桐柏抽蓄电站机组一次调频相关试验

需要定期校验系统的各项性能。以《华东区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》和《华东区域并网发电厂辅 助服务管理实施细则(试行)》的要求为基准，机组大修后会对一次调频系统进行试验。本文详细分析了机组高低 水头下不同负荷点以及随电网小频差扰动试验验证步骤和内容。关键词：调速器;一次调频;试验;分析中图分类号：TV743

文献标识码：B

文章编号:1672-5387(2019)11-0015-03D0l：10.13599/j.cnki.ll-5130.2019.11.0061前言桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县栖霞乡百

装置的精度,试验期间在机组停机工况下，采用继电 保护装置来校验频率信号,经验证，电调软件中频率

与信号源频率之间的差值在允许范围(± 0.003 Hz)内。 为更好地计算机组一次调频的性能，试验过程需记录

丈村。安装4台300 MW立轴单级混流可逆式水泵

水轮机-发电电动机组。电站以500 kV电压等级

机组有功功率、功率设定值、频差、导叶指令、导叶开

接入华东电网，在电网中承担调峰、填谷、调频、调相 以及事故备用任务。各机组并网运行时,受外界负荷变动影响，电网

度、水头等信号。上述数据采样频率不小于2 Hz,每

她发频差信号后,至^注续测量1 min时间。2.2计算依据频率发生变化，各机组的调节系统即调速器系统参 与调节作用，改变各机组所带的负荷,使之与外界负

一次调频效果DX=\\QsYI\\QjY(当d衣0, 则：当一次调频效果DX>d,则机组一次

荷相平衡。同时,还尽力减少电网频率的变化，这一

过程即为一次调频。机组调速器采用奥地利安德里

调频正确动作1次;否则为不正确动作1次。其 中为一次调频实际增量部分的积分电量,

茨的TC1703 XL数字调速器,该调速器具有稳定精

沖！心%妙为相应时间一次

确运行的特点，可满足电站在各种工况下运行及工

况转换的要求。2试验概况2.1试验方法和测点调频理论计算积分电量,其中

J A@Y= °

* /%6oo/当机组并网运行时，实际频率跟随电网频率变

r)=-Ar(A/, t)MCR/(.NeKp)o 本次数化。电网正常运行时频率在额定50 Hz附近小幅波 动濒差较小,不便于测试验证机组的一次调频性能。

据分析中电量积分间隔时间取1 s,公式中其他参数 说明如下：因此采用模拟频率偏差的方法进行一次调频试验，通

过修改电调内部控制逻辑为试验程序,在软件中实现

△於g为频率控制死区；％为电网频率超出收稿日期：2019-09-19作者简介：刘轩宇(1985-),男,高级工程师,从事抽水蓄能电厂运

维工作。频率偏差的模拟。此时机组实际的频率偏差被屏蔽,

以避免电网频率变化的影响。此外为验证频率测量

16水电站机电技术第42卷50± ^fsq的时刻；幅节为电网频率超出50± bfsq

的时间；PST为电网频率机组在厲时刻前10 s内实 际出力平均值；PSt为％至幅节间机组实际出力（最

大为60s） ； lArl为3死区频率对应的转速；MCR为 为机组额定有功出力;Ne为机组额定转速;Kp为转

速不等率。3动态试验内容及步骤3.1试验工况水头对机组一次调频性能有显著影响,因此试 验时应根据机组的负荷计划曲线推测机组运行水

头，从中选择有代表性的水头进行试验。根据桐柏

电站目前的运行情况,选取日常运行的低水头和高

水头两个点进彳旅验。另外在不同的负荷工况下，机组一次调频性能

能也有所差异,应选择有代表性的工况点进行试验。

根据机组的核定运行范围,负荷工况选择200 MW、

240 MW、280 MW三点进行一次调频试验。3.2试验条件⑴机组本体设备和电调控制系统运行状态良好,

具备带负荷运行的条件,护功ME WA。⑵调速器油压系统正常，油压为正常工作压力。⑶导叶开关时间满足原来的设计要求。（4） 频率信号校验合格,显示正常。（5） 试验所需采集的信号已在数据采集设备和

电调软件中进行设置，采样精度和间隔能满足要求。（6） 已按照试验方案要求的功能和指标对相关

控制逻辑和参数修改完毕,并对原程序和参数进行

了可靠备份。内容包括:永态转差系数、人工死区、

最大负荷限幅、功率增减速率、导叶开启关闭速率、

满足小频差的负荷偏置等。3.3试验步骤⑴试验前检查机组启动并网，进行动态检查,确认运行状况

良好。将机组负荷稳定在280 MW,对一次调频相关 的电调逻辑进行动态检查。⑵一次调频基本测试和优化在首个280 MW工况下,模拟不同的频率偏差

信号,测试机组的一次调频基本性能,并根据试验数 据和曲线分析计算一次调频指标。在有必要时将在

线修改参数对一次调频响应行为的快速性、稳定性、

准确性等进行优化。（3）—次调频性能完整测试准备工作全部完成后,在选取的不同水头和不

同试验负荷下，进行完整的一次调频性能测试。1） 频率死区试验确认机组负荷不波动，模拟频差±0.045 Hz, 确认导叶或有功功率不发生变化，然后依次以

± 0.01 Hz幅度逐步增加模拟频差,观察和记录试验

数据，宜到导叶或有功功率开始产生与此信号对应

的改变，此时的频率偏差信号即是机组实际的频率

死区，待机组工况稳定后，将偏差恢复到0 Hzo2） 响应行为试验机组稳定情况下,模拟不同类型和幅值的转速 频率偏差,确认导叶和功率随之增大/减小,待机组 工况稳定后，将频率偏差恢复为0 Hz,观察并记录

