水电机组一次调频ppt课件

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1、水电机组一次调频水电机组一次调频陕西电力科学研讨院陕西电力科学研讨院李华李华主要内容主要内容一、一次调频的概念一、一次调频的概念二、水电机组一次调频的技术要求二、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实验三、水电机组一次调频相关测试与实验四、影响水电机组一次调频性能的要素四、影响水电机组一次调频性能的要素五、相关问题讨论五、相关问题讨论安康水电厂机组形状智能诊断系统功能研讨安康水电厂机组形状智能诊断系统功能研讨安康水电厂机组形状智能诊断系统功能研讨一、一次调频概念一、一次调频概念n什么是一次调频？什么是一次调频？n 调频？调频？n 机组，电网？机组，电网？n 一次？固有特性一

2、次？固有特性n 几种定义几种定义u发电机组根据其调速系统的固有频率特性，随频率变化而进展功率调整的调频过程。发电机组根据其调速系统的固有频率特性，随频率变化而进展功率调整的调频过程。u经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，通经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=fP及其及其PID动态调理特动态调理特性来实现的。性来实现的。u电网的一次调频是针对偏离了系统额定频率电网的一次调频是针对偏离了系统额定频率50

3、Hz的频率偏向，按功率永态差值系数的频率偏向，按功率永态差值系数ep调差系数对机组进展功率控制的。它是将电网机组频率转速信号送入机组调速系调差系数对机组进展功率控制的。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构成频率转速偏向，调速系统的频率转速输入端口，频率转速给定值与其比较构成频率转速偏向，调速系统根据这个偏向信号进展调理。统根据这个偏向信号进展调理。u机组并网运转时，遭到外界负荷变动影响，电网频率发生变化，这时，各机组的调理系统参机组并网运转时，遭到外界负荷变动影响，电网频率发生变化，这时，各机组的调理系统参与调理作用，改动各机组所带的负荷，使之

4、与外界负荷相平衡，同时尽力减少电网频率的变与调理作用，改动各机组所带的负荷，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。它是一种有差调理。化，这一过程即为一次调频。它是一种有差调理。u一次调频是指当电网频率偏离额定值时，发电机组调理控制系统自动控制机组有功功率的添一次调频是指当电网频率偏离额定值时，发电机组调理控制系统自动控制机组有功功率的添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。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。u一次调频是指电网频率发生变化时经过水轮发电机组调速系统本身的负荷一次调频是指电网频率发生变化时经过水轮发电机组调速

5、系统本身的负荷-频率静态特性和动频率静态特性和动态特性对电网进展控制。态特性对电网进展控制。u水轮发电机组调速系统的一次调频功能就是指，在并网发电的形状下，假设频率超越水轮发电机组调速系统的一次调频功能就是指，在并网发电的形状下，假设频率超越50Hz时时，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，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-频率曲线进展负荷调理，频率曲线进展负荷调理，自动下调一定的负荷；当频率低于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，按照负荷况下，按照

6、负荷-频率曲线进展负荷调理，自动上调一定的负荷。频率曲线进展负荷调理，自动上调一定的负荷。u电网一次调频电网一次调频：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动：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动摇所进展的频率调理。摇所进展的频率调理。二、水电机组一次调频的技术要求二、水电机组一次调频的技术要求n何时开场调？何时开场调？n调多少？调多少？n调多快？调多快？n与其他调理过程如何协调？与其他调理过程如何协调？何时开场调？何时开场调？n死区死区 0.05Hzn人工死区？人工死区？500.05Hzn转速死区？转速死区？0.02%0.04%n呼应滞

7、后时间呼应滞后时间n 电网频率变化到达一次调频动作值到机组负荷开电网频率变化到达一次调频动作值到机组负荷开场变化所需的时间为一次调频负荷呼应滞后时间，场变化所需的时间为一次调频负荷呼应滞后时间，应小于应小于3秒秒n 调多少？一次调频目的出力调多少？一次调频目的出力n频率偏向频率偏向n由调速系统由调速系统/机组的静态特性确定机组的静态特性确定n 永态转差系数永态转差系数bp3%bp=f/yn 死区死区0.05Hzn最大调整负荷限幅最大调整负荷限幅n 机组额定功率的机组额定功率的6%调速系统调速系统/机组静态特性机组静态特性1n理想的简化的静态特性理想的简化的静态特性ny=f/bpnp=f/epn

8、bp ep的区别与联络？的区别与联络？n水头的影响？水头的影响？频率频率f f接力器行程接力器行程y y/机组功率机组功率p)p)永态转差系数永态转差系数bpbp(/(/调差率调差率ep/ep/机组永机组永态转差率态转差率)y(/p)y(/p)调速系统调速系统/机组静态特性机组静态特性2思索人工频率死区的静态特性思索人工频率死区的静态特性人工频率死区：人工频率死区：0.05Hz0.05Hz？0.04Hz0.04Hz？y=(f-ef)/bpy=(f-ef)/bpp=(f-ef)/epp=(f-ef)/ep调速系统调速系统/机组静态特性机组静态特性3思索转速死区和非线性度的静态特性思索转速死区和非

9、线性度的静态特性转速死区转速死区ixix：0.02%0.02%0.01Hz0.01Hz非线性度：近似为直线非线性度：近似为直线 5%5%y(f-ef)/bpy(f-ef)/bpp(f-ef)/epp(f-ef)/ep调速系统调速系统/机组静态特性机组静态特性3思索人工开度死区的静态特性思索人工开度死区的静态特性一次调频限幅一次调频限幅n一次调频最大负荷限幅为机组额定功率的一次调频最大负荷限幅为机组额定功率的6%n p(f-ef)/ep 6%n实现方式：实现方式：n 限频差；限频差；n 假设假设Ef=0.05Hz，ep=3%n 那么：那么：f 0.28%，即，即F 0.14Hz，n 限控制输出；

