一次调频课件0902教学材料.ppt

发电机组一次调频发电机组一次调频频率的概念及其含义频率的概念及其含义一次调频的概念一次调频的概念 当系统频率变化时，在发电机组技术条件当系统频率变化时，在发电机组技术条件许可的范围内，调速系统自动地改变汽轮许可的范围内，调速系统自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量，从而增减机的进汽量或水轮机的进水量，从而增减发电机的功率，这种由调速系统频率的静发电机的功率，这种由调速系统频率的静态特性而增减发电机功率所起到的调频作态特性而增减发电机功率所起到的调频作用成为频率的一次调整一次调频主要利用成为频率的一次调整一次调频主要利用机组的蓄能，对系统频率进行快速的、用机组的蓄能，对系统频率进行快速的、有差的调整有差的调整电网频率调整的三个阶段电网频率调整的三个阶段 一次调频：定义为发电机组调速系统根据本身的一次调频：定义为发电机组调速系统根据本身的固有特性，通过转速反馈作用改变发电机输出功固有特性，通过转速反馈作用改变发电机输出功率来调整电网的频率在电网频率按自然调频过率来调整电网的频率在电网频率按自然调频过程变化的同时，调节系统探测到机组转速的变化程变化的同时，调节系统探测到机组转速的变化后，通过转速反馈作用迅速调整各发电机组的输后，通过转速反馈作用迅速调整各发电机组的输出功率，以降低频率变化的幅度，对频率实现有出功率，以降低频率变化的幅度，对频率实现有差的调整。

差的调整 电网频率调整的三个阶段电网频率调整的三个阶段 二次调频：电厂运行人员或机组二次调频：电厂运行人员或机组DCSDCS系统通过改变系统通过改变发电机组调速系统的功率输出值，从而改变发电发电机组调速系统的功率输出值，从而改变发电机组的输出功率，使电网频率回到额定值在一机组的输出功率，使电网频率回到额定值在一次调频作用后，最终稳定频率会偏离额定值需次调频作用后，最终稳定频率会偏离额定值需通过调整预先指定的调频机组的负荷设定值，使通过调整预先指定的调频机组的负荷设定值，使各机组的负荷变化量转移到调频机组上，同时将各机组的负荷变化量转移到调频机组上，同时将频率恢复到额定值频率恢复到额定值 电网频率调整的三个阶段电网频率调整的三个阶段注意：注意： 日常所说的调频机组是指参与二次调频的机组，日常所说的调频机组是指参与二次调频的机组，并不是只有调频机组才承担一次调频任务，所有并不是只有调频机组才承担一次调频任务，所有机组都应具有良好的一次调频能力现在还有许机组都应具有良好的一次调频能力现在还有许多人认为只有调频机组才需承担调频任务，基荷多人认为只有调频机组才需承担调频任务，基荷机组不承担调频任务，因此仅调频机组需投入一机组不承担调频任务，因此仅调频机组需投入一次调频功能。

这种思想是完全错误的由于发电次调频功能这种思想是完全错误的由于发电机组的自平衡能力很弱，每台机组的转速反馈即机组的自平衡能力很弱，每台机组的转速反馈即一次调频功能随时都应投入，才能保证安全运行一次调频功能随时都应投入，才能保证安全运行加强一次调频管理的重要性加强一次调频管理的重要性 随着电网的大型化，区域电网逐渐实现互联，自随着电网的大型化，区域电网逐渐实现互联，自动发电控制（动发电控制（AGCAGC）功能也日益强大，正常工况）功能也日益强大，正常工况下利用二次调频就可以将电网频率控制在要求的下利用二次调频就可以将电网频率控制在要求的范围内因此部分电厂运行人员认为切除机组一范围内因此部分电厂运行人员认为切除机组一次调频功能，机组负荷不随电网频率的变化而进次调频功能，机组负荷不随电网频率的变化而进行调整，有利于发电厂的运行，这种观点致使电行调整，有利于发电厂的运行，这种观点致使电厂切除、削弱一次调频功能的现象日益严重，对厂切除、削弱一次调频功能的现象日益严重，对电网造成严重的安全隐患电网造成严重的安全隐患加强一次调频管理的重要性加强一次调频管理的重要性 一次调频主要调节的是电网中快变的随机负荷分一次调频主要调节的是电网中快变的随机负荷分 量，其最大特点就是快速性；二次调频主要调节量，其最大特点就是快速性；二次调频主要调节的是周期较长的慢变负荷分量。

