水电机组一次调频1.ppt

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水电机组一次调频水电机组一次调频陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院李华李华主要内容主要内容一、一次调频的概念一、一次调频的概念二、水电机组一次调频的技术要求二、水电机组一次调频的技术要求三、水电机组一次调频相关测试与试验三、水电机组一次调频相关测试与试验四、影响水电机组一次调频性能的因素四、影响水电机组一次调频性能的因素五、相关问题探讨五、相关问题探讨安康水电厂机组状态智能诊断系统功能研究安康水电厂机组状态智能诊断系统功能研究安康水电厂机组状态智能诊断系统功能研究一、一次调频概念一、一次调频概念n什么是一次调频？

什么是一次调频？

调频？

调频？

机组，电网？

机组，电网？

一次？

（固有特性）一次？

（固有特性）几种定义几种定义u发电机组发电机组根据其调速系统的固有频率特性固有频率特性，随频率变化而进行功率调整的调频过程。

调频过程。

u通过水轮发电机组和火力发电机组调速系统的负荷频率特性对电网的功率和频率的控制，通常叫电网一次调频。

他主要是由发电机组调速系统的静态特性F=f（P）及其PID动态调节特性来实现的。

u电网的一次调频是针对偏离了系统额定频率（50Hz）的频率偏差，按功率永态差值系数ep（调差系数）对机组进行功率控制的。

它是将电网（机组）频率（转速）信号送入机组调速系统的频率（转速）输入端口，频率（转速）给定值与其比较形成频率（转速）偏差，调速系统根据这个偏差信号进行调节。

u机组并网运行时，受到外界负荷变动影响，电网频率发生变化，这时，各机组的调节系统参与调节作用，改变各机组所带的负荷，使之与外界负荷相平衡，同时尽力减少电网频率的变化，这一过程即为一次调频。

它是一种有差调节。

u一次调频是指当电网频率偏离额定值时，发电机组调节控制系统自动控制机组有功功率的增加（频率下降时）或减少（频率升高时），以限制电网频率变化的特性。

u一次调频是指电网频率发生变化时通过水轮发电机组调速系统自身的负荷-频率静态特性和动态特性对电网进行控制。

u水轮发电机组调速系统的一次调频功能就是指，在并网发电的状态下，如果频率超过50Hz时，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情况下，按照负荷-频率曲线进行负荷调节，自动下调一定的负荷；当频率低于50Hz时，调速系统在没有接受上级设备下发新的定值的情况下，按照负荷-频率曲线进行负荷调节，自动上调一定的负荷。

u电网一次调频：

针对电网上变化幅度较小，变化周期较短的负荷分量所引起的电网频率小波动所进行的频率调节。

二、水电机组一次调频的技术要求二、水电机组一次调频的技术要求n何时开始调？

何时开始调？

n调多少？

调多少？

n调多快？

调多快？

n与其他调节过程如何协调？

与其他调节过程如何协调？

何时开始调？

何时开始调？

n死区死区0.05Hz人工死区？

人工死区？

500.05Hz转速死区？

转速死区？

0.02%0.04%n响应滞后时间响应滞后时间电网频率变化达到一次调频动作值到机组负荷开始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，应小变化所需的时间为一次调频负荷响应滞后时间，应小于于3秒秒调多少？

（一次调频目标出力）调多少？

（一次调频目标出力）n频率偏差频率偏差n由调速系统（由调速系统（/机组）的静态特性确定机组）的静态特性确定永态转差系数永态转差系数bp3%bp=f/y死区死区0.05Hzn最大调整负荷限幅最大调整负荷限幅机组额定功率的机组额定功率的6%调速系统（调速系统（/机组）静态特性机组）静态特性1n理想的简化的静态特性理想的简化的静态特性y=f/bpp=f/epbpep的区别与联系？

的区别与联系？

水头的影响？

水头的影响？

频率频率ff接力器行程接力器行程yy（/机组功率机组功率p）p）永态转差系数永态转差系数bpbp（/（/调差率调差率epep/机组永机组永态转差率态转差率）y（/py（/p）调速系统（调速系统（/机组）静态特性机组）静态特性2考虑人工频率死区的静态特性考虑人工频率死区的静态特性人工频率死区：

人工频率死区：

0.05Hz0.05Hz？

0.04Hz0.04Hz？

yy=（=（f-ef）/bpf-ef）/bppp=（=（f-ef）/epf-ef）/ep调速系统（调速系统（/机组）静态特性机组）静态特性3考虑转速死区和非线性度的静态特性考虑转速死区和非线性度的静态特性转速死区转速死区ixix：

0.02%0.02%（0.01Hz0.01Hz）非线性度：

近似为直线非线性度：

近似为直线（5%5%）y（f-ef）/bpy（f-ef）/bpp（f-ef）/epp（f-ef）/ep调速系统（调速系统（/机组）静态特性机组）静态特性3考虑人工开度死区的静态特性考虑人工开度死区的静态特性一次调频限幅一次调频限幅n一次调频最大负荷限幅为机组额定功率的一次调频最大负荷限幅为机组额定功率的6%p（f-ef）/ep6%n实现方式：

实现方式：

限频差；限频差；若若Ef=0.05Hz，ep=3%则：

则：

f0.28%，即，即F0.14Hz，限控制输出；限控制输出；n技术讨论技术讨论6%调多少？

（小结）调多少？

（小结）影响一次调频调节量目标值的因素：

影响一次调频调节量目标值的因素：

n频差频差n永态转差系数永态转差系数bp/机组调差率机组调差率ep水头的影响水头的影响n人工频率死区人工频率死区n转速死区转速死区n人工开度死区人工开度死区n限幅值：

