论文部分内容阅读
摘 要：为了能够紧跟电网调频的脚步，提升电网供电水平，做好相应的一次调频功能研究工作，进而为一次调频功能提供重要的依据，本文主要论述发电机组一次调频、试验准备、静态试验、动态试验四个方面，在大型蓄能机组中对一次调频试验以及相关功能进行分析，从而提出合理化建议，提供给相关人士，供以借鉴。
关键词：调速器；蓄能机组；一次调频；PID；调节参数
随着我国经济水平的飞速发展，大型蓄能机组对推动电力行业的发展起到了重要的作用。为了进一步将电网的稳定性能加以提升，相关电网已经明确规定对某地区的机组进行了一次调频功能试验的完善，本篇文章就以某蓄能机组作为主要论述对象，对大型蓄能机组一次性调频试验与相关功能进行详细探讨，从而提出合理化建议，供以借鉴。
1、发电机组一次调频介绍
对频率的一次调整是当前所有发电机都应当要履行的工作职责，依赖于调速器完成，实现有差调节的目的。相关人员通过采取一次调频的方式是利用发电机组调速体系所产生的相关频率而对电网进行的控制，具体是由以下两种形式实现的：一种是静态特性；另一种是动态调节规律。因此，对于一次调频功能而言，对电网稳定性有着重要的意义。
一次调频作用：电网功率缺额，引起电网频率降低，如果不进行调节，发电机组调速系统则按静特性曲线1（Pc1），频率应降至f3，各机组根据频率偏差进行一次调频，使机组增发了功率ΔPf=P2-P1，电网频率为B点f2。虽然该机组与电网上其它机组一起进行了一次调频，但电网频率为f2，不可能恢复到扰动前的f1，可见，一次调频响应快，在二次调频动作之前已经对频率进行调整，限制频差的继续恶化。
2、试验准备
试验所需信号包括蜗壳压力、导叶主接行程、有功功率及机频信号。其中：
①导叶主接行程信号取自电厂主接力器行程位移传感器的输出（4～20mA）；②有功功率信号取自机组调速器柜中的功率变送器（4～20mA），精度为0.2级；③机组机频信号取自发电机出口母线PT；④蜗壳压力采用麦克MPM480型压力变送器测量，量程0～10MPa，输出4～20mADC，精度0.2级。
3、静态试验
3.1静特性试验
通过该试验对机组的静特性进行分析，对永态转差系数进行校验。
3.2试验方法
预先将调速器参数设置为：永态转差系数bp=6.00%，暂态转差率bt=1.00%，缓冲时间常数Td=0.10s，微分时间常数Tn=0.00s，人工频率死区设为0。TG2000仿真频率（50Hz）和机组功率接入调速器，然后通过模拟机组出口断路器闭合模拟机组并网，调速器运行于功率调节模式，并将导叶开度开至50%左右。进入TG2000综合测试仪静特性试验模块，依次按照导叶关闭和开启方向改变仿真机频，记录频率及其对应的导叶主接行程稳定值。
3.3试验结果
根据静特性试验数据计算得：转速死区ix=0.004%；导叶开启方向线性度误差εx=4.75%，
导叶关闭方向线性度误差εx=4.75%，均满足相关的规定。
4、动态试验
相关人员将机组发电并网启动以后，增加符合以后采取的测试仪做好频率的扰动试验，将所得到的数据进行记录下来。
4.1一次调频负荷响应时间测定
4.1.1试验方法
相关人员将机组的负荷调到200MW的范围，将人工频率死区保持在±0.03Hz左右，采取“TG2000测试仪”的形式在50Hz的基础上，从而能够为调速器提高相应的幅值。
4.1.2试验结果
依据所得到的相关记录可以看出，该机组在进行一次调频以后，所产生的时间都小于2s，符合相关要求不大于3s的要求；当一次调频负荷处于稳定的情况下，除了负荷所产生的稳定时间在42.93s以外，其它都不小于90s，大于45s的要求，而且当一次调频所使用的最大负荷调整度达到90%的时候就已经超出了15s的要求。
