一種功率閉環模式下的一次調頻實現方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及發電機組的一次調頻領域，尤其涉及一種功率閉環模式下的一次調頻 實現方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 為了保證電網及發電機組的安全運行，必須充分發揮發電機組的一次調頻能力， 使并網運行機組隨時適應電網負荷和頻率的變化，提高電能質量及電網頻率的控制水平。 根據《DL/T496-2001水輪機電液調節系統及裝置調整試驗導則》等相關標準，通過對水電站 機組進行一次調頻試驗以檢驗機組一次調頻功能，發現部分機組在一次調頻下出現了以下 問題：
[0003] (1)功率調節不到位，積分電量不夠；
[0004] (2)調節速動性差；
[0005] (3)動作準確度失靈；
[0006] (4)與二次調頻配合不好。
[0007] 當前，國內大部分機組調速系統采用的是開度閉環控制，功率閉環控制放在監控 系統實現，由于一次調頻為調速系統固有的頻率特性，而功率閉環的輸入命令來自外部，將 功率閉環置于調速系統外的話，會造成調節控制權的混亂，因此當機組進行一次調頻的時 候會發生監控系統與調速系統的互調現象，因此會造成以上問題的出現。
[0008] 由于當前大部分國內機組采用開度閉環控制方式運行，即當機組并網發電后，調 速系統接收監控系統的脈沖控制來開關導葉，監控系統在自己內部通過功率閉環來設定控 制輸出脈沖的長度，從而精確控制機組的有功輸出。在這種開度閉環控制方式下，當發生一
機組頻率，A y為機組導葉開度的變化量，y為機組導葉開度，bp為機組永態轉差系數。通 過程序內部設定好的頻率開度變化算法，改變機組的導葉開度，從而達到改變機組功率的 效果。
[0009] 從上述可以看出，當發生一次調頻時，機組頻率變化Afl為機組頻率的變化 率，機組導葉開度的變化率應該是Ayl = Afl/bp，此時機組的功率變化率為Apl = f( Ayl);由于機組功率和導葉開度之間的對應比例并非線性關系，且和水頭有關，如圖1 所示，調速系統的控制反饋是導葉開度，而非機組功率，所以通過這種模式得到的一次調頻 功率輸出肯定不能滿足調度越來越高的要求的；同時由于測頻回路的影響，調速系統也很 難確保一次調頻動作的正確性及速動性。

【發明內容】

[0010] 為了解決現有的一次調頻方法無法確保正確性及速動性的問題，本發明實施例提 供一種功率閉環模式下的一次調頻實現方法及裝置。
[0011] 為了達到上述目的，本發明實施例提供一種功率閉環模式下的一次調頻實現方 法，包括：接收功率設定值；檢測電網頻率波動是否超過設定的頻率死區；如果超過所述頻 率死區，則根據機組額定功率、機組頻率以及機組頻率相對額定頻率的變化量計算功率變 化量和功率疊加量；根據所述功率設定值、功率變化量和功率疊加量，計算生成一次調頻的 功率最終給定值。
[0012] 為了達到上述目的，本發明實施例還提供一種功率閉環模式下的一次調頻實現裝 置，包括：功率設定值接收裝置，用于接收功率設定值；波動檢測裝置，用于檢測電網頻率 波動是否超過設定的頻率死區；功率波動計算裝置，用于在所述電網頻率波動超過所述頻 率死區時，根據機組額定功率、機組頻率以及機組頻率相對額定頻率的變化量計算功率變 化量和功率疊加量；最終功率計算裝置，用于根據所述功率設定值、功率變化量和功率疊加 量，計算生成一次調頻的功率最終給定值。
[0013] 本發明實施例的功率閉環模式下的一次調頻實現方法及裝置，提高了機組一次調 頻的速動性，能非常及時的根據電網頻率波動輸出對應的功率，且可以提高機組一次調頻 的動作準確度；機組一次調頻和二次調頻配合簡單，運行人員十分容易掌握。
【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根 據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1為現有技術中的機組導葉開度與機組功率的關系示意圖；
[0016] 圖2為本發明實施例的功率閉環模式下的一次調頻實現方法的流程圖；
[0017] 圖3為本發明實施例的功率閉環模式下的一次調頻實現裝置的結構示意圖；
[0018] 圖4為利用本發明的一次調頻方法進行的現場實施得到的機組頻率從50Hz變化 為50. 15Hz的一次調頻響應曲線圖；
