摘要：
　　
　　電網(wǎng)頻率作為zui重要的電能質(zhì)量指標之一，是電網(wǎng)穩(wěn)定的基礎。隨著發(fā)電機組單機容量的不斷增大，并網(wǎng)機組的故障跳閘對電網(wǎng)頻率的沖擊也越來越大。因此，大容量發(fā)電機組一次調(diào)頻性能的好壞對維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定有著重要意義。為此，南方電監(jiān)局頒布了《南方區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則》和《南方區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務管理實施細則》，對并網(wǎng)機組一次調(diào)頻性能作了具體的技術(shù)要求，廣東省電力調(diào)度中心文件《廣東電力系統(tǒng)一次調(diào)頻運行管理規(guī)定》也明確了對一次調(diào)頻質(zhì)量的考核方法。2009年7月9日14:23和10日13:03兩次江城直流單極跳閘，廣東電網(wǎng)系統(tǒng)頻率降幅約為0.15Hz，廣東電網(wǎng)內(nèi)各機組的一次調(diào)頻動作清況不理想，沒有一臺機組滿足要求。因此，有必要對600MW主力發(fā)電機組進行一次調(diào)頻試驗及性能優(yōu)化研究。
　　
　　一、原一次調(diào)頻控制方案的分析
　　
　　汕尾電廠現(xiàn)有兩臺600MW超臨界直流機組，三大主機設備均由東方電氣集團股份有限公司三大動力設備廠提供。DCS系統(tǒng)采用了艾默生過程管理有限公司的OVATION分散控制系統(tǒng)，整套系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）（含旁路控制系統(tǒng)）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）等各項控制功能，是一套完成全套機組各項控制功能的完善的控制系統(tǒng)。DEH為東方汽輪機廠在引進和廣泛吸收國、內(nèi)外*技術(shù)的基礎上，生產(chǎn)出的新一代與汽輪機配套的660MW等級全電調(diào)型DEH控制系統(tǒng)。在CCS控制方式下，機組一次調(diào)頻功能由CCS及DEH系統(tǒng)共同完成，既保證了一次調(diào)頻的速度，又保證了機組參與一次調(diào)頻的持續(xù)性。
　　
　　1.1DEH側(cè)一次調(diào)頻回路
　　
　　將汽機實際轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速進行比較，計算轉(zhuǎn)速偏差，通過函數(shù)轉(zhuǎn)換為閥位修正量，疊加在汽機閥位指令回路中，直接控制汽機調(diào)門動作輸出。函數(shù)設置了2r/min的調(diào)頻死區(qū)，即當汽機轉(zhuǎn)速小于2998r角lin時，閥位修正量為正，汽機閥位指令增大，汽機進汽量增大，負荷增加；當汽機轉(zhuǎn)速大于3002r/min時，閥位修正量為負，汽機閥位指令減小，汽機進汽量減小，負荷減小。一次調(diào)頻的閥位修正量zui大為±5.16％。因此，DEH側(cè)一次調(diào)頻回路為開環(huán)控制，當一次調(diào)頻動作時，可以迅速地改變高壓調(diào)門的開度，機組功率也隨之迅速改變，因此一次調(diào)頻響應速度非常快。　　
　　1.2CCS側(cè)一次調(diào)頻回路
　　
　　CCS側(cè)一次調(diào)頻回路為閉環(huán)控制，機組轉(zhuǎn)速差信號轉(zhuǎn)換為負荷修正量，分別送至鍋爐主控和汽機主控調(diào)節(jié)回路。鍋爐主控中，負荷修正量作為鍋爐主控的前饋信號，迅速改變?nèi)霠t煤量，彌補鍋爐調(diào)節(jié)的滯后性；汽機主控中，一方面負荷修正量作為汽機主控的前饋量，另一方面負荷修正量疊加在負荷設定值回路中進入汽機主控的PID調(diào)節(jié)回路。CCS側(cè)的一次調(diào)頻回路保證了一次調(diào)頻動作時鍋爐、汽機各控制子系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作，共同處理由于機組頻率、負荷擾動對各主要參數(shù)的影響。　　
　　二、存在問題及原因分析
　　