该台机组有着较好的响应力，然而因为调节的时间存在比较长的现象，输水体系也较长，并且采取一洞四机的布置形式是引起该情况出现的主要因素，倘若对PID相关参数进行適当的调整，那么调节时间应当减少，使导叶调节速度加快，这样才能够引起水力扰动，对机组的稳定性带来影响，所以相关人员还应当对负荷稳定时间做好调节工作，进一步的深入探索。
4.2频率死区检验
4.2.1试验方法
调整机组负荷至200MW，调速器人工频率死区设为±0.03Hz，用“TG2000测试仪”在50Hz基础上，给调速器施加幅值逐渐增大的正、负频率阶跃信号，观察并记录有功功率、导叶主接行程等参数响应曲线，直至导叶主接行程响应频率阶跃。
4.2.2试验结果
当测试仪上扰频率阶跃幅值达到0.04Hz（50.00Hz×50.04Hz）时，导叶主接行程产生明显的响应变化（开始减小）；由图7可知，当频率由50.00Hz阶跃至49.965Hz时，导叶主接行程开始响应，由于与之前变化趋势一致，故不是很明显，但当频率由49.965Hz回复至50.00Hz时，导叶主接行程朝着反方向变化，这表明调速器已响应频率的阶跃扰动。
通过以上内容的论述，可以看出人工频率死区当设定为±0.03Hz的时候，实际测量的调速器频率通常保持在-0.035Hz～+0.04Hz的范围内，已经大于±0.034Hz的有关规定，因此相关人员对死区设定值要做好适当的调整。
4.3跟踪网频试验
4.3.1试验方法
启动机组开机并网，录制电网频率、有功功率和导叶主接行程的波形，检测机组实际参与电网调频的动作情况。
4.3.2试验结果 依据相关试验结果可以得知：当电网频率已经大于调频死区-0.035Hz～0.04Hz）的范围时，该机组可以得到准确的回应，能够成功的启动一次调频功能。
5、试验结论
通过以上实验可以得到以下几点结论：
①该机组调速器所产生的转速死区大约是在ix=0.004%的范围，并且所产生的相关误差εx=4.75%，导叶在关闭的情况下所产生的相关误差是εx=4.75%，符合电网的具体标准。
②一次调频永态所产生的差率bp设置的是4%，实际测量为4.22%，符合相应的技术要求。
③机组在经过一次调频符合响应以后所产生的时间应当控制在2s以内，符合相关要求不大于3s的要求；由于一次调频负荷在稳定的过程中存在较长的时间，已经超过了45s的限制范围，因此相关人员就需要对调速器PID的相关参数进行调整，然而调整参数所產生的影响比较大，还需要进一步研究以后再进行确定。
④该机组是使用一洞四机的方式进行布置的，倘若对机组负荷进行调节、开停机的造作等方面都会对机组的运行带来干扰。在具体的实验过程中，因为相邻机组在运行时致使试验机组所得到的数据有着显著的改变，因此相关人员就可以将参数进行完善进而降低影响。
6、结语
综上所述，本文通过对某一大型机组进行了一次调频试验的研究，对该机组的调速系统所运作的基本特征有一定的了解，能够准确的找出机组所存在的不足之处，是为了进一步发挥出蓄能机组的最大作用，确保电网可以实现稳定的效果。当相关人员在对蓄能机组进行一次调频试验以后，就应当依据试验所得到的结果对调速器体系的有关参数进行优化，完善调节参数，进而能够提高机组调节水平，为后续的工作打下了坚实的基础。
参考文献
[1]杨照辉，代妮.四川电网水电厂一次调频试验的探讨[J].水电自动化与大坝监测.2006（06）
[2]李华.水电机组一次调频性能的测试与分析[J].西北电力技术.2005（01）
[3]张毅明，罗承廉，孟远景，何南强.河南电网频率响应及机组一次调频问题的分析研究[J].中国电力.2002（07）