[0019] 圖5為利用本發明的一次調頻方法進行的現場實施得到的機組頻率從50Hz變化 為49. 85Hz的一次調頻響應曲線圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0021] 圖2為本發明實施例的功率閉環模式下的一次調頻實現方法的流程圖。如圖所 示，本發明的一次調頻實現方法包括：步驟S101，接收功率設定值；步驟S102,檢測電網 頻率波動是否超過設定的頻率死區；步驟S103,如果超過所述頻率死區，則根據機組額定 功率、機組頻率以及機組頻率變化量計算功率相對額定頻率的變化量和功率疊加量；步驟 S104,根據所述功率設定值、功率變化量和功率疊加量，計算生成一次調頻的功率最終給定 值。
[0022] 在步驟SlOl中，當機組處于并網發電狀態時，機組的監控系統下發功率設定值Pl 至機組的調速系統，調速系統將Pl置為功率給定，依此來控制導葉開度，直至功率達到Pl。 在本發明實施例中，將功率閉環置于調速系統內部，簡化了調速系統與監控系統的控制接 口，監控系統在調節機組功率時只需要下發功率設定目標值，其余均由調速系統完成，當調 節目標值達到時，退出調節，整個調節過程簡潔明了，易于掌握。
[0023] 在步驟S102中，檢測電網頻率波動是否超過設定的頻率死區。在一實施例中，頻 率死區可設置為±0. 05Hz。
[0024] 在步驟S103中，所述根據機組額定功率、機組頻率以及機組頻率相對額定頻率的 變化量計算功率變化量和功率疊加量。在本實施例中，具體通過以下公式實現：
[0025] A P3 = ep* A f/f*Pr ;
[0026] 其中，AP3為所述功率變化量，Pr為所述機組額定功率，f?為所述機組額定頻率， A f為所述機組頻率相對額定頻率的變化量，ep為設定的常量，在本實施例中，ep為水輪機 調節系統靜態特性圖上某一規定運行點斜率的負數，一般等于bp，取值為0~10%。
[0027] A P2 = n*k*Pr ;
[0028] 其中，AP2為所述功率疊加量，K為功率疊加系數，一般取0~0.2%，根據電網對 機組調頻速率確定，最佳取值為0. 15% ;Pr為所述機組額定功率，n為1或-1。
[0029] 在步驟S104中，所述根據所述功率設定值、功率變化量和功率疊加量，計算生成 一次調頻的功率最終給定值，包括：
[0030] P = Pl+A P2+A P3 = Pl+n*K*Pr+ep* A
[0031] 其中，當電網頻率下降時，頻率的波動大于一次調頻死區，調速系統根據固有的頻 率特性開啟導葉增加功率，此時二次調頻為加負荷命令，即n為1 ;
[0032] 當電網頻率上升時，頻率的波動大于一次調頻死區，調速系統根據固有的頻率特 性關閉導葉減少功率，此時二次調頻為減負荷命令，即n為-1。
[0033] 在一次調頻投入的狀態下，當電網頻率波動超過機組設置的頻率死區時，調速系 統在功率給定的源頭疊加一個偏置量，大小為k*Pr，其中，k為功率疊加系數，一般取0~ 0. 2%，根據電網對機組調頻速率確定，推薦取值為0. 15%。該偏置量的方向和機組調節方 向一致，即頻率升高時這個偏置量為負，頻率下降時這個偏置量為正。也就是說，當機組發 生二次調頻時，遵循同向疊加，方向截止的原則。
[0034] 所謂同向疊加是指：當電網頻率下降時，頻率的波動大于一次調頻死區，調速系統 根據固有的頻率特性開啟導葉增加功率，此時如果二次調頻為加負荷命令，則監控將新負 荷值直接下發到調速系統；當電網頻率上升時，頻率的波動大于一次調頻死區，調速系統根 據固有的頻率特性關閉導葉減少功率，此時如果二次調頻為減負荷命令，則監控將新負荷 值直接下發到調速系統。
[0035] 所謂反向截止是指：當電網頻率下降時，頻率的波動大于一次調頻死區，調速系統 根據固有的頻率特性開啟導葉增加功率，此時如果二次調頻為減負荷命令，則監控系統將 新負荷值保持住，但不下發到調速系統，待調速系統一次調頻動作結束時下發該負荷值；當 電網頻率上升時，頻率的波動大于一次調頻死區，調速系統根據固有的頻率特性關閉導葉 減少功率，此時如果二次調頻為減增荷命令，則監控系統將新負荷值保持住，但不下發到調 速系統，待調速系統一次調頻動作結束時下發該負荷值至調速系統。
[0036] 圖3為本發明實施例的功率閉環模式下的一次調頻實現裝置的結構示意圖。如 圖所示，本實施例的一次調頻實現裝置包括：功率設定值接收裝置101，用于接收功率設定 值；波動檢測裝置102,用于檢測電網頻率波動是否超過設定的頻率死區；功率波動計算裝 置103,用于在所述電網頻率波動超過所述頻率死區時，根據機組額定功率、機組頻率以及 機組頻率變化量計算功率變化量和功率疊加量；最終功率計算裝置104,用于根據所述功 率設定值、功率變化量和功率疊加量，計算生成一次調頻的功率最終給定值。
[0037] 所述功率波動計算裝置103用于根據機組額定功率、機組頻率以及機組頻率相對 額定頻率的變化量計算功率變化量和功率疊加量，包括：AP3 =印*A