的是消除功率不平衡，使頻率回復(fù)到50 Hz。三次調(diào)頻通過合理安排發(fā)電計劃，減少不平衡發(fā)生的機會。    在電力市場中，調(diào)頻措施有三種：（1）一次調(diào)頻在電力市場中，在市場電價的一個更新周期內(nèi)，電價保持不變，可以采用與

3、頻率掛鉤的罰款津貼方法來實時地改變發(fā)電機與用戶的結(jié)算電價而促使發(fā)電機和用戶迅速地調(diào)整發(fā)電量和用電量來加速不平衡的過渡過程。將頻率的變動控制在允許的范圍之內(nèi)，從而實現(xiàn)一次調(diào)頻的目的。（2）二次調(diào)頻在電力市場中，頻率偏50 Hz意味著發(fā)電機已有部分電能積壓或不足，發(fā)電機已經(jīng)蒙受了一定的經(jīng)濟(jì)利益損失，同時頻率偏離50 Hz對發(fā)電機設(shè)備的健康運行也產(chǎn)生較大的影響，所以發(fā)電廠必然主動調(diào)整以將積壓不足的電能出清，從而最終使得頻率回復(fù)到50 Hz，實現(xiàn)二次調(diào)頻的目的。（3）三次調(diào)頻在電力市場中，發(fā)電容量長期緊張或者發(fā)電容量長期過剩將造成電價長期偏高或偏低，最終導(dǎo)致資金的合理流動，因此市場機制將自發(fā)地解決三次

4、調(diào)頻問題。2液調(diào)機組與電調(diào)機組在一次調(diào)頻功能實現(xiàn)上的區(qū)別21液調(diào)機組的一次調(diào)頻電力生產(chǎn)對發(fā)電用的汽輪機控制系統(tǒng)提出了兩個基本要求：一是保證能夠隨時滿足用戶對對電能的需要；二是使機組能夠維持一定的轉(zhuǎn)速，保證供電的頻率和機組本身的安全。汽輪發(fā)電機組的電功率與汽輪機的進(jìn)汽參數(shù)、排汽壓力,進(jìn)汽量有關(guān)。如果汽輪機的進(jìn)汽參數(shù)和排汽壓力都保持不變，那么機組發(fā)出的電功率基本上與汽輪機的進(jìn)汽量成正比，當(dāng)電力用戶的用電量（即外界電負(fù)荷）增大時，汽輪機的進(jìn)汽量應(yīng)增大，反之亦然。如果外界電負(fù)荷增加（或減少）時，汽輪機進(jìn)汽量不做相應(yīng)增大（或減?。?，那么，汽輪機的轉(zhuǎn)速將會減?。ɑ蛟龃螅?。為使汽輪發(fā)電機組發(fā)出的電功率與外界

5、電負(fù)荷相適應(yīng)，機組將在另一轉(zhuǎn)速下運行，這就是汽輪機的自調(diào)整性能。若僅依靠自調(diào)整性能，汽輪機轉(zhuǎn)速則會產(chǎn)生很大的變化。因為外界電負(fù)荷的變化是很大的，僅依靠汽輪機的自調(diào)整性能，不但不能保證電能質(zhì)量（電頻率、電壓），發(fā)電機組并列亦困難，因此必須在汽輪機上安裝自動控制系統(tǒng)，利用汽輪機轉(zhuǎn)速變化的信號對汽輪機進(jìn)行控制。211直接控制圖15是汽輪機轉(zhuǎn)速直接控制系統(tǒng)示意。當(dāng)汽輪機負(fù)荷減小而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速升高時，離心調(diào)速器的重錘1向外張開，通過杠桿2關(guān)小調(diào)節(jié)汽閥3，使汽輪機的功率相應(yīng)減小，建立起新的平衡。當(dāng)負(fù)荷增加時，轉(zhuǎn)速降低，重錘向內(nèi)移動開大調(diào)節(jié)汽閥增大汽輪機的功率。由此可見，調(diào)速器不僅能使轉(zhuǎn)速維持在一定的范圍內(nèi)，而