[4]张玉林.提高330MW机组一次调频动作合格率[J].科技风.2015（06）
[5]徐广文，黄青松，姚泽，陈磊，蒋芊.水电机组一次调频技术参数规范探讨[J].水电能源科学.2011（03）
关键词：调速器；蓄能机组；一次调频；PID；调节参数
随着我国经济水平的飞速发展，大型蓄能机组对推动电力行业的发展起到了重要的作用。为了进一步将电网的稳定性能加以提升，相关电网已经明确规定对某地区的机组进行了一次调频功能试验的完善，本篇文章就以某蓄能机组作为主要论述对象，对大型蓄能机组一次性调频试验与相关功能进行详细探讨，从而提出合理化建议，供以借鉴。
1、发电机组一次调频介绍
对频率的一次调整是当前所有发电机都应当要履行的工作职责，依赖于调速器完成，实现有差调节的目的。相关人员通过采取一次调频的方式是利用发电机组调速体系所产生的相关频率而对电网进行的控制，具体是由以下两种形式实现的：一种是静态特性；另一种是动态调节规律。因此，对于一次调频功能而言，对电网稳定性有着重要的意义。
一次调频作用：电网功率缺额，引起电网频率降低，如果不进行调节，发电机组调速系统则按静特性曲线1（Pc1），频率应降至f3，各机组根据频率偏差进行一次调频，使机组增发了功率ΔPf=P2-P1，电网频率为B点f2。虽然该机组与电网上其它机组一起进行了一次调频，但电网频率为f2，不可能恢复到扰动前的f1，可见，一次调频响应快，在二次调频动作之前已经对频率进行调整，限制频差的继续恶化。
2、试验准备
试验所需信号包括蜗壳压力、导叶主接行程、有功功率及机频信号。其中：
①导叶主接行程信号取自电厂主接力器行程位移传感器的输出（4～20mA）；②有功功率信号取自机组调速器柜中的功率变送器（4～20mA），精度为0.2级；③机组机频信号取自发电机出口母线PT；④蜗壳压力采用麦克MPM480型压力变送器测量，量程0～10MPa，输出4～20mADC，精度0.2级。
3、静态试验
3.1静特性试验
通过该试验对机组的静特性进行分析，对永态转差系数进行校验。
3.2试验方法
预先将调速器参数设置为：永态转差系数bp=6.00%，暂态转差率bt=1.00%，缓冲时间常数Td=0.10s，微分时间常数Tn=0.00s，人工频率死区设为0。TG2000仿真频率（50Hz）和机组功率接入调速器，然后通过模拟机组出口断路器闭合模拟机组并网，调速器运行于功率调节模式，并将导叶开度开至50%左右。进入TG2000综合测试仪静特性试验模块，依次按照导叶关闭和开启方向改变仿真机频，记录频率及其对应的导叶主接行程稳定值。
3.3试验结果
根据静特性试验数据计算得：转速死区ix=0.004%；导叶开启方向线性度误差εx=4.75%，
导叶关闭方向线性度误差εx=4.75%，均满足相关的规定。
4、动态试验
相关人员将机组发电并网启动以后，增加符合以后采取的测试仪做好频率的扰动试验，将所得到的数据进行记录下来。
4.1一次调频负荷响应时间测定
4.1.1试验方法
相关人员将机组的负荷调到200MW的范围，将人工频率死区保持在±0.03Hz左右，采取“TG2000测试仪”的形式在50Hz的基础上，从而能够为调速器提高相应的幅值。
4.1.2试验结果
依据所得到的相关记录可以看出，该机组在进行一次调频以后，所产生的时间都小于2s，符合相关要求不大于3s的要求；当一次调频负荷处于稳定的情况下，除了负荷所产生的稳定时间在42.93s以外，其它都不小于90s，大于45s的要求，而且当一次调频所使用的最大负荷调整度达到90%的时候就已经超出了15s的要求。
