馬君武

（國電電力雙維內(nèi)蒙古上海廟能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

為了切實(shí)能夠?qū)^(qū)域并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的管理能力提升，確保電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，對(duì)一次調(diào)頻考核規(guī)則進(jìn)行修訂。所以在各項(xiàng)工作開展的階段中，需要對(duì)一次調(diào)頻控制的內(nèi)容進(jìn)行分析，在了解一次調(diào)頻控制需求的基礎(chǔ)上，按照實(shí)際的需要，將一次調(diào)頻控制的方案構(gòu)建出來，并且對(duì)涉及到的技術(shù)以及理論專業(yè)知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)分析，使其能夠落實(shí)到實(shí)踐當(dāng)中，這樣才能夠?qū)⒁淮握{(diào)頻控制的方法提高，滿足電網(wǎng)運(yùn)行的需要[1]。

1 一次調(diào)頻控制系統(tǒng)介紹

1.1 電網(wǎng)一次調(diào)頻考核規(guī)則

響應(yīng)指數(shù)（15秒出力響應(yīng)指數(shù)達(dá)到75%，30秒出力響應(yīng)指數(shù)達(dá)到90%）+貢獻(xiàn)指數(shù)（60s內(nèi)或動(dòng)作回到一次調(diào)頻死區(qū)時(shí)止，一次調(diào)頻實(shí)際動(dòng)作的積分電量/理論動(dòng)作積分電量的百分比達(dá)到75%）綜合評(píng)價(jià)方式。

1.2 火電機(jī)組一次調(diào)頻控制策略

實(shí)現(xiàn)一次機(jī)組調(diào)頻的功能方式有兩個(gè)部分：第一個(gè)部分為DEH電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)當(dāng)中的功能回路，第二個(gè)部分為CCS協(xié)調(diào)控制的功能回路。對(duì)于前者來說，主要是通過該疊加△P至閥門流量指令后，給環(huán)控制過程實(shí)施控制；對(duì)于后者而言，主要是通過CCS側(cè)把DEH一次調(diào)頻指令到控制區(qū)域，并且通過相依的協(xié)調(diào)控制運(yùn)算，能夠達(dá)到控制目標(biāo)。

2 影響火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻性能因素分析

2.1 傳輸信號(hào)的影響分析

一次調(diào)頻考核規(guī)則要求機(jī)組一次調(diào)頻指標(biāo)分別是：15S、30S的影響指數(shù)與電量貢獻(xiàn)指數(shù)。新考核規(guī)則對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻基礎(chǔ)儀表測(cè)量更為嚴(yán)格，要求被測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)有功功率準(zhǔn)確性、電網(wǎng)頻率的有效性、精確性和同步性。由于電網(wǎng)頻率采集與頻率采集、一次調(diào)頻上傳功率采集信號(hào)與一次調(diào)頻控制功率信號(hào)均非同源，此類信號(hào)涉及到的傳感器精度存在差異性，在傳輸?shù)碾A段中會(huì)受到外界因素的影響，給信息的確定還有數(shù)據(jù)的同步造成了很大的阻礙。由于PUM的精度與GPS內(nèi)置系統(tǒng)問題，DCS控制系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)就會(huì)收到采樣誤差的問題出現(xiàn)，繼而出現(xiàn)一系列的問題，加之相關(guān)調(diào)頻頻率變化，機(jī)組的實(shí)際動(dòng)作與相關(guān)系統(tǒng)要求就會(huì)出現(xiàn)博弈，滿足不了設(shè)計(jì)方案的需求[2]。

針對(duì)一次調(diào)頻而言，其主要是按照機(jī)組與轉(zhuǎn)速的方式進(jìn)行操作的。相對(duì)于電網(wǎng)其主要的功率與信號(hào)傳遞，則是通過PU裝置上傳。該信號(hào)傳遞方式，在采取多次人工對(duì)比分析可知PMU上傳功率信號(hào)與機(jī)組控制功率信號(hào)變化幅度存在差異，且核對(duì)電網(wǎng)頻率與機(jī)組頻率在時(shí)序與幅度上存在差異。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)上傳機(jī)組頻率與電網(wǎng)采集頻率偏差在0.003-0.01Hz。同時(shí)機(jī)組測(cè)量信號(hào)精度、對(duì)接信號(hào)兩邊量程設(shè)置，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)的誤差值擴(kuò)大。會(huì)給機(jī)組的考核系統(tǒng)判斷造成影響，導(dǎo)致相關(guān)合格率不足。