的是周期较长的慢变负荷分量 在突发性事故中，如发生大的负荷扰动时，若电在突发性事故中，如发生大的负荷扰动时，若电网内缺乏一次调频能力，仅靠二次调频控制，难网内缺乏一次调频能力，仅靠二次调频控制，难以保证电网的频率质量，此时就会出现频率大幅以保证电网的频率质量，此时就会出现频率大幅度波动甚至发生系统崩溃的恶性事故度波动甚至发生系统崩溃的恶性事故一次调频对电网安全稳定的贡献一次调频对电网安全稳定的贡献 一次调频在大型机组切机时的作用一次调频在大型机组切机时的作用一次调频对电网安全稳定的贡献一次调频对电网安全稳定的贡献 当电网中某机组在起始时刻20秒后时突然切机，电网内投入一次调频功能时，区域内频率变化瞬时值要低于电网内切除一次调频功能时的频率变化此时，机组的二次调频效果难以实现，对稳定频率并无明显作用 在正常工况下，负荷的低频慢变部分较多，因此在正常工况下一次调频投入与否的差别并不明显；电网事故发生多为突发情况，全网出力及供电负荷在短时间内会出现较大波动，对于负荷或出力的高频快变扰动，仅依靠二次调频的作用很难将频率控制在理想范围内，并有可能在二次调频未发生作用时电网已经发生频率崩溃等大型电网事故。

即虽然表面上两种控制手段在正常工况下都可以使电网频率有较好的频率质量，但是两种情况下电网应付突变负荷的能力却是截然不同的一次调频动作函数（一次调频动作函数（300MW300MW机组）机组）2-2最大转速偏差(rpm)最大补偿量(MW)功率补偿量(MW)n-3000 (rpm)最大转速偏差(rpm)一次调频的典型实现方案一次调频的典型实现方案 根据根据华北电网发电机组一次调频运行管理规定华北电网发电机组一次调频运行管理规定，火力发电机组应采取，火力发电机组应采取DEH+CCSDEH+CCS的一次调频实现的一次调频实现方案其中：方案其中： DEHDEH侧侧是执行级，是有差、开环调节，保证快速是执行级，是有差、开环调节，保证快速性DEHDEH瞬间调整汽轮机高压进汽调节门，利用机瞬间调整汽轮机高压进汽调节门，利用机组蓄热能力，快速增、减机组出力组蓄热能力，快速增、减机组出力 CCSCCS侧侧是校正级，是无差、闭环调节，保证持续是校正级，是无差、闭环调节，保证持续性和精度根据设计的速度变动率指标进行功率性和精度根据设计的速度变动率指标进行功率校正校正DEH侧存在的问题 DEH侧的调节特性对于一次调频的效果来说是至关重要的，DEH侧调节效果的优劣直接决定一次调频动作效果的优劣。

目前DEH侧主要存在的问题有：阀门调频增量不足，速度变动率实际设计过大受机前压力的影响，低负荷调频效果较差顺序阀的运行方式，汽机在阀间切换工况时，调频效果差CCSCCS侧存在的问题侧存在的问题 以下运行方式对一次调频有较明显的反调现象：以下运行方式对一次调频有较明显的反调现象：DEBDEB协调运行方式（存在调节级压力内回路）协调运行方式（存在调节级压力内回路）机跟炉为基础的协调机跟炉为基础的协调DEHDEH压控运行方式（类同机跟炉）压控运行方式（类同机跟炉） 一次调频不理想的原因都是因为有压力控制回路参与调一次调频不理想的原因都是因为有压力控制回路参与调节（机前压力或调节级压力）的结果表现为：一次调节（机前压力或调节级压力）的结果表现为：一次调频满足动作条件时，频满足动作条件时，DEHDEH立即动作，调频指令使阀门按立即动作，调频指令使阀门按设计的方向进行阶跃变化，此变化引起调节级压力或机设计的方向进行阶跃变化，此变化引起调节级压力或机前压力相应变化，压力控制回路对压力偏差进行快速调前压力相应变化，压力控制回路对压力偏差进行快速调节，输出的综合阀位指令方向与一次调频动作指令方向节，输出的综合阀位指令方向与一次调频动作指令方向相反，导致一次调频响应缓慢和快速拉回。

