一次调频试验

电力科学研究院2009年12月目录1概述 12依据标准13调速系统模型及基本参数24测试仪器35试验准备36试验内容及方法46.1.1试验条件46.1.2 控制方式切换试验46.1.3 机频断线模拟试验56.1.4静特性试验56.1.5 永态转差系数bp校验66.1.6 人工频率死区校验86.1.7 PID调节参数（bt、Td）的校验96.1.8 PID调节参数（Tn）的校验106.1.9接力器最短关闭与开启时间测定116.1.10接力器反应时间常数Ty测定126.2空载试验136.3负载试验146.3.1 试验条件146.3.2 一次调频响应时间测试146.3.3 一次调频动作死区测试156.3.4跟踪网频试验166.3.5甩负荷试验177试验组织与分工178试验安全措施及安全注意事项189试验计划时间及参加人员191 概述为保证电网及发电机组安全运行，使并网运行机组随时适应电网负荷和频率 的变化，提高电能质量及电网频率的控制水平，就必须充分发挥发电机组一次调 频能力，依照南方区域电厂并网运行管理若干指导意见和*发电机组一 次调频运行管理规定(试行)(以下简称为规定)的要求，并根据DL/T496-2001 水轮机电液调节系统及装置调整试验导则等相关标准，通过对*1号机组进 行一次调频试验，检验机组一次调频功能，并在确保机组安全稳定运行的前提下， 优化一次调频运行参数，以满足系统对其一次调频性能的要求，同时进行参数辨 识研究试验，建立与实际调节系统相吻合的仿真模型，满足电力系统稳定计算的 要求。通过现场试验达到规定中所要求的一次调频试验机组应该达到的技术指 标如下：1) 机组一次调频的频率死区控制在土0.034Hz以内；2) 机组的永态转差率一般为3%4%；3) 水电机组参与一次调频的负荷调整幅度不应加以限制；4) AGC与一次调频能够协调工作，不相矛盾；5) 机组调速器转速死区小于0.04%；6) 响应行为： 本电站属于额定水头在50米 及以上的水电机组，按规定其一次调频 负荷响应滞后时间应小于3s； 当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组一次调频的负荷调整幅 度应在45s内达到一次调频的最大负荷调整幅度的70%； 在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的60秒内，机组实际出力 与机组响应目标偏差的平均值应在理论计算的调整幅度± 3 %以内。2依据标准2.1水轮机电液调节系统及装置调整试验导则(DL/T496-2001)2.2水轮机电液调节系统及装置技术规程(DL/T563-2004)2.3水轮机调速器与油压装置技术条件(GB/T 9652.1-2007)2.4水轮机调速器与油压装置试验验收规程（GB/T 9652.2-2007）2.5中国南方电网同步发电机原动机及调节系统参数测试与建模导则（Q/CSG11402-2009）3调速系统模型及基本参数1）PID调节器图1 PID调节器仿真模型2）机械液压系统模型图2机械液压系统仿真模型3）基本参数型号BLW （S） T-PLC制造厂家武汉四创测频方式残压+齿盘调节规律PID机械/液压转换装置伺服比例阀（主用）+数字球阀（备用）PID调节参数及 整定范围永态转差系数bp = 010% （分辨率1%）暂态转差系数bt = 0200%（分辨率1%）积分时间常数Td=120s （分辨率1s）加速度时间常数Tn=03s （分辨率0.1s）主要调节性能测频精度W0.0015Hz静特性转速死区ixV0.02%空载频率摆动值W±0.15%（即土0.075Hz）甩大于25%额定负荷不动时间：M0.2s4测试仪器测点名称安装部位仪器名称型号精度备注发电机层水轮机调速器测 试系统TG2000下文说明主接力器行程水轮机层位移传感器DT-C现场设备蜗壳压力水轮机层压力变送器麦克 MPM4800.2级发电机有功功率发电机层功率变送器FPWK-2010.2级发电机定子电流交流电流变送器FPA0.2级接力器摆动水轮机层千分表本试验主要的试验仪器为“TG2000系列水轮机调速器测试系统”（以下简 称TG2000测试仪），它包含一台测试仪和一台装有测试系统软件的便携式计算 机。1路机组频率输入，带隔离，允许输入范围为0.3V170VAC，在50Hz附近 测频分辨率为 0.0025%。测量精度：50Hz±1Hz，0.004 级；50Hz±5Hz，0.006 级。1路仿真机组频率输出，频率为1.999Hz，峰-峰值不小于26V方波。在 50Hz附近发频分辨率为0.0025%；发频精度在50Hz±5Hz为0.004级。TG2000测试仪的信号发生器功能模块，可输出缓变和阶跃的频率信号，并 能够对采集到的电网频率、机组有功功率、发电机定子电流、发电机机端电压、 导叶开度（或接力器行程）等信号进行实时录波、保存，以进行试验后分析、计 算调速器参数。5试验准备5.1由电厂提供与机组参数实测试验相关的技术资料，如调速器系统用户手 册及出厂试验报告等，并负责与调速器生产厂家联系到电厂配合试验工作。5.2由*公司电力科学研究院（简称电科院）编制试验方案，并保证试验仪 器、仪表合格，测试系统工作正常。5.3电厂参照电科院编制的试验方案做好试验前的准备工作5.4电厂应有专人参加此次试验，配合电科院人员的现场工作，并负责与* 公司电力调度中心沟通协调。