发电机组一次调频运行参数设置技术导则

国网湖北省电力公司电力科学研究院、国电科学技术研究院、武汉大学、哈尔 滨电机厂责任有限公司、东方电气集团东方电机厂有限公司。

本标准规定了并网发电机组一次调频运行参数设置的基本要求与技术条件。

本标准适用于并入电网运行的单机容量100MW 及以上燃煤、燃气发电机组和10MW 及以上水力

发电机组。本标准不适用于核电机组。 2100433B

陶骞、潘杨、贾庆岩、王晋、曹泉、李刚、党杰、李海峰、鲁子敬、潘晓杰、 刘曼佳、张潇、孙建军、车方毅、凌在汛、刘继海、张国本、甘依依、陈念斌。

《发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪》涉及一种发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪，主要用于发电机组的一次调频性能的测试、发电机组一次调频运行模式和调节参数的优化。

编辑

恒定频率控制一次调频的概念

系统中所有的发电机都装有调速器，当负荷变动导致频率变化时，调速器能感知发电机频率的变化，自动调节进汽阀开度或导水叶的开度，改变发电机的有功出力，力求系统功率平衡。

一次调频中原动机的作用为：当原动机配置自动调速系统，它的调速器随机组转速的变化不断改变进汽量或进水量，使原动机的运行点不断从一根频率特性曲线向另一根频率特性曲线过渡。

需注意的是：

（1）频率的一次调整是有限的，其只限于周期短、幅度小、频率高的随机负荷变动引起的频率偏移(负荷的变化周期在10s内)。

（2）频率的一次调整是所有发电机组都可以参加的调频任务。

恒定频率控制一次调频的原理

如图1所示

，

（1）原始运行点在O点；

（2）在负荷突然增加，发电机组的出力不能及时跟上机组将 减速，系统的频率将下降。

（3）在系统频率下降的同时，发电机组的功率将调速器的一 次调整作用而增大(OB')，负荷功率也因本身的调节 效应而减少(B’A’)，经过衰减振荡过程，达到新的平 衡点O’。

(4)实现有差调节。

发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪专利目的

《发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪》提出了一种发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪，其解决2007年8月之前实际电网频率扰动一次调频试验方法测试难度及电网稳定风险大，影响面广，配合单位多，试验可重复性差，很难用此方法进行调速器调节参数的优化以及阶跃扰动试验方法所测机组一次调频过程与机组实际运行中的一次调频过程相差较大，数据分析工作量大的技术问题。

发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪技术方案

《发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪》的技术解决方案是：

一种发电机组一次调频试验方法，包括以下步骤：

1]选取一个电网频率扰动过程录波数据文件；

2]对上述数据文件进行处理，使其满足测试仿真仪对信号重构的要求，并将处理后的数据文件保存或送入测试仿真仪指定的位置，以便测试仿真仪通过信号重构输出符合相应调速系统频率或转速信号测试要求的扰动信号；

3]发电机组静态或并网带负荷后，将输入调速系统的实际机组频率或转速信号断开，将测试仿真仪输出的扰动信号接入，测试仿真仪通过信号重构输出反映电网频率扰动过程的试验用扰动信号，进行发电机组的一次调频试验，记录整个调节过程。

上述进行一次调频试验并记录发电机组一次调频的调节过程还包括：根据试验结果调整调速系统调节参数，重复进行调频试验至少一次。

上述试验方法还包括优化机组调节参数的步骤：

根据发电机组一次调频的积分电量计算方法，计算模拟电网频率扰动过程机组的一次调频积分电量，根据计算结果进行一次调频调节性能的量化和机组调节参数的优化。

上述扰动过程录波数据文件是一个典型的电网频率实际扰动录波数据文件或者人为模拟的电网频率扰动过程数据文件；所述的数据文件的处理包括对数据文件的整理过程、数据格式的转换过程、数据插值过程的一种或多种。