6、且還能自動保持功率的平衡。該系統(tǒng)是利用調(diào)速器重錘的位移直接帶動調(diào)速汽閥的，所以稱為直接控制系統(tǒng)，由于調(diào)速器的能量有限，一般難以帶動調(diào)節(jié)汽閥，所以應(yīng)將調(diào)速器滑閥的位移在能量上加以放大，從而構(gòu)成間接控制系統(tǒng)。212間接控制圖16是最簡單的一級放大間接控制系統(tǒng)示意。在間接控制系統(tǒng)中調(diào)速器所帶動的不是調(diào)節(jié)汽閥，而是錯油門滑閥。轉(zhuǎn)速升高時，調(diào)速器1的滑環(huán)A向上移動，通過杠桿2帶動錯油門滑閥5向上移動，這時錯油門滑閥套筒上的油口m和壓力油管連通而下部的油口n則和排油口相通。壓力油經(jīng)過油口m流入油動機3活塞的上腔，油動機活塞在上下油壓力差作用力的推動下，向下移動，關(guān)小調(diào)節(jié)汽閥4。轉(zhuǎn)速降低時，調(diào)速器滑環(huán)向下移

7、動，帶動錯油門滑閥向下，這時油動機活塞下腔通過油口n和壓力油路相通，而上腔則通過油口m和排油口相通，活塞上下的壓力差推動活塞向上移動，開大調(diào)節(jié)汽閥。22電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一次調(diào)頻以新華控制工程公司的DEH為例，其控制結(jié)構(gòu)原理見圖1。其中汽輪機額定轉(zhuǎn)速（一般為3000 r/min）與實際轉(zhuǎn)速的差值經(jīng)函數(shù)f（x）轉(zhuǎn)換后生成一次調(diào)頻因子，直接疊加到根據(jù)實際閥位反算的流量指令（投入功率回路時相當(dāng)于功率給定）上。當(dāng)投入功率回路時，一次調(diào)頻因子直接加在有功功率的給定值上，同時作為前饋加在PID調(diào)節(jié)器輸出上；當(dāng)不投功率回路時即閥位控制方式，一次調(diào)頻因子直接流量指令上。在DCS系統(tǒng)投入?yún)f(xié)調(diào)控制時，DEH在閥位控

8、制方式中已經(jīng)加入一次調(diào)頻，只需將一次調(diào)頻因子加在負(fù)荷給定的速率限制塊之后，讓協(xié)調(diào)不反調(diào)即可。這種控制方案可以保證一次調(diào)頻的響應(yīng)時間和穩(wěn)定時間滿足一次調(diào)頻管理規(guī)定的要求。液調(diào)機組與電調(diào)機組一次調(diào)頻的比較l 液調(diào)機組沒有死區(qū)限制，沒有限幅限制，有差即調(diào)；電調(diào)機組中的一次調(diào)頻是作為一個單獨的附加功能用相應(yīng)的DCS控制系統(tǒng)組態(tài)加入的，其死區(qū)，限幅，對應(yīng)函數(shù)，轉(zhuǎn)速不等率，都可以根據(jù)工程師對一次調(diào)頻的認(rèn)識進(jìn)行修改，甚至是在線修改?？梢院芎玫膶崿F(xiàn)一次調(diào)頻功能的同時保證機組安全。23不投入一次調(diào)頻的表現(xiàn)形式231在運行操作畫面中加入投切開關(guān)想投入就投入，不想投入就不投入。232將死區(qū)加的很大，使一次調(diào)頻基本不

9、動作。233在一次調(diào)頻函數(shù)中加入限幅，使一次調(diào)頻動作時只動作很小的幅值（不滿足一次調(diào)頻管理規(guī)定的相關(guān)條款）。234在轉(zhuǎn)速偏差后或一次調(diào)頻函數(shù)后加速率限制塊。235只在功率控制情況下有一次調(diào)頻236協(xié)調(diào)控制時加在速率限制之前。24電廠不投入一次調(diào)頻的錯誤思想241很多電廠的領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為電網(wǎng)中大部分機組不投入一次調(diào)頻功能，自己投入一次調(diào)頻功能本機組承擔(dān)的負(fù)荷改變過大會對機組有較大沖擊。按照華北電網(wǎng)發(fā)電機組一次調(diào)頻運行管理規(guī)定的要求，網(wǎng)內(nèi)機組都應(yīng)投入一次調(diào)頻功能，同時管理規(guī)定允許參與一次調(diào)頻的負(fù)荷變化幅度進(jìn)行限制，一次調(diào)頻不會對機組設(shè)備產(chǎn)生較大沖擊，也不會影響機組安全。在液調(diào)機組中曾經(jīng)出現(xiàn)過由于一次調(diào)頻

