​【汽机专业】一次调频回路解析

文摘   教育   2024-05-12 20:16   安徽  

一、简介

随着大容量机组在电网中比例不断增加和用户对电能质量要求的提高,电网频率稳定性问题越来越被重视。并网机组的故障跳闸,会对电网频率产生较大的冲击,电网调度系统以及自动发电控制(AGC)调节的滞后性将无法满足电网稳定运行的要求。入网机组一次调频功能的有效投入,则可以弥补这一不足。因此目前并网机组基本上都要求投入一次调频。SIEMENS型汽轮机DEH的一次调频要求将频差信号(转速差)叠加在汽轮机调门指令的设计方法,以保证一次调频的响应速度,其提供了一次调频组件一次调频限制组件前者用于满足机组对电网频率偏差的弥补后者则在于保护汽轮机,限制调频的幅度前者由运行人员通过OM进行投切,后者是始终有效的

1.1、一次调频组件

一次调频由运行人员手动投切,并且只有机组处于负荷控制方式下(LB1)才有效。当退出负荷控制方式时,一次调频会自动失效。由于实际中的频率是很难稳定的,为了避免一次调频不断动作,因此对一次调频做了死区,火电机组不大于±2rpm(±0.03333Hz),水电机组不大于±3rpm(±0.05Hz)。但转速偏离额定转速(NNOM3000r/min)两转以上,转速的偏差值Δ=(NSVNTX不等率(如下逻辑图:STATPF包括K1K3),将频差信号转换成相应需要调整的负荷量;分两路输出,一路叠加至负荷设定值,通过改变负荷偏差,作用于PI调节器输出,另外一路并通过KDN直接作用于转速/负荷调节器的比例前馈,快速作用于调节器的输出,两路汇合后形成YNPR,从而控制流量指令OSB,调节汽机调门的开度。

当电网频率下降,并网的汽轮发电机组实际转速低于额定转速,所以根据频差计算出的一次调频负荷分量是一个正的数值,即意味着机组需要加负荷。反之频率升高,调频分量为负值,说明供大小于求,需要减少机组出力。

1.2、一次调频限制及超驰

一次调频限制的目的是在电网出现大频率偏差时,限制DEH的调频的幅度,从而保护汽轮机。因此一次调频限制的死区大于一次调频的死区,所以在机组正常调频时,频率限制不会启动。只有频率偏差过大时,超出了一次调频限制的死区,频率限制开始发挥功能。此时频差信号成为一个固定值,以此来限制一次调频的过调。西门子机型设计逻辑带有一次调频超驰功能,在并网情况下,即使一次调频不投入,网频偏差超过0.5HZ时,该超驰环节动作,超驰调节汽机进汽量;属于一种异常保护作用,避免汽轮机的动作方向背离电网频率偏差方向。(如下:我司一次调频控制逻辑图)

以理想调频曲线为例:当电网频率过高或过低时,为保护汽轮机,一次调频回路将限制汽轮机动作,具中频率高限设定为50.183Hz,频率低限设定为49.817Hz。当电网频率为 49.817~-50.1835z时,一次调次回路正常动作;否则,一次调频超弛保护回路动作,最终的一次调频负荷分量经过超驰保护回路上下限幅,即当电网频率超限初始阶段,超驰保护回路会先快速动作一部分负荷,使频差尽可能减小。在电网稳定的情况下,该回路不会起作用。

一次调频回路正常动作时,为避免汽轮机阀门频繁动作,设定频差调节死区,一般设置为 0.033Hz 2rpm)。频差信号等于额定转速与实际转速(NT)的差值,经过馈性函数(此惯性函数由并网信号闭锁,即只有在并网信号来之后,此爬坡函数才起作用,否则输出被置为0),再经死区限制模块输出后,通过与额定转速和转速不等率的换算得出一次调频负荷需求指令,此一次调频负荷需求指令经过一次调频负荷限幅(6%Pe),得到限幅后的一次调频负荷需我指令。

经过限幅和超驰保护回路的一次调频负荷需求量作为负荷控制器的比例前馈,直接叠加至转速/负荷控制器的输出,进而通过改变进汽设定值直接动作汽轮机调节汽门,从而实现DEH 侧快速响应一次调频。

对于西门子超超临界汽轮机型,DEH 系统无论是在本地负荷方式(本地限压方式)还是在远方负荷方式(协调方式),负荷控制始终是闭环调节,即负荷控制始终是根据有效的负荷设定值调节进入汽轮机蒸汽流量来达到预期负荷。因此一次调频负荷需求负荷还需登加全有效的负荷设定值,以防止机组一次调频响应时,负荷控制回路反向调节。同样,当机组运行在协调方式时,接受远方负荷指令作为有效的负荷设定值,此时协调侧负何指令则无须再叠加一次调频负荷需求负荷,避免重复叠加。

二、拓展部分
所谓“一次调频”一般是指由发电机的调速器进行的,而“二次调频”是指当“一次调频”不能满足要求时由发电机的调频器所进行的频率调整反应机组转速变化而相应调整原动机阀门开度的调节是通过调速系统实现的,称为频率的一次调整。反应系统频率变化而相应调整原动机阀门开度的调节是通过调频器实现的,称为频率的二次调整。

一次调频:各机组并网运行时,受外界负荷变动影响,电网频率发生变化,这时,各机组的调节系统参与调节作用,改变各机组所带的负荷,使之与外界负荷相平衡.同时,还尽力减少电网频率的变化,这一过程即为一次调频.

二次调频:一次调频是有差调节,不能维持电网频率不变,只能缓和电网频率的改变程度.所以还需要利用同步器增、减速某些机组的负荷,以恢复电网频率,这一过程称为二次调频。只有经过二次调频后,电网频率才能精确地保持恒定值。二次调频目前有两种方法:1,由调总下令各厂调整负荷;2,机组采用AGC方式,实现机组负荷自动调度。简单的说,一次调频是汽轮机调速系统要据电网频率的变化,自发的进行调整机组负荷以恢复电网频率,二次调频是人为根据电网频率高低来调整机组负荷。

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