恢复过程。扰动频差幅度为；±0.05 Hz, ±0.1 Hz,

± 0.15 Hzo （根据负荷选取适当频差）3） 负荷限制试验在首个280 MW负荷工况点时，模拟±0.25 Hz

的频差，验证实际变化功率是否限制在±10%Pe

（额定负荷）即±30MW范围内。4） 投用负荷范围试验在280 MW负荷工况下，模拟0.25 Hz的正频率

偏差,验证机组一次调频负荷指令能否在最大出力 处受限。⑷小频差在线观测上述试验结束，将频率偏差由模拟值切换回实

际值，并将人工频率死区设置为±0.025 Hz左右， 观察和记录机组在小频差工况下负荷响应性能。⑸恢复工作试验完成后，恢复机组电调相关逻辑到正常模

式，交由运行人员操作负荷或停机。待机组完全停 机后,再拆除试验接线和安全隔离措施。4数据分析4.1频差扰动数据（200 MW）分析1号机组200 MW时在高水头下进行了试验。高水头运行时，所选扰动频差（扣除死区）为

±0.05、±0.1及±0.15 Hz,试验结果正常。_次调频效果计算结果如表］所示，计算一次

调频目标功率、积分电量和响应速度时，转速不等率 按规定要求取4 %。DX均＞0,—次调频动作正确;

第11期刘轩宇,等:桐柏抽蓄电站机组一次调频相关试验17莎＞60 %，均大于一次调频性能指标月平均值要求。一次调频响应计算结果如表2所示，频差信号

产生后15 s内机组出力响应可满足要求变化出力

的90 %以上;频差信号产生后45 s内机组实际出 力与机组响应目标偏差的平均值均在机组额定有功

出力的±3%以内;频差信号产生后，功率响应滞 后时间基本均在3 s左右。表1

200 MW高水头运行时一次调频效果DX计算频差PST^QsYDX一次调频-0.15200.25-0.452-0.3751.205正确动作-0.10200.63-0.362-0.2501.448正确动作-0.05200.21-0.202-0.1251.616正确动作0.05200.310.1950.1251.56正确动作0.10198.970.3690.2501.476正确动作0.15200.370.4430.3751.181正确动作注:频差单位：Hz,PST单位：MW, 和4©丫单位：MW・h。表2 200 MW高水头运行时一次调频响应计算频差-0.15-0.10-0.050.050.100.15理论变化功率-22.5-15-7.57.51522.5阶跃前功率200.25200.63200.21200.31198.97200.3715 s机组功率171.57177.41186.22215.6223.81230.3715 s功率变化值-28.68-23.22-13.9915.2724.8430响应与目标值偏差-6.18-&22-6.497.779.847.545 s机组功率171.28177.62187.1211.65221.18227.745 s功率变化值-28.97-23.01-13.1511.3422.2127.33响应与目标值偏差-6.47-8.01-5.653.847.214.83功率响应滞后时间2.9

2.83.02.92.73.3注：目标值=阶跃前功率+理论变化功率，功率变化值=机组功率-阶 跃前功率濒差单位:Hz,功率^位:MW,导叶开度单位：％，时间单位:s。4.2随电网小扰动数据分析1号机组250MW低水头时,让机组并网运

行观察其一次调频能力。调整一次调频频率死区

为±0.03 Hz, —次调频动作情况如图1所示（图中

频差为减去频率死区后的频差），当频率发生变化， 功率也发生变化,功率变化方向正确。从图1中

选取时间段为39.6~62.16s,电网为负频差时的数

据分析:当电网频差超过频率死区后，一次调频开

始动作，计算一次调频实际增量的积分电量AQsY 为-0.0109MW-h,计算一次调频理论积分电量

NQjY为-0.004 37 MW-h,—次调频效果 D^^QsY/

△ 护2.517,满足电网考核要求，一次调频动作正确。图1中Y轴坐标为导叶开度、实际功率、理论

功率、频差在设定范围内的百分比,X轴坐标为相对 时间（s）。5数据分析结论（1）机组出力响应分析100%90%80%1----0.05 0.05频差 2---270 295功率3---58 62导叶开度4 ——270 295理论功率图]250 MW低水头改变频率死区后随网运行一次调频响

应曲线桐柏抽水蓄能电站1号机组的一次调频人工死

区设为0.05 Hz,转速不等率小于4 %□在试验频差范围内,一次调频效果册均大于

60%,满足电网考核要求。频差信号产生后15s内

机组出力响应可满足要求变化出力的90 %以上。

频差信号产生后45 s内机组实际出力与机组响应目

标偏差的平均值小于机组额定有功出力的±3%。频差发生后，一次调频机组出力变化滞后基本

在4 s以内,与调速器程序内部功率死区、调速器反

馈信号延迟、水轮机固有的功率反调特性等有关。（2） 最大负荷限幅分析:机组的一次调频最大限

幅为额定功率的土 10 %o（3） 根据对试验中各项数据的分析，桐柏抽水蓄

能电站1号机组一次调频性能经试验验证,基本满 足《华东区域发电厂并网运行管理实施细则（试行）》 和《华东区域并网发电厂辅助服务管理实施细则

（试行）》的要求。6结束语机组大修后,经过一次调频相关试验,验证了机

组一次调频性能满足华东电网的各项考核要求,加 深了对机组调速器系统的静态、动态特性的了解。 今后将根据新的电网并网运行管理细则进一步优化 机组一次调频性能,全面保障华东电网的安全、稳定

运行。参考文献：[1] DL/T295-2011抽水蓄能机组自动控制系统技术条件[S],

2011.[2] 华东区域发电厂并网运行管理实施细则（试行）[Z].[3] 华东区域并网发电厂辅助服务管理实施细则（试行）[Z].