10、限控制输出；n技术讨论技术讨论 6%n 调多少？小结调多少？小结影响一次调频调理量目的值的要素：影响一次调频调理量目的值的要素：频差频差永态转差系数永态转差系数bp/机组调差率机组调差率ep 水头的影响水头的影响人工频率死区人工频率死区转速死区转速死区人工开度死区人工开度死区限幅值：限幅值：p(f-ef)/ep 6%调多快？调多快？1详细要求：详细要求：当电网频率变化超越机组一次调频死区时，机组应在当电网频率变化超越机组一次调频死区时，机组应在15秒内根据机组呼应目的完全呼应；秒内根据机组呼应目的完全呼应；在电网频率变化超越机组一次调频死区时开场的在电网频率变化超越机组一次调频死区时开场的45

11、秒内秒内，机组实践出力与机组呼应目的偏向的平均值应在，机组实践出力与机组呼应目的偏向的平均值应在机组额定有功出力的机组额定有功出力的3%内。内。调多快？调多快？2一次调频调理速度相关要素：一次调频调理速度相关要素：比例增益比例增益P-积分增益积分增益I-微分增益微分增益D调速系统随动系统动态特性调速系统随动系统动态特性 接力器不动时间，接力器反响时间常数，水轮机导接力器不动时间，接力器反响时间常数，水轮机导水机构机械特性等等。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水流惯性时间常数及其它机组相关特性 功率反调景象；机组功率摆动景象；等等功率反调景象；机组功率摆动景象；等等 620

12、625630635640645650606570t(s)y(%)接 力 器 行 程62062563063564064565049.95050.150.250.3t(s)f(Hz)频 率620625630635640645650280300320340t(s)P(MW)功 率与其他调理过程如何协调？与其他调理过程如何协调？详细要求：详细要求：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，机组调速系一致次调频功能可以正常发扬作式下，机组调速系一致次调频功能可以正常发扬作用。用。实现方式：实现方式：监控系统改闭环控制为开环、半开环控制；监控系统

13、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。引出一次调频动作接点，作用于监控系统。与与AGC的协调控制的协调控制 三、水电机组一次调频相关测试与实验三、水电机组一次调频相关测试与实验1详细要求详细要求1西北电网西北电网机组一次调频性能测试报告机组一次调频性能测试报告调速系统的传送函数、各环节参数及有关实验报告调速系统的传送函数、各环节参数及有关实验报告机组负荷随实践电网频率变化曲线机组负荷随实践电网频率变化曲线详细要求详细要求2西北电监局机组安评规范，并网运转管理规定实施细西北电监局机组安评规范，并网运转管理规定实施细那么那么 机组一次调频实验、甩负荷实验、水轮机控制系

14、统验收实验满足机组一次调频实验、甩负荷实验、水轮机控制系统验收实验满足规范要求。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根本数据。所需根本数据。三、水电机组一次调频相关测试与实验三、水电机组一次调频相关测试与实验2实验内容实验内容一次调频性能实验一次调频性能实验水轮机及其调速系统建模与参数实测水轮机及其调速系统建模与参数实测调速系统性能验收实验调速系统性能验收实验一次调频性能实验一次调频性能实验n测频单元的校验测频单元的校验 n调速系统静特性实验调速系统静特性实验 bp值的校验值的校验n人工死区校验人工死区校

15、验 n一次调频静态实验调理参数优化一次调频静态实验调理参数优化n一次调频与监控系统闭环控制的协调性测试一次调频与监控系统闭环控制的协调性测试n一次调频动态实验一次调频动态实验 n 频率阶跃；实践电网频率扰动过程测试；频率阶跃；实践电网频率扰动过程测试；-5-一次调频动态实验方法常规方法:1频率阶跃 外接频率阶跃信号或改频率给定 局限性:实验与实践过程有差别 2电网人为呵斥频率大扰动实验经过电网切机或突增机组出力进展 局限性:难度大、有风险，不适宜单台机组 改良方法 优点：过程真实、简化实验过程、降低实验风险、可 反复性好。调理系统调理系统实践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实

16、验时频率变化很小以为恒定四、影响水电机组一次调频性能的要素四、影响水电机组一次调频性能的要素n监控系统闭环控制，监控系统闭环控制，AGC的闭环控制；的闭环控制；n测频偏向测频偏向n调速器调理方式、调理方式的切换调速器调理方式、调理方式的切换n调理参数需优化调理参数需优化n功率反调量明显功率反调量明显n设置一次调频投设置一次调频投/切开关切开关n机组本身功率摆动稳定性差、机组本身功率摆动稳定性差、PSS性能性能n调速系统本身缺陷或缺点调速系统本身缺陷或缺点n调速器不当控制战略调速器不当控制战略在不稳定运转区域机组本身的功率摆动在不稳定运转区域机组本身的功率摆动在稳定运转区域机组本身的功率摆动在稳定运转区域机组本身的功率摆动五、问题讨论五、问题讨论1n水轮机控制系统、水电机组监控系统相关的新技术水轮机控制系统、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？以及对一次调频带来的影响有那些？n 为何机组一次调频问题近几年才得到热议？为何机组一次调频问题近几年才得到热议？五、问题讨论五、问题讨论2n机组一次调频性能实验正常，经济考核不理想，缘机组一次调频性能实验正常，经济考核不理想，缘由？由？-5-不妥之处，请各位教师批判、指正！不妥之处，请各位教师批判、指正！谢谢！谢谢！