牡丹江第二发电厂#7机组实现一次调频功能

任宇鹏

[摘 要]介绍了牡丹江第二发电厂#7机组机组一次调频控制逻辑和参数设置。

[关键词]一次调频 CCS DEH

[中图分类号]TP622[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2009)11-0068-02

引言

牡丹江第二发电厂#7机组为国产燃煤机组,DCS系统于2001年采用上海新华公司的XDPS-400型分散控制系统进行了一体化改造,功能包括MCS、FSSS、DEH、SCS、DAS等子系统的所有功能。机组一次调频功能是指当电网频率超出规定的正常范围后,电网频率的变化将使电网中参与一次调频的各机组调速系统根据电网频率的变化自动地增加或减小机组的功率,从而达到新的平衡,并且将电网频率的变化限制在一定的范围内。#7机组由于逻辑设计不合理及CCS系统没有一次调频功能,本次改造前一次调频功能没有正常投入。

1 一次调频主要技术指标

一次调频的主要技术指标有:转速不等率、调频死区、调频负荷范围。一次调频转速不等率定义为:δ=(nmax-nmin) ╱n0×100%。式中nmax、nmin为机组空负荷、满负荷对应的速度,r/min;n0为机组额定转速,r/min。转速不等率δ是反映机组调频能力的重要指标,既反映了机组一次调频能力的强弱,又表明了稳定性的好坏。转速不等率δ越大,调频能力越小,机组运行越稳定;转速不等率δ越小,机组对电网的调频能力越强,但机组运行的稳定性差。调频死区的设置主要是为了防止电网频率在小范围内波动时汽机调门的不必要的频繁动作。另外,为了保持一次调频时机组的稳定和机组的实际调频能力及设备的安全,还需要对调频负荷进行限幅,防止一次调频动作时机组出现过负荷的情况。一次调频的调节死区设置为:±2r/min;转速不等率δ为:5%;一次调频的最大功率为:额定功率的8%即±16MW;一次调频负荷响应滞后时间:1秒。

2一次调频的的实现方法

牡丹江第二发电厂#7机组在DEH系统设计有一次调频功能,因电网频率信号的精度较低,故一般取汽轮机转速作为被调节量。

2.1 DEH系统一次调频

DEH系统一次调频控制逻辑图如图1所示,F1(X)为频差——调频负荷特性曲线。F2(X)为电网频率低于50Hz时机组的实际功率——最大调频负荷曲线,其作用是用来限制负荷大于180MW时的向上调频负荷。F3(X)为电网频率高于50Hz时机组的实际功率——最大调频负荷曲线,其作用是限制负荷小于140MW时的向下调频负荷。一次调频时频差对应的负荷经限速率(50MW/min)后与负荷给定值叠加,经功率回路、调节级压力回路和阀门管理程序的修正后作为汽轮机调门的开度指令,控制调节阀的开度改变机组负荷,直到电网频率恢复正常。DEH系统一次调频的优点是动作迅速,缺点是调节品质较差。如果DEH系统功率回路和调节级压力回路没有投入,则一次调频为纯比例调节,调节结果与机组运行参数及调门的流量特性有关,实际负荷的变化与调频负荷目标值必然会存在一定偏差,为此我们又增加了功率回路未投入时调频负荷特性曲线(见图1)。

2.2 CCS系统一次调频

CCS系统没有一次调频控制,根据机组运行要求增加一次调频,在一次调频的投入方式上作了如下设计:在DEH操作中设置“一次调频”按钮,机组并网稳定运行后由操作员投入一次调频功能,此时如CCS为自动方式,则CCS侧一次调频功能自动投入。逻辑图如图3所示。在CCS自动的情况下CCS系统一次调频才能投入,调频负荷与来自AGC给定或操作员给定的机组目标负荷分别经限速率(30MW/min)后叠加,再经过高、低限幅后作为机组负荷给定值,分别送汽机主控制器和锅炉主控制器,汽机主控制器输出指令控制汽轮机负荷,锅炉主控制器调整燃料和风量维持主汽压力等参数的稳定。图2中F1(X)、F2(X)、F3(X)的作用与参数和DEH侧完全相同,不同之处在于CCS系统中一次调频负荷的计算是以机组目标负荷为参考基准,而DEH中一次调频负荷的计算是以实际负荷为参考基准。CCS系统一次调频的优点是机组运行较稳定,但对调频负荷的响应较慢,不能快速响应电网频率的变化(见图2)。

3 一次调频功能试验

如图3b所示,在CCS系统单侧投入一次调频,此时机组CSS投入,机组目标负荷不变,DEH处于遥控方式,汽轮机采用单阀控制,负荷180MW。在DCS工程师站设置汽轮机转速为3014 r/min,频差对应的调频负荷为-16MW。当频率变化时,机组功率由180MW缓慢的降低,4分钟后稳定在164 MW,在此过程中主汽压由15Mpa升高到15.27Mpa。从曲线可看出:这种方式对一次调频的响应速率较慢,但主汽压的变化较平缓(见图3)。

如图3c所示,在DEH系统和CCS系统同时投入一次调频,机组处于CCS方式运行,负荷160 MW,在DCS工程师站设置汽轮机转速为2986 r/min,即加入-14 r/min转速的阶跃扰动,此时频差对应的功率为+16 MW。当频率变化时,。机组功率由160MW开始上升,2.5分钟后稳定在176 MW,在此过程中主汽压由15.0Mpa下降到14.7Mpa。

由上述实验结果可看出:DEH侧一次调频方式动作时间最短,但有一定的超调,在功率回路没投入时还存在一定的负荷偏差;CCS侧一次调频方式动作时间最长,负荷变化较缓慢,主汽压较稳定;“CCS+DEH”方式一次调频具有以上两种方式的优点,一次调频响应迅速,机组主汽压较稳定。

4结语

从投入一次调频功能近运行情况来看,一次调频不会对机组的运行产生很大的安全影响,一次调频的投入对于电网的安全稳定具有重要意义,其带来明显的社会效益不可估量。