2.2 調(diào)頻死區(qū)及不等率問題分析

一般來說，一次調(diào)頻控制方案好壞會(huì)關(guān)系到系統(tǒng)的運(yùn)行效果。但是就當(dāng)前現(xiàn)狀看來，調(diào)頻死區(qū)和不等率問題的存在影響因素諸多，死區(qū)過大會(huì)導(dǎo)致一次調(diào)頻在一定頻率偏差范圍內(nèi)失去作用，從而造成一次調(diào)頻考核較大，合格率降低。 在一次調(diào)頻回路當(dāng)中，如果調(diào)頻死區(qū)設(shè)置了相關(guān)的電網(wǎng)平差問題，就會(huì)使得基礎(chǔ)參數(shù)參與的調(diào)節(jié)頻率下降，在一定程度上導(dǎo)致相關(guān)的系數(shù)作用出現(xiàn)矛盾問題，這就使得調(diào)節(jié)電量以及效果出現(xiàn)下浮或者是變化問題[3]。

2.3 控制信號(hào)及控制系統(tǒng)對(duì)一次調(diào)頻的影響分析

就當(dāng)前而言，在一次調(diào)頻影響分析的基礎(chǔ)上，對(duì)于控制信號(hào)及控制系統(tǒng)來說，兩者的表現(xiàn)形式還是一樣的。因?yàn)橄嗷ブg的測(cè)量誤差與震蕩現(xiàn)象存在，導(dǎo)致機(jī)組的頻率還有轉(zhuǎn)速出現(xiàn)一定的差異性，雖然在某一個(gè)層面上存在的轉(zhuǎn)換誤差可以不計(jì)其內(nèi)，但是對(duì)于一次調(diào)頻來說，它的影響因素還是比較大。若相關(guān)的調(diào)節(jié)動(dòng)作出現(xiàn)異常，鍋爐系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，就會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)緩慢，此時(shí)系統(tǒng)智能的負(fù)荷恢復(fù)能力會(huì)下降。那么在該時(shí)間段中，所造成的系統(tǒng)動(dòng)作，就給功率的初始值造成波動(dòng)，使得調(diào)頻效果下降。

2.4 鍋爐蓄能及網(wǎng)頻波動(dòng)特性的影響分析

由于配煤摻燒，燃燒滯后，鍋爐經(jīng)常達(dá)到最大出力，主汽壓力低，汽機(jī)調(diào)門全開，就會(huì)在一定的范圍導(dǎo)致系統(tǒng)下降，鍋爐蓄熱完全消耗，并沒有調(diào)節(jié)余量，占一次調(diào)頻動(dòng)作不合格比例的25%。

按照機(jī)組正常工況運(yùn)行來說，目前電網(wǎng)頻率波動(dòng)一直未超過0.1以上的波動(dòng)，未出現(xiàn)使鍋爐蓄能完全消耗，負(fù)荷遲滯的現(xiàn)象，故機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作邏輯未對(duì)鍋爐主控進(jìn)行修正，機(jī)組僅需保證主汽壓力波動(dòng)穩(wěn)定。

供熱與非供熱期低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于主汽壓力相對(duì)較低，與非供熱期相比，同樣的閥位指令往往不能轉(zhuǎn)換為相當(dāng)?shù)呢?fù)荷，故只能根據(jù)鍋爐蓄熱情況進(jìn)行適當(dāng)修正調(diào)頻不等率及動(dòng)作死區(qū)。

2.5 高壓調(diào)門流量特性對(duì)一次調(diào)頻的影響分析

對(duì)于機(jī)組運(yùn)行的階段，氣機(jī)調(diào)門的靈敏度還有流量特征，在一定的程度上會(huì)受到功放運(yùn)行的變化而出現(xiàn)一定的變化。倘若在生產(chǎn)階段中汽輪機(jī)的運(yùn)行時(shí)間或者是基礎(chǔ)的大小修的通流時(shí)間出現(xiàn)變化問題時(shí)，當(dāng)調(diào)節(jié)處理后，相關(guān)的流量特征就會(huì)產(chǎn)生一定變化，一旦開度與流量限速存在異常，則使得參數(shù)變化值變化，相關(guān)負(fù)荷相應(yīng)動(dòng)作就會(huì)遲鈍，調(diào)門抖動(dòng)以及振動(dòng)問題出現(xiàn)，若以單一的方式進(jìn)行處理，就不能夠滿足實(shí)際的需要，嚴(yán)重影響機(jī)組的一次調(diào)頻性能[4]。