该台机组有着较好的响应力，然而因为调节的时间存在比较长的现象，输水体系也较长，并且采取一洞四机的布置形式是引起该情况出现的主要因素，倘若对PID相关参数进行適当的调整，那么调节时间应当减少，使导叶调节速度加快，这样才能够引起水力扰动，对机组的稳定性带来影响，所以相关人员还应当对负荷稳定时间做好调节工作，进一步的深入探索。
4.2频率死区检验
4.2.1试验方法
调整机组负荷至200MW，调速器人工频率死区设为±0.03Hz，用“TG2000测试仪”在50Hz基础上，给调速器施加幅值逐渐增大的正、负频率阶跃信号，观察并记录有功功率、导叶主接行程等参数响应曲线，直至导叶主接行程响应频率阶跃。
4.2.2试验结果
当测试仪上扰频率阶跃幅值达到0.04Hz（50.00Hz×50.04Hz）时，导叶主接行程产生明显的响应变化（开始减小）；由图7可知，当频率由50.00Hz阶跃至49.965Hz时，导叶主接行程开始响应，由于与之前变化趋势一致，故不是很明显，但当频率由49.965Hz回复至50.00Hz时，导叶主接行程朝着反方向变化，这表明调速器已响应频率的阶跃扰动。
通过以上内容的论述，可以看出人工频率死区当设定为±0.03Hz的时候，实际测量的调速器频率通常保持在-0.035Hz～+0.04Hz的范围内，已经大于±0.034Hz的有关规定，因此相关人员对死区设定值要做好适当的调整。
4.3跟踪网频试验
4.3.1试验方法
启动机组开机并网，录制电网频率、有功功率和导叶主接行程的波形，检测机组实际参与电网调频的动作情况。
4.3.2试验结果 依据相关试验结果可以得知：当电网频率已经大于调频死区-0.035Hz～0.04Hz）的范围时，该机组可以得到准确的回应，能够成功的启动一次调频功能。
5、试验结论
通过以上实验可以得到以下几点结论：
①该机组调速器所产生的转速死区大约是在ix=0.004%的范围，并且所产生的相关误差εx=4.75%，导叶在关闭的情况下所产生的相关误差是εx=4.75%，符合电网的具体标准。
②一次调频永态所产生的差率bp设置的是4%，实际测量为4.22%，符合相应的技术要求。
③机组在经过一次调频符合响应以后所产生的时间应当控制在2s以内，符合相关要求不大于3s的要求；由于一次调频负荷在稳定的过程中存在较长的时间，已经超过了45s的限制范围，因此相关人员就需要对调速器PID的相关参数进行调整，然而调整参数所產生的影响比较大，还需要进一步研究以后再进行确定。
④该机组是使用一洞四机的方式进行布置的，倘若对机组负荷进行调节、开停机的造作等方面都会对机组的运行带来干扰。在具体的实验过程中，因为相邻机组在运行时致使试验机组所得到的数据有着显著的改变，因此相关人员就可以将参数进行完善进而降低影响。
6、结语
综上所述，本文通过对某一大型机组进行了一次调频试验的研究，对该机组的调速系统所运作的基本特征有一定的了解，能够准确的找出机组所存在的不足之处，是为了进一步发挥出蓄能机组的最大作用，确保电网可以实现稳定的效果。当相关人员在对蓄能机组进行一次调频试验以后，就应当依据试验所得到的结果对调速器体系的有关参数进行优化，完善调节参数，进而能够提高机组调节水平，为后续的工作打下了坚实的基础。
参考文献
[1]杨照辉，代妮.四川电网水电厂一次调频试验的探讨[J].水电自动化与大坝监测.2006（06）
[2]李华.水电机组一次调频性能的测试与分析[J].西北电力技术.2005（01）
[3]张毅明，罗承廉，孟远景，何南强.河南电网频率响应及机组一次调频问题的分析研究[J].中国电力.2002（07）
[4]张玉林.提高330MW机组一次调频动作合格率[J].科技风.2015（06）
[5]徐广文，黄青松，姚泽，陈磊，蒋芊.水电机组一次调频技术参数规范探讨[J].水电能源科学.2011（03）