水电机组一次调频.ppt

水电机组一次调频,陕西电力科学研究院李华,主要内容,一、一次调频的概念二、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四、影响水电机组一次调频性能的因素五、相关问题探讨,一、一次调频概念,什么是一次调频？调频？机组，电网？一次？（固有特性）,几种定义,发电机组根据其调速系统的固有频率特性，随频率变化而进行功率调整的调频过程。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。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。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。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。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。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。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,何时开始调？调多少？调多快？与其他调节过程如何协调？,何时开始调？,死区 0.05Hz人工死区？500.05Hz转速死区？0.02%0.04%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,调多少？（一次调频目标出力）,频率偏差由调速系统（/机组）的静态特性确定 永态转差系数bp3%bp=f/y 死区0.05Hz最大调整负荷限幅 机组额定功率的6%,调速系统（/机组）静态特性1,理想的简化的静态特性y=f/bpp=f/epbp ep的区别与联系？水头的影响？,频率f,接力器行程y（/机组功率p),永态转差系数bp(/调差率ep/机组永态转差率),y(/p),调速系统（/机组）静态特性2,考虑人工频率死区的静态特性,人工频率死区：0.05Hz？0.04Hz？,y=(f-ef)/bpp=(f-ef)/ep,调速系统（/机组）静态特性3,考虑转速死区和非线性度的静态特性,转速死区ix：0.02%（0.01Hz）非线性度：近似为直线（5%）,y(f-ef)/bpp(f-ef)/ep,调速系统（/机组）静态特性3,考虑人工开度死区的静态特性,一次调频限幅,一次调频最大负荷限幅为机组额定功率的6%p(f-ef)/ep 6%实现方式：限频差；若Ef=0.05Hz，ep=3%则：f 0.28%，即F 0.14Hz，限控制输出；技术讨论 6%,调多少？（小结）,影响一次调频调节量目标值的因素：频差永态转差系数bp/机组调差率ep 水头的影响人工频率死区转速死区人工开度死区限幅值：p(f-ef)/ep 6%,调多快？1,具体要求：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；在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内，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3%内。,调多快？2,一次调频调节速度相关因素：比例增益P-积分增益I-微分增益D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，水轮机导水机构机械特性等等。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,与其他调节过程如何协调？,具体要求：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用。实现方式：监控系统改闭环控制为开环、半开环控制；引出一次调频动作接点，作用于监控系统。与AGC的协调控制,三、水电机组一次调频相关测试与试验1,具体要求1（西北电网）机组一次调频性能测试报告调速系统的传递函数、各环节参数及有关试验报告机组负荷随实际电网频率变化曲线具体要求2（西北电监局机组安评标准，并网运行管理规定实施细则）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。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。,三、水电机组一次调频相关测试与试验2,试验内容一次调频性能试验水轮机及其调速系统建模与参数实测调速系统性能验收试验,一次调频性能试验,测频单元的校验 调速系统静特性试验（bp值的校验）人工死区校验 一次调频静态试验（调节参数优化）一次调频与监控系统闭环控制的协调性测试一次调频动态试验 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,监控系统闭环控制，AGC的闭环控制；测频偏差调速器调节方式、调节模式的切换调节参数需优化功率反调量明显设置一次调频投/切开关机组自身功率摆动（稳定性差、PSS性能）调速系统自身缺陷或故障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,在稳定运行区域机组自身的功率摆动,五、问题探讨1,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？为何机组一次调频问题近几年才得到热议？,五、问题探讨2,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！谢谢！,