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摘要：电网对并网机组一次调频考核指标的计算和判定是基于电厂PMU装置上传的频率信号和功率信号进行的，但发生一次调频时，电网频率会优先于调节指令的变化，此时要求汽机调门快速动作，及时响应电网需求，所以信号源的准确性和汽轮机阀门动作的快速性是关键。而汽轮机转速差作为一次调频的源信号，存在精度低、测量滞后等问题，严重影响一次调频的快速和准确动作，并且会增加一次调频不必要的动作次数，无法保证一次调频性能指标满足要求。本文结合实践，对一次调频日合格率波动较大的原因进行分析，并总结出有效的预防处理措施，最终实现全方位优化一次调频性能的目标。

关键词：火力发电厂;一次调频;优化

一 机组概述

某电厂汽轮发电机组为上海汽轮机厂引进西门子技术生产的超超临界参数汽轮机，型号为：NJK660-27.0/600/610。汽轮机型式：超超临界、一次中间再热、单轴、三缸双排汽、间接空冷凝汽式、七级回热抽汽式汽轮机。

该机型汽轮机的本体部分由三个汽缸组成，即一个单流高压缸、一个双流中压缸和一个双流低压缸。高、中、低压转子均采用无中心孔整锻转子，具有刚性好，应力小的特点。并通过刚性联轴器将三个转子连为一体，汽轮机低压转子通过刚性联轴器与发电机转子相连。

DCS 和 DEH 控制部分为新华 OC6000E Nexius 分散控制系统。机组目前协调控制系统采用 INFIT 外挂式智能控制系统，配置有智能协调控制、智能汽温控制模块。协调投入范围为30%-100%Pe。

二 #1机一次调频动作情况

对电厂#1机组7月份一次调频动作情况进行统计分析，发现7月5日合格率下降较大，对其进行分析：#1机组2022年7月5日，#1机组一次调频日合格率为75%，环比下降82%，月合格率139%，环比下降6%；#1机组一次调频日合格率为79%，环比下降85%，月合格率132%，环比下降6%。当日最大负荷551.25MW，最小负荷241.11MW，平均负荷454.77MW；最大主蒸汽压力26.52MPa，最小主蒸汽压力13.33MPa，平均压力21.56MPa；高压主汽调门最大开度48.29%，最小开度24.10%，平均开度34.34%。

由于高负荷段动作量基本满足要求，且短时小频差和反调现象的出现具有随机性，为应对短时小频差的出现，建议改进频率（转数）采样方法，增大一次调频动作及时性。

三 针对#1机组一次调频合格率偏低原因分析

3.1 汽轮发电机组常规一次调频调节品质差类型及原因分析

一次调频合格率波动大可能是由于多种因素引起的。首先，调频系统中的设备故障或者不稳定性可能导致合格率波动。例如，发电机、变压器等设备的老化或者损坏会影响其输出的稳定性，从而导致调频合格率波动。其次，供电系统负荷的变化也是引起一次调频合格率波动大的原因之一。当负荷突然增加或减少时，供电系统需要进行相应的调整来保持频率稳定。然而，在应对负荷变化时，可能存在操作不当或者控制策略不够灵活等问题，导致一次调频合格率波动较大。此外，外部因素如天气条件、自然灾害等也会对一次调频合格率产生影响。例如，在恶劣天气条件下，输电线路受到破坏或者污染会影响供电系统的运行稳定性，进而导致一次调频合格率波动较大。

3.2负荷影响分析

由趋势图（1）可以看出2022年7月5日，一次调频动作次数较少，大部分为短时小频差动作，可以看出机组负荷还未作出响应或响应未达到目标值时，频差就已经回归，导致一次调频合格率降低。

当日高负荷时间段为00：00-07：15、18：15-24：00，总时长为13h，占全日时长的54.16%；低负荷时间段为11：00-12：30、13：15-16：15，总时长为4.5h，占全日时长的18.75%；负荷升降阶段为7：15-11：00（降）、12：30-13：15（升）、16：15-18：15（升），总时长为6.5h，占全日时长的27.09%。由此可见，对一次调频影响较大的高负荷段和负荷变化阶段占全日时长的80%以上，因此将着重分析这两阶段一次调频情况。

3.3高负荷段

由趋势图（2）可见，在高负荷阶段，一次调频动作负荷理论值为2.98MW，实际动作负荷为3.76MW，实际动作量占理论值的126.17%。

由趋势图（3）可见，在高负荷阶段，一次调频动作负荷理论值为1.05MW，实际动作负荷为2.08MW，实际动作量占理论值的198.09%。

由此可见，高负荷段一次调频合格率均满足要求，一次调频合格率降低不是由高负荷段一次调频动作量不够引起。

3.4负荷升降阶段

由趋势图（4）（5）（6）可见12：35-12：39、12：55-12：57、17：32-17：34机组均处于升负荷阶段，负荷指令与实际负荷均增加，一次调频要求降负荷，与负荷指令方向相反，出现反调现象。