6试验内容及方法6.1静态试验6.1.1 试验条件1）机组静止，蜗壳未充水，已做好安全隔离措施;2）调速系统已按照水轮机调速器与油压装置试验验收规程进行了试验和 调整，高压油系统正常，机械锁定解除，调速器具备运行条件。6.1.2 控制方式切换试验1）试验方法按图3接好线，K1断开，K2合上；调速器现地自动，频率给定为50Hz，TG2000 测试仪仿真机频 50Hz，bp=4%，bt=28%，Td=7s，Tn=0.1s，Ef=0.2Hz，液压随动 系统放大倍数为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度 调节模式，机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。操作调速器使其在机手动一电手动一自动相互切换，观察切换前后导叶开度 是否稳定。2）试验记录序号项目接力器行程（）试验结果切换前切换后变化值1自动一电手动2电手动一自动3自动一机手动4机手动一自动6.1.3 机频断线模拟试验1）试验方法按图3接好线，K1断开，K2合上；调速器现地自动，频率给定为50Hz，TG2000 测试仪仿真机频 50Hz，bp=4%，bt=28%，Td=7s，Tn=0.1s，Ef=0.2Hz，液压随动 系统放大倍数为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度 调节模式，机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。断开K2,模拟机频断线，观察调速器工作情况，有无报警。2）试验记录项目接力器行程（）试验结果->-21.刖后变化量断开机频信号恢复机频信号6.1.4 静特性试验1）试验方法按图3接好线，K1断开,K2合上;调速器现地自动，频率给定为50Hz,TG2000 测试仪仿真机频50Hz，bt=5%，Td=1s，Tn=0s，Ef=0Hz，液压随动系统放大倍数 为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度调节模式， 机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。分别设置bp=4%、6%，进入TG2000测试仪静态特性试验界面，设置好相应 参数（导叶率定关系、调速器参数、试验点数、已经自动取点时间），自动进行 开启和关闭方向的静特性试验，记录每次频率升高、降低稳定后的频率值、对应 的接力器行程，并用千分表记录接力器的摆动值（仅记录频率升高或降低时接力 器相对行程约为20%、50%和80%时3min的摆动值）。注意：需明确调速器由负载开度调节模式自动切换至负载频率调节模式的条 件，以便进行相应设置，以确保试验过程中调速器调节模式保持不变；由于该调 速器采用控制结构自适应和参数自适应调节，故要确保参数修改的正确性。（在 调速器检查参数修改的正确性）。2）试验记录试验时，人工设置的机组水头H=m；阶跃+0.2Hz （由取点数确定，取16点时为0.2Hz），导叶开度稳定时间s。调节参数设置记录:bpbt原始值设定值4%6%TdTnEf6.1.5 永态转差系数bp校验1）试验方法按图3接好线，K1断开,K2合上;调速器现地自动，频率给定为50Hz,TG2000 测试仪仿真机频50Hz，bt=5%，Td=1s，Tn=0s，Ef=0Hz，液压随动系统放大倍数 为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度调节模式， 机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。分别设置bp=2%、4%、6%和8%，改变TG2000测试仪仿真频率信号，测量导 叶接力器反馈某两个输出值Y、Y及其对应的频率输入值f、f，按下式计算各 1212刻度下的永态调差率：式中：Ymax接力器最大行程；fr额定频率，50Hz。为确保检验精度，应选择25%和75%行程位置附近为实测点。2）试验记录bp=2%校验记录:频率（Hz）50.5050.2549.7549.50开方向导叶接力 器行程（）关方向导叶接力 器行程（）bp=4%校验记录:频率（Hz）51.0050.5049.5049.00开方向导叶接力 器行程（）关方向导叶接力 器行程（）bp=6%校验记录:频率（Hz）51.5050.7549.2548.50开方向导叶接力 器行程（）关方向导叶接力 器行程（）bp=8%校验记录:频率（Hz）52.0051.0049.0048.00开方向导叶接力 器行程（）关方向导叶接力 器行程（）数据文件名:6.1.6 人工频率死区校验1）试验方法按图3接好线，K1断开,K2合上;调速器现地自动，频率给定为50Hz,TG2000 测试仪仿真机频50Hz，bp=4%，bt=28%，Td=7s，Tn=0.1s，液压随动系统放大倍 数为整定值，退出频率跟踪和按水头限开度；调速器运行，负载开度调节模式， 机组模拟并网，开限全开，开度给定为50%。分别设置 Ef 为 0.02%（±0.01Hz）、0.04%（±0.02Hz）、0.06%（±0.03Hz） 和0.08%（±0.04Hz），采用图4所示方法进行校验，在正和负转速阶跃之间变 换起始阶跃，重复该试验，每个死区设定值下的完整试验由4个交替步骤组成， 测得DB减去ix即为Ef。实测