相反，导致一次调频响应缓慢和快速拉回一次调频主要指标一次调频主要指标 机组转速不等率() 早期的纯液调机组，机组一次调频功能为纯机械控制，液调系统感受汽轮机转速的变化，相应的开/关汽轮机高压进汽门，转速偏差理论上与调门开度成一定关系，该关系定义为转速不等率，以来表示n1-空负荷转速（负荷设定点不变）n2-满负荷转速（负荷设定点不变）n0-额定转速转速功率n1n2300(MW)6001000 转速不等率是表征一次调频特性的基本参数，它反映了机组功率变化与电网频率变化之间的静态放大倍数转速不等率一般为4-5%，越低，机组出力对网频变化的灵敏度越高，即对机组的一次调频能力要求越高2-2最大转速偏差(rpm)最大补偿量(MW)功率补偿量(MW)n-3000 (rpm)最大转速偏差(rpm)200MW200MW300MW300MW600MW600MW1000MW1000MWMW/MW/每转偏差每转偏差 1.33 1.33 2 2 4 4 6.67 6.67最大补偿量最大补偿量(MW)(MW) 20 20 24 24 36 36 60 60最大转速最大转速(rpm)(rpm)( (频率频率Hz)Hz)偏差偏差17.037617.0376( 0.2839)( 0.2839)1414( 0.2333)( 0.2333) 11 11( 0.1833)( 0.1833) 10.9955 10.9955( 0.1833)( 0.1833) 例如，5%的转速不等率意味着转速偏差达到5%3000=150rpm时，调门应全开或全关，相当于150rpm偏差增加负荷100%， -150rpm偏差减少负荷100%。

统机械模式下，转速不等率一般可以通过计算方法求得，在蒸汽参数和其他辅助系统在额定条件下，对测速、频差放大、伺服驱动、以及阀门等各环节的静态特性分别进行计算，可以求出调速系统的静态特性 一般地，出厂时默认转速不等率 =4.5% 纯电调模式下，逻辑设置实现 一次调频主要指标一次调频主要指标 机组一次调频的功率补偿量机组一次调频的功率补偿量(P)(P) 是由机组转速不等率是由机组转速不等率 和电网频率偏差（可转换和电网频率偏差（可转换为转速偏差为转速偏差nn）计算出来的，公式如下：）计算出来的，公式如下：一次调频主要指标一次调频主要指标 机组的迟缓率机组的迟缓率 是指由于调速器、传动放大机构和配汽机构部件是指由于调速器、传动放大机构和配汽机构部件有磨擦、间隙等原因使输入信息与输出信息之间有磨擦、间隙等原因使输入信息与输出信息之间存在的迟缓现象存在的迟缓现象 一次调频主要指标一次调频主要指标 迟缓率的计算公式如下： =(n/n0)*100% n0为额定转速一次调频主要指标一次调频主要指标 机组一次调频频率死区机组一次调频频率死区 系统在额定转速附近对转速的不灵敏区为了在系统在额定转速附近对转速的不灵敏区。

为了在电网频率变化较小的情况下提高机组稳定性，避电网频率变化较小的情况下提高机组稳定性，避免机组调门及负荷不必要的晃动，在电调系统设免机组调门及负荷不必要的晃动，在电调系统设置有频率死区目前，置有频率死区目前， 华北电网要求机组一次调华北电网要求机组一次调频频率死区为频频率死区为0.0330.033赫兹（赫兹（2 2 转）转） 一次调频主要指标一次调频主要指标 一次调频负荷响应滞后时间 从电网频率变化达到一次调频动作值到机组负荷开始变化所需的时间，为一次调频负荷响应滞后时间，应小于3秒一次调频评价方法概述一次调频评价方法概述 极值法极值法 判据：系统频率发生大于判据：系统频率发生大于0.0330.033赫兹（赫兹（2 2 转）的波动后，转）的波动后，3 3秒内机组一次调频必须动作，秒内机组一次调频必须动作，1515秒内机组有功变化量不小于理论计算值的秒内机组有功变化量不小于理论计算值的90%90%一次调频评价方法概述一次调频评价方法概述 参数法参数法 判据：系统频率发生大于。