综上所述，7月5日引起一次调频合格率降低的原因为短时小频差动作时，机组负荷还未作出响应或响应未达到目标值时，频差就已经回归，造成一次调频动作不及时的情况，同时还存在升降负荷过程中存在反调现象。

3.5一次调频合格率不稳定及偏低问题分析

（1）根据[《机电信息》]专栏发布文章《提高火力发电厂一次调频性能指标合格率的研究》中针对一次调频优化方法中提出：优化测量装置、一次调频逻辑优化，山西某电厂300Mw亚临界机组一次调频为例，通过更换频率测量装置、增加一次调频前馈和快动缓回功能，机组一次调频性能指标有了质的提升，一次调频性能指标合格率，前15s和前30s响应指数合格率达到90%，较优化前提升70%：电量贡献指标合格率达到70%，较优化前提升60%，能够很好地满足华北电网一次调频性能要求。

（2）现在，大型火力发电厂一次调频采用的是频率差函数发生器开环控制策略，这种控制策略反应迅速，能够快速消除电网频率差，但是其准确性无法保证，影响了一次调频的性能。以河北某电厂660Mw亚临界机组一次调频为例，原控制逻辑为以一次调频函数发生器为指令的开环控制＋压力函数和负荷函数修正，增加一次调频闭环回路修正后，机组一次调频性能指标有了质的提升，对8月和10月一次调频电网考核数据的对比，发现一次调频性能指标整体上全面提高，特别是电量贡献指标，合格率达到80%，较优化前提升70%，能够很好地满足华北电网一次调频性能要求。

综上，为了降低一次调频合格率波动大的问题，可以采取以下措施：

1）转速差信号作为机组一次调频指令使用，响应电网负荷灵敏度不高，调频负荷响应不同步，电网考核选取的频率信号和机组测量信号不同源，尤其是小频差动作时容易造成贡献率不够等问题，更换由频率信号参与调节。

2）汽轮机调门流量特性曲线随长时间使用，发生改变，不够精确，造成汽轮机调门在非线性段波动较为频繁，优化阀门流量特性。

3）机组目前采用缩小转速不等率的方式提高一次调频动作响应，调节过大易造成调门波动、低频振荡，优化控制逻辑。

4）滑压曲线未经过系统化的精细调整，并且随着机组工况的变化，如深度调峰、背压变化、机组特性变化等问题，滑压曲线会偏离最优曲线较多，带来经济性上的浪费，增加滑压曲线优化。

四 处理措施及效果

4.1处理措施：

2022年3月份#1机C修，对机组一次调频控制系统做以下改造：

4.1.1高精度网频同源直采装置

采用高精度频率测量装置代替转速驱动一次调频， 可以获得更高的精度及可靠性，尤其是在小频差范围内，可显著提升一次调频性能。频率测量装置采用傅里叶全周傅里叶算法测量， 49.8Hz～50.2Hz范围内频率测量精度达到0.2%等级，且不受谐波影响。

4.1.2一次调频控制优化

1）频率转速驱动切换逻辑：

保证频率测量故障时可以快速切换至转速驱动，减少对一次调频的影响。

2）一次调频动作功率基准值补偿策略：

根据调度一次调频性能计算，一次调频动作的基准功率值为动作前若干秒的平均值，而非瞬时值，这也造成了部分时间一次调频响应性能较差。针对性能指标计算方法，对基准值与瞬时值造成的差别进行补偿。

3）一次调频电量贡献率提升策略：

针对一次调频电量贡献率计算方法，对频差进行平稳化及智能加强处理，及保证电量贡献率的提高，又可以避免单纯加强转速不等率造成的汽机调门频繁抖动的问题。

4）协调侧及DEH侧一次调频逻辑梳理及参数优化：

优化协调侧功率调节回路性能，加强功率调整的精确性；DEH侧针对全工况，尤其是低负荷工况进行动作补偿，保证功率动作量及一次调频相应时间

4.2效果

#1机检修机组启动至今，一次调频合格率稳定，PMU无故障报警，未出现低频振荡现象。一次调频分析系统测量数据与网调下发数据基本一致，为机组日常调频提供可靠依据。

五 结语

通过对一次调频日合格率波动较大的原因进行分析，并总结出有效的预防处理措。通过#1机组的改造、调试、试运及效果检验，一次调频合格率稳定，未出现低频振荡现象，最终实现全方位优化一次调频性能的目标。

参考文献：

[1]郑怡慧、李登峰.提高火力发电厂一次调频性能指标合格率的研究[J].机电信息.2023（03）：39-42.

[2]王玉国、李达.火力发电厂一次调频闭环控制策略研究与应用[J].机电信息.2023（05）：4-6.