2.6 主汽壓力波動(dòng)影響分析

機(jī)組由于低氮燃燒改造后，使鍋爐燃燒滯后時(shí)間增長，控制汽溫困難，減溫水波動(dòng)較大且余量不足，鍋爐主汽壓力波動(dòng)較大，能力削弱，動(dòng)能下降。

2.7 二次調(diào)頻對(duì)一次調(diào)頻的影響分析

機(jī)組功率主要是由兩個(gè)系統(tǒng)組成的：即AGC指令操作以及頻差經(jīng)死區(qū)頻率轉(zhuǎn)換而成。若出現(xiàn)波動(dòng)問題時(shí)，SGC指定就會(huì)按照系統(tǒng)設(shè)定做出反應(yīng)。由于SGC指令會(huì)起到抑制效果，這就導(dǎo)致調(diào)頻效果不能正常發(fā)揮出來。倘若SGC指令的升降功率出現(xiàn)動(dòng)作時(shí)，那么形成的變化因素則會(huì)導(dǎo)致兩者的效果，即方向一致的就會(huì)體現(xiàn)出符合變化大的現(xiàn)象，反之則依然[5]。

3 一次調(diào)頻控制優(yōu)化策略

3.1 測(cè)量信號(hào)修正

針對(duì)機(jī)組頻率與電網(wǎng)頻率信號(hào)存在偏差的問題，做了一下修正。

對(duì)DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整理優(yōu)化，由于一次調(diào)頻動(dòng)作分析的數(shù)據(jù)是負(fù)荷變化1-3MW范圍的動(dòng)作，頻率精度為小數(shù)點(diǎn)后4位的數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)組數(shù)據(jù)庫進(jìn)行梳理，涉及一次調(diào)頻參考量的數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)記錄精度。

DEH與CCS控制信號(hào)同源，采用轉(zhuǎn)速或頻率信號(hào)其中一種測(cè)量方式，同時(shí)對(duì)機(jī)組頻率測(cè)量儀表的量程與DCS系統(tǒng)通訊的量程進(jìn)行縮小1倍，提高了頻率信號(hào)的傳輸精度及數(shù)據(jù)分析精度，便于對(duì)比分析用轉(zhuǎn)速信號(hào)與頻率信號(hào)的優(yōu)缺點(diǎn)。

采用轉(zhuǎn)速信號(hào)一次調(diào)頻動(dòng)作頻繁，由于一次調(diào)頻動(dòng)作影響機(jī)組EH油壓波動(dòng)較大，且經(jīng)常與電網(wǎng)頻率動(dòng)作時(shí)間提前動(dòng)作或提前復(fù)位，而頻率信號(hào)動(dòng)作相對(duì)平緩，但是與電網(wǎng)頻率經(jīng)常優(yōu)先于電網(wǎng)動(dòng)作或滯后于復(fù)位。若頻率信號(hào)能準(zhǔn)確反映頻率，盡可能選擇頻率信號(hào)。

3.2 死區(qū)及不等率設(shè)置

針對(duì)小頻差而言，死區(qū)域不等率參數(shù)設(shè)置影響效果相對(duì)明顯，當(dāng)出現(xiàn)大動(dòng)作差時(shí)，由于調(diào)頻目標(biāo)的負(fù)荷相對(duì)較大，一般情況下，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性不足，通常動(dòng)作實(shí)現(xiàn)均以小動(dòng)作達(dá)成，按照電網(wǎng)考核標(biāo)準(zhǔn)，若將一次調(diào)頻頻差死區(qū)減小，就會(huì)存在無功作用出現(xiàn)，給相關(guān)工作的開展造成一定影響。因此控制方案對(duì)一次調(diào)頻死區(qū)未進(jìn)行修改，僅根據(jù)電網(wǎng)一次調(diào)頻15s出力響應(yīng)指數(shù)考核情況對(duì)不等率參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)修正[6]。

3.3 DCS與DEH控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)

在系統(tǒng)協(xié)同中通過DCS以及DEH控制系統(tǒng)并用，能夠?qū)⑵胶庾饔冒l(fā)揮出來，能夠減少功率不平衡問題出現(xiàn)，大大地將一次調(diào)頻的作用減少了。在一次調(diào)頻控制回路優(yōu)化過程中，在CCS功率調(diào)節(jié)器設(shè)置一定調(diào)節(jié)死區(qū)，確保功率調(diào)節(jié)穩(wěn)定，在調(diào)節(jié)策略部署時(shí)，可以按照電網(wǎng)的規(guī)范要求進(jìn)行確定。