限幅值：

p（f-ef）/ep6%调多快？

调多快？

1具体要求：

具体要求：

n当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组应在当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组应在15秒内根据机组响应目标完全响应；秒内根据机组响应目标完全响应；n在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值应在内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值应在机组额定有功出力的机组额定有功出力的3%内。

内。

调多快？

调多快？

2一次调频调节速度相关因素：

一次调频调节速度相关因素：

n比例增益比例增益P-积分增益积分增益I-微分增益微分增益Dn调速系统随动系统动态特性调速系统随动系统动态特性接力器不动时间，接力器反应时间常数，水轮机导接力器不动时间，接力器反应时间常数，水轮机导水机构机械特性等等。

水机构机械特性等等。

n水流惯性时间常数及其它机组相关特性水流惯性时间常数及其它机组相关特性功率反调现象；机组功率摆动现象；等等功率反调现象；机组功率摆动现象；等等与其他调节过程如何协调？

与其他调节过程如何协调？

具体要求：

具体要求：

n水电机组监控系统设计时，应保证监控系统闭环控制水电机组监控系统设计时，应保证监控系统闭环控制方式下，机组调速系统一次调频功能能够正常发挥作方式下，机组调速系统一次调频功能能够正常发挥作用。

用。

实现方式：

实现方式：

n监控系统改闭环控制为开环、半开环控制；监控系统改闭环控制为开环、半开环控制；n引出一次调频动作接点，作用于监控系统。

引出一次调频动作接点，作用于监控系统。

n与与AGC的协调控制的协调控制三、水电机组一次调频相关测试与试验三、水电机组一次调频相关测试与试验1具体要求具体要求1（西北电网）（西北电网）n机组一次调频性能测试报告机组一次调频性能测试报告n调速系统的传递函数、各环节参数及有关试验报告调速系统的传递函数、各环节参数及有关试验报告n机组负荷随实际电网频率变化曲线机组负荷随实际电网频率变化曲线具体要求具体要求2（西北电监局机组安评标准，并网运行管理规定实施细则西北电监局机组安评标准，并网运行管理规定实施细则）n机组一次调频试验、甩负荷试验、水轮机控制系统验收试验满机组一次调频试验、甩负荷试验、水轮机控制系统验收试验满足规范要求。

足规范要求。

n完成水轮机及其调速系统建模和参数实测，为电网提供系统计完成水轮机及其调速系统建模和参数实测，为电网提供系统计算所需基本数据。

算所需基本数据。

三、水电机组一次调频相关测试与试验三、水电机组一次调频相关测试与试验2试验内容试验内容n一次调频性能试验一次调频性能试验n水轮机及其调速系统建模与参数实测水轮机及其调速系统建模与参数实测n调速系统性能验收试验调速系统性能验收试验一次调频性能试验一次调频性能试验n测频单元的校验测频单元的校验n调速系统静特性试验调速系统静特性试验（bp值的校验）值的校验）n人工死区校验人工死区校验n一次调频静态试验（调节参数优化）一次调频静态试验（调节参数优化）n一次调频与监控系统闭环控制的协调性测试一次调频与监控系统闭环控制的协调性测试n一次调频动态试验一次调频动态试验频率阶跃；实际电网频率扰动过程测试；频率阶跃；实际电网频率扰动过程测试；-5-一次调频动态试验方法常规方法:

1）频率阶跃外接频率阶跃信号或改频率给定局限性:

试验与实际过程有差别2）电网人为造成频率大扰动试验（通过电网切机或突增机组出力进行）局限性:

难度大、有风险，不适合单台机组改进方法优点：

过程真实、简化试验过程、降低试验风险、可重复性好。

调节调节系统实际电网扰动过程水轮机系统大电网信号重构发频测试仿真仪试验时频率变化很小认为恒定四、影响水电机组一次调频性能的因素四、影响水电机组一次调频性能的因素n监控系统闭环控制，监控系统闭环控制，AGC的闭环控制；的闭环控制；n测频偏差测频偏差n调速器调节方式、调节模式的切换调速器调节方式、调节模式的切换n调节参数需优化调节参数需优化n功率反调量明显功率反调量明显n设置一次调频投设置一次调频投/切开关切开关n机组自身功率摆动（稳定性差、机组自身功率摆动（稳定性差、PSS性能）性能）n调速系统自身缺陷或故障调速系统自身缺陷或故障n调速器不当控制策略调速器不当控制策略在不稳定运行区域机组自身的功率摆动在不稳定运行区域机组自身的功率摆动在稳定运行区域机组自身的功率摆动在稳定运行区域机组自身的功率摆动五、问题探讨五、问题探讨1n水轮机控制系统、水电机组监控系统相关的新技术以水轮机控制系统、水电机组监控系统相关的新技术以及对一次调频带来的影响有那些？

及对一次调频带来的影响有那些？

为何机组一次调频问题近几年才得到热议？

为何机组一次调频问题近几年才得到热议？

五、问题探讨五、问题探讨2n机组一次调频性能试验正常，经济考核不理想，原因机组一次调频性能试验正常，经济考核不理想，原因？

-5-不妥之处，请各位老师批评、指正！

不妥之处，请各位老师批评、指正！

谢谢！

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