上述记录整个调节过程包括采集位移信号、机组功率信号、机组频率或转速信号和网频信号；所述位移信号包括转浆式水轮机的轮叶转角和主接力器位移或其他水电机组的主接力器位移或者火电机组的调门位移。

上述记录整个调节过程包括采集调速系统控制输出信号、压力信号或发电机出口断路器辅助节点信号；所述压力信号包括水电机组的蜗壳压力和尾水压力信号或火电机组的汽压信号。

一种发电机组一次调频试验用测试仿真仪，其特殊之处是：所述测试仿真仪包括可同时采集至少4个模拟量信号的模拟量数据采集电路1、可对采集的模拟量数据进行滤波和模数转换处理的预处理及A/D转换电路2、可测量电网或机组的频率或转速的测频测速单元3、可读取扰动过程录波数据文件并同时发出扰动信号所需数字量的中央处理单元4、可将数字量扰动信号转换成符合相应调速系统频率或转速信号测试要求的扰动信号的扰动信号生成单元5。

上述测试仿真仪还包括可保存各种不同的录波数据文件的数据库6。

上述模拟量数据采集电路1采集的模拟量信号包括位移信号、机组功率信号；所述发电机组的位移信号包括转浆式水轮机的轮叶转角和主接力器位移或其他水电机组的主接力器位移或者火电机组的高压调门位移。

上述模拟量数据采集电路1采集的模拟量信号包括调速系统控制输出信号、压力信号或发电机出口断路器节点信号；所述压力信号包括水电机组的蜗壳压力和尾水压力信号或火电机组的汽压信号。

发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪改善效果

《发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪》方法的优点是：

1、可精确模拟电网频率扰动过程，实现对机组实际一次调频过程的测试。在实际运行中，由于机组一般都是并入大电网运行，电网频率不可能是标准的阶跃扰动，而是一个逐渐变化的动态过程。常规方法采用频率阶跃扰动测试机组一次调频动态过程，很难真实反映机组的实际一次调频性能。采用信号重构技术将实际电网扰动过程段的频率信号再现，用于机组的一次调频测试和性能试验，可通过试验手段更真实、全面地测试机组得一次调频性能。由于试验方法的改进，试验所得到的机组一次调频调节过程，还可用于对机组调速系统数学模型及模型参数的辨识和校验。《发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪》的试验原理示意图如图4所示。

2、测试过程简单、方便，可重复性强。利用《发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪》试验方法，可以在不进行电网频率扰动的情况下，实现对机组实际一次调频过程的测试，简化了试验过程，并且可以重复测试机组在不同工况、不同调节参数下的机组实际一次调频过程。

3、安全性高。在《发电机组一次调频试验方法及试验用测试仿真仪》试验方法下，一方面由于不需要实际电网频率扰动，避免了电网扰动产生的对整个电网稳定运行带来的风险，安全性高；另一方面对发电机组而言，在常规的阶跃扰动信号下机组的调节过程是一个突然的扰动，对发电机组的运行稳定性是不利的，而试验用的扰动信号是一个典型的或人为模拟的电网频率扰动信号，是一个渐变的过程，避免了利用阶跃扰动进行一次调频试验时，机组可能产生过调或出现急剧负荷扰动的可能性，保证机组调节过程的安全。

4、可通过机组实际一次调频过程积分电量的计算，准确的量化对比不同调节参数下的机组一次调频能力。利用仿真计算工具建立的一次调频积分电量模块，迅速对机组一次调频过程的积分电量进行计算，统计一次调频过程积分电量，迅速、准确的量化机组一次调频能力，以便优化一次调频调节参数，对一次调频试验具有较高的实用意义。

5、测试仿真仪模拟量数据采集通道多。测试仿真仪具有16个模拟量数据采集通道，测量精度高，完全能够满足一次调频试验的要求。

6、测试仿真仪的测频、发频精度高。测试仿真仪的测频、发频精度均达到0.001赫兹。发频信号灵活多样，可满足不同调速系统对测频、测速信号的不同要求，也可方便实现频率阶跃、斜坡以及数据文件定制等各种变化过程的试验信号输出。