10、動作導(dǎo)致機組收到嚴(yán)重沖擊的情況，主要原因是同步器向上的富裕行程過大，一次調(diào)頻沒有限幅。242有一些電廠領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為自己的機組投入一次調(diào)頻不利于機組搶負(fù)荷。當(dāng)網(wǎng)頻偏高，一次調(diào)頻投入時自動關(guān)小調(diào)門開度以降低負(fù)荷，而不投入一次調(diào)頻的機組可以搶負(fù)荷并且不受一次調(diào)頻的限制。事實上網(wǎng)內(nèi)機組負(fù)荷大小應(yīng)當(dāng)服從調(diào)度指令，不能以一廠私利影響整個電網(wǎng)安全，對于這種情況調(diào)度會給以嚴(yán)厲制止。243機組投入?yún)f(xié)調(diào)控制時為了減小電網(wǎng)頻率對機組協(xié)調(diào)控制的擾動而將一次調(diào)頻功能切除。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在調(diào)整參數(shù)時，為了分清干擾的來源，可以短時間的把一次調(diào)頻切除，正常投運的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足由于一次調(diào)頻動作產(chǎn)生擾動。23汽輪機液壓控制系統(tǒng)的

11、靜態(tài)特性由直接和間接控制的工作原理可以看出，汽輪機負(fù)荷變化時，其轉(zhuǎn)速也會相應(yīng)地發(fā)生變化。在穩(wěn)定狀態(tài)下，汽輪機地功率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，稱為汽輪機控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性。一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速不等率定義為：=n / n0*100%式中n機組空負(fù)荷時和滿負(fù)荷時的轉(zhuǎn)速差值，r/min；n0機組額定轉(zhuǎn)速，r/min。汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線是一條負(fù)荷不斷增大轉(zhuǎn)速不斷降低的連續(xù)傾斜的曲線，其傾斜度可用調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不等率表示。是調(diào)節(jié)系統(tǒng)最重要的指標(biāo)，即反應(yīng)一次調(diào)頻能力的強弱，又表明穩(wěn)定性的好壞。越小一次調(diào)頻能力越強，但是穩(wěn)定性越差；越大一次調(diào)頻能力越弱，穩(wěn)定性越強。按照一次調(diào)頻管理規(guī)定的要求火電機組轉(zhuǎn)速不等率一般為

12、4%5%；水電機組的轉(zhuǎn)速不等率一般為3%4%。轉(zhuǎn)速不等率的實際意義（以轉(zhuǎn)速不等率5%為例）是當(dāng)實際轉(zhuǎn)速（網(wǎng)頻）比額定轉(zhuǎn)速大150 r/min時，機組應(yīng)將負(fù)荷從100降到0；反之如果當(dāng)實際轉(zhuǎn)速（網(wǎng)頻）低于額定轉(zhuǎn)速150 r/min時機組應(yīng)將負(fù)荷從0降到100。在一次調(diào)頻轉(zhuǎn)換函數(shù)中確定了函數(shù)超出死區(qū)后直線的斜率。頻率的變化顯然是不希望的，為了補償頻率的變化，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中附加了一種頻率（即轉(zhuǎn)速）調(diào)整設(shè)備，稱為同步器。它的作用是使靜態(tài)特性曲線做平行的上下移動，從自動原理的角度講，操作同步器就相當(dāng)于改變調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定值。在單機運行時，平移特性的結(jié)果是改變汽輪機的轉(zhuǎn)速，汽輪機的功率則取決于外界的負(fù)荷，不受

13、平移特性曲線的影響。一次調(diào)頻投入后的重要意義(摘自：自動發(fā)電控制及一次調(diào)頻控制系統(tǒng))發(fā)電機組的一次調(diào)頻功能投入后對整個電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定起到了重要作用。根據(jù)2001年10月和2002年1月的運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，電網(wǎng)一次調(diào)頻功能投運后，江蘇電網(wǎng)頻率和考核指標(biāo)得到了明顯改善。2001年10月50.00±±0.05Hz月不合格時間比2001年10月縮短了近40倍。從CPS考核指標(biāo)來看，2001年10月CPS1指數(shù)平均值為19.38%，CPS2合格率為90.64，電網(wǎng)一次調(diào)頻功能投運后，2002年1月10月CPS1平均值提高到166.21%,CPS2合格率提高到96.53%，一舉步入華東電網(wǎng)的先進(jìn)行列。從經(jīng)濟(jì)角度看，投運前，華東電網(wǎng)內(nèi)江蘇電網(wǎng)的罰款最高（單月最高達(dá)600萬元），機組一次調(diào)頻功能正常投運后，投運的當(dāng)月不僅不罰款，還獎勵100多萬元。從一年的統(tǒng)計看出，華東全網(wǎng)不合格罰款中江蘇所占的比例由一次調(diào)頻投運前的33.37%下降至投運后的18.20%，全年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約1500萬元。雖然單個發(fā)電機組投運一次調(diào)