3.4 補(bǔ)償電量超調(diào)保持

根據(jù)電網(wǎng)30s出力響應(yīng)指數(shù)及電量貢獻(xiàn)指數(shù)考核要求，將補(bǔ)償電量超標(biāo)方案構(gòu)建出來，通過該方案的確定能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。首先，能夠?qū)⒑奢d響應(yīng)速度慢問題解決；其次針對(duì)考核辦法規(guī)定，若計(jì)算頻率與設(shè)定偏差出現(xiàn)問題時(shí)，需要考慮到補(bǔ)償電量的調(diào)節(jié)，做好相關(guān)電量值的優(yōu)化。故針對(duì)電網(wǎng)考核規(guī)則，優(yōu)化DEH側(cè)一次調(diào)頻動(dòng)作邏輯，使調(diào)門動(dòng)作量實(shí)現(xiàn)延時(shí)階躍調(diào)節(jié)，頻率回調(diào)死區(qū)內(nèi)保持一次調(diào)頻動(dòng)作量，以保證相關(guān)數(shù)值滿足需求。

3.5 主汽壓力補(bǔ)償修正

機(jī)組由于低氮燃燒改造后，使鍋爐燃燒滯后時(shí)間增長，控制汽溫困難，減溫水波動(dòng)較大且余量不足，鍋爐主汽壓力波動(dòng)較大；在煤質(zhì)負(fù)荷影響之下，所形成的性能比是比較低的，在一定的程度上達(dá)不到調(diào)頻的工作需求，所以通過調(diào)頻邏輯的有效優(yōu)化能夠抵消壓力產(chǎn)生的影響。故在DEH側(cè)和CCS側(cè)一次調(diào)頻動(dòng)作加入主汽壓力修正系數(shù)。

由于機(jī)組供熱與非供熱期控制邏輯采用負(fù)荷對(duì)應(yīng)主汽壓力設(shè)定值，來實(shí)現(xiàn)滑壓控制，供熱期機(jī)組功率存在電負(fù)荷與熱負(fù)荷，主汽壓力相對(duì)較低，故將負(fù)荷替換為調(diào)節(jié)壓力，折算對(duì)應(yīng)主汽壓力設(shè)定值，確保一定的鍋爐蓄熱及調(diào)門開度。

3.6 閥門流量特性曲線修正

對(duì)于調(diào)門流量非線性特征而言，在實(shí)踐的階段中它給機(jī)組一次調(diào)頻產(chǎn)生的性能影響是很大的，所以，在進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)，需要考慮閥門流量的需求，按照流量特性曲線進(jìn)行綜合修正。議案來說，在調(diào)節(jié)時(shí)主要采取的是高壓調(diào)節(jié)方式處理，按照線性、分段的方式，結(jié)合數(shù)據(jù)參數(shù)對(duì)相關(guān)的特征曲線進(jìn)行優(yōu)化，只有這樣方能夠減少晃動(dòng)等問題出現(xiàn)。

3.7 一次調(diào)頻優(yōu)先調(diào)節(jié)方法

在方案優(yōu)化環(huán)節(jié)，本文提出以下方案：1） 若一次調(diào)頻方向與負(fù)荷調(diào)節(jié)指令在運(yùn)行環(huán)節(jié)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象時(shí)，則可以通過調(diào)節(jié)指令的辦法進(jìn)行處理，如此就能夠減少各種不同問題的出現(xiàn)。2）負(fù)荷指令與一次調(diào)頻動(dòng)作相反情況，負(fù)荷指令閉鎖且持續(xù)5分鐘自動(dòng)取消閉鎖，同時(shí)增加一次調(diào)頻限制負(fù)荷投退按鈕。杜絕因一次調(diào)頻長時(shí)間動(dòng)作，限制負(fù)荷情況發(fā)生。

4 結(jié)語

總的來說，對(duì)于一次調(diào)頻控制策略的應(yīng)用，需要綜合實(shí)際構(gòu)建出科學(xué)有效的優(yōu)化方案，并且還需要立足于實(shí)際對(duì)一次調(diào)頻控制方案的有效性進(jìn)行分析，如此才能夠確?？刂撇呗詢?yōu)化的結(jié)果，滿足實(shí)際需要。同時(shí)在實(shí)踐階段中，還需要改善一次調(diào)頻考核方式，合理做好數(shù)據(jù)分析和實(shí)際工況研究，并且在取得影響一次調(diào)頻調(diào)節(jié)及考核的因素基礎(chǔ)上，總結(jié)出對(duì)應(yīng)的策略。在上文研究中對(duì)一次調(diào)頻控制策略的優(yōu)化方法進(jìn)行了深入的探討，并且提出了針對(duì)性的控制方案，目的在于提高一次調(diào)頻控制工作水平。