　　在一次調(diào)頻投運過程中，主要暴露出機前壓力波動過大、低負荷時調(diào)頻電量不足等問題。一次調(diào)頻動作時，機組轉(zhuǎn)速差對應的汽機閥位修正量直接疊加在汽機閥位指令回路中，汽機高壓調(diào)門迅速動作，以滿足機組對一次調(diào)頻響應及時性的要求。但是由于直流鍋爐的蓄熱面較小，鍋爐的調(diào)節(jié)作用比較滯后，汽機調(diào)門的突然動作會引起機前壓力的大范圍波動，進而引起主汽溫度、給水等主要參數(shù)波動，影響機組的安全穩(wěn)定運行。
　　
　　此外，由于DEH側(cè)一次調(diào)頻為開環(huán)控制，機組轉(zhuǎn)速差、閥位修正量、負荷修正量的線性關系是建立在主汽壓力不變的基礎上的。汕尾電廠兩臺機組主汽壓力均為定一滑一定運行方式，機組在30％負荷至90％負荷區(qū)間內(nèi)為滑壓運行，即當機組負荷降低時，主汽壓力隨之降低，相同的閥位修正量對應的負荷變化量必然減小，這就必然會導致在低負荷時一次調(diào)頻性能達不到要求。且負荷越低，一次調(diào)頻性能越差。
　　
　　三、控制策略優(yōu)化方案及試驗
　　
　　為了保證主汽壓力的穩(wěn)定，在汽機主控的負荷設定值回路中設計了壓力補償回路，同時，為了防止壓力補償回路影響機組一次調(diào)頻的能力，在該邏輯中增加了壓力補償回路的作用死區(qū)。如圖3所示，當一次調(diào)頻動作時，如主汽壓力偏離當前負荷下的額定壓力較大，壓力補償回路動作，輸出至汽機主控調(diào)節(jié)回路，汽機主控與鍋爐主控協(xié)調(diào)動作維持主汽壓力的穩(wěn)定；如主汽壓力與當前負荷下的額定壓力偏差不大，則壓力補償回路不起作用，以保證機組功率快速、持續(xù)響應電網(wǎng)頻率的變化。　　
　　由于機組在30％負荷至90％負荷區(qū)間內(nèi)為滑壓運行，即負荷越低，主汽壓力越低，為了提高較低負荷時機組的一次調(diào)頻性能，在DEH側(cè)加入了閥位校正量的主汽壓力修正回路。如圖4所示，當負荷較低時，主汽壓力較低，經(jīng)過計算后的主汽壓力修正輸出較大，負荷較高時，主汽壓力較高，經(jīng)過計算后的主汽壓力修正輸出較小。實際應用時，根據(jù)對不同負荷情況下的一次調(diào)頻動作試驗確定f（x）函數(shù)，使不同工況下的一次調(diào)頻閥位修正值與調(diào)頻電量相匹配，以達到機組安全性與調(diào)頻性能的均衡性，從而滿足不同負荷工況下調(diào)頻電量均能夠達到要求。　　
　　2009年9月，分別對汕尾電廠1、2號機組優(yōu)化后的一次調(diào)頻性能進行了測試。在CCS側(cè)與DEH側(cè)一次調(diào)頻均投入時，人工強制轉(zhuǎn)速差信號模擬一次調(diào)頻動作，測試了在不同轉(zhuǎn)速差、不同負荷情況下的一次調(diào)頻動作情況。圖5是1號機組負荷400Mw，轉(zhuǎn)速差0→4→0→4→0rpm的機組一次調(diào)頻動作曲線，圖6是2號機組負荷570MW，轉(zhuǎn)速差0→8→0→8→Orpm時機組一次調(diào)頻動作曲線。表1是一次調(diào)頻性能測試參數(shù)記錄。　　
　　根據(jù)《南方區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則》及《廣東電力系統(tǒng)一次調(diào)頻運行管理規(guī)定》的要求，一次調(diào)頻響應時間應小于等于3秒，在電網(wǎng)頻率超過機組一次調(diào)頻時開始的45秒內(nèi)，機組出力實際調(diào)節(jié)量應大于理論調(diào)節(jié)量的70％以上，一次調(diào)頻穩(wěn)定時間應小于60秒，一次調(diào)頻質(zhì)量T≥60％。由表1可以看出，在一次調(diào)頻控制方案優(yōu)化后，汕尾電廠兩臺機組一次調(diào)頻性能均能夠滿足上述技術(shù)指標要求，調(diào)頻過程中機組主要參數(shù)波動范圍較小，滿足機組安全運行的要求。
　　
　　四、結(jié)語
　　
　　通過對汕尾電廠600Mw超臨界直流機組一次調(diào)頻控制方案的分析及優(yōu)化試驗，有效解決了機前壓力擾動過大、低負荷時調(diào)頻量不足的問題。2009年國慶保電中受到廣東電網(wǎng)的高度評價，對國內(nèi)600Mw及以上超臨界直流機組一次調(diào)頻性能優(yōu)化具有一定的借鑒作用。