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    調(diào)速器功率閉環(huán)模式下一次調(diào)頻模型的分析與應(yīng)用

    2016-05-30 10:48:04甘波劉立寧駱星
    科技風 2016年7期
    關(guān)鍵詞:調(diào)速器模型

    甘波 劉立寧 駱星

    摘 要:本文對調(diào)速器功率閉環(huán)模式下的一次調(diào)頻模型進行了介紹與說明。說明了調(diào)速器功率閉環(huán)的定義,給出了調(diào)速器功率調(diào)節(jié)和一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)模型,總結(jié)了調(diào)速器功率閉環(huán)模式下的一次調(diào)頻模型的優(yōu)點。

    關(guān)鍵詞:功率閉環(huán);一次調(diào)頻;調(diào)速器;模型

    “關(guān)于《華中區(qū)域發(fā)電廠輔助服務(wù)及并網(wǎng)運行管理實施細則》試運行有關(guān)事項的通知”,該通知要求并入四川電網(wǎng)的機組,必須投入一次調(diào)頻的功能,一次調(diào)頻管理的考核辦法簡化為:“當系統(tǒng)頻率偏差超過一次調(diào)頻動作死區(qū),且持續(xù)時間達1分鐘及以上時,啟動考核統(tǒng)計程序,以系統(tǒng)頻率超過機組一次調(diào)頻動作死區(qū)的時刻為起始時刻,頻率恢復到死區(qū)時刻為結(jié)束時刻,監(jiān)測期間機組有功功率變化情況,如果期間被機組未正確動作則記考核一次?!?/p>

    然而絕大多數(shù)的中小型水輪發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)的開度調(diào)節(jié)模式,在這種調(diào)節(jié)控制模式下,當調(diào)速器系統(tǒng)啟動一次調(diào)頻時,調(diào)速器會按照開度控制模型下的控制規(guī)律,調(diào)節(jié)導葉接力器行程,改變導葉開度從而達到調(diào)節(jié)功率的目的。但事實上由于中小型機組,特別是近年來不斷發(fā)展的貫流式水輪發(fā)電機組,由于水頭低,單位功率耗水量大,一次調(diào)頻起動時,水輪機導葉的開度變化不能夠及時反映出功率的明顯變化,或者說不能很好地達到成電監(jiān)[2010]19號要求達到的效果。

    本文所介紹的調(diào)速器系統(tǒng)功率閉環(huán)模型的一次調(diào)頻模型,是指在發(fā)電機正常運行時,監(jiān)控系統(tǒng)只負責將功率設(shè)定值下發(fā)給調(diào)速器系統(tǒng),調(diào)速器系統(tǒng)接收到監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的功率給定值后,以此功率給定與功率反饋形成閉環(huán)來進行調(diào)節(jié)。這種功率調(diào)節(jié)模式正好與電網(wǎng)要求的一次調(diào)頻動作的考核算法相吻合,能夠有效地避免并網(wǎng)電廠被考核值得廣大水電廠推廣和應(yīng)用。

    1 水輪機調(diào)速器功能介紹

    我國電力部門規(guī)定,電網(wǎng)的額定頻率為50Hz,大電網(wǎng)允許的頻率偏差為±0.2Hz。對我國的電網(wǎng)來說,即使是大的電力系統(tǒng),其負荷波動也往往會達到其總?cè)萘康?%~3%。電力系統(tǒng)負荷的不斷變化,導致了頻率的波動。因此,不斷地調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機組的輸出功率,維持機組的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的規(guī)定范圍內(nèi),就是水輪機調(diào)節(jié)的基本任務(wù)。

    眾所周知,只有調(diào)節(jié)流量Q和效率ηt,才能調(diào)節(jié)水輪機轉(zhuǎn)矩Mt,達到Mt與負荷轉(zhuǎn)矩Mg平衡的目的。水輪機調(diào)節(jié)的任務(wù)是維持水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)速(頻率)在額定值的允許范圍內(nèi)。因此,只有當水輪機調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)水輪機導葉開度和輪葉的角度,使Mt=Mg,才能使機組在一個允許的轉(zhuǎn)速(頻率)下運行。

    2 調(diào)速器頻率、開度調(diào)節(jié)模式介紹

    頻率調(diào)節(jié)模式主要用于機組開機到空載、并網(wǎng)以及機組甩負荷過程中的調(diào)節(jié),主要目的是實現(xiàn)機組快速開機發(fā)電并維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定,所以調(diào)節(jié)過程一般采用PID調(diào)節(jié)以增加系統(tǒng)的速動性。值得注意的是,頻率調(diào)節(jié)模式只是開機過程中的一種調(diào)節(jié)模式,不能和系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)相混淆,調(diào)節(jié)模式任何時候都只能有一個,而各種調(diào)節(jié)可以并行,作為調(diào)速器其主要目的是維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定,所以頻率調(diào)節(jié)在任何工況,任何調(diào)節(jié)模式下都投入。不過,當并網(wǎng)運行頻率的偏差小于頻率死區(qū)時,頻率調(diào)節(jié)被會屏蔽掉,只有當頻率波動大于頻率死區(qū)時,頻率調(diào)節(jié)才真正起作用,頻率調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)、開度調(diào)節(jié)并不沖突而是并聯(lián)的關(guān)系。

    4 結(jié)語

    調(diào)速器功率閉環(huán)的一次調(diào)頻模型主要優(yōu)點在于:能夠更加迅速、準確地對功率進行調(diào)節(jié),減少超調(diào)量,解決了開度調(diào)節(jié)模式下,一次調(diào)頻動作遲緩,效果不明顯甚至幅度起反調(diào)的風險,從而提高了一次調(diào)頻的動作合格率,值得各水電廠特別是小水電廠應(yīng)用和推廣。

    參考文獻:

    [1] 蔡維由.中小型水輪機調(diào)速器的原理調(diào)試與故障分析處理.中國電力出版社,2010.

    [2] 王建輝等.自動控制原理.清華大學出版社,2007.

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