摘要：随着电网调度对电站一次调频调节性能考核日趋严苛，发电机组调频控制性能的好坏直接影响机组的安全性和经济性。水电机组一次调频可在电网突发大负荷变化时快速地提供功率支援，提高电力系统的可靠性和稳定性。目前，电网中大部分机组已具备一次调频投入条件，但能正常投入一次调频功能并获得良好性能的机组并不多。其原因主要是调速器一次调频功能部分相关参数设置不合理或控制模式欠佳。因此，本文结合某水电站实际运行，探讨其一次调频性能优化。
关键词：水电机组；调速器；一次调频；优化
引言
电网频率是非常重要的电网特征参数，监视和控制电网频率在规定的范围内变化，是电网调度的主要任务之一。随着水电的加速开发，未来我国电网将通过柔直与主网异步联网运行，大型水电占比过高以及异步联网模式后同步电源的结构变化将造成联网系统陆续出现低于0.1Hz的超低频震荡现象，进而导致水电机组的一次调频动作次数会相应增加。由于水电机组一次调频响应速度快，可以将电网频率快速拉回至额定范围以内，因此对维持电网频率的稳定性起着极其重要的作用，可以明显提高系统抗功率突变的能力。对于调峰调频电站，调速器一次调频状态必须始终在投入状态
1一次调频的原理与性能
1.1一次调频原理
一次调频是指当电力系统频率偏离额定频率50Hz时，所有并网运行的发电机组通过调速系统的自动响应，调整机组的有功出力来减少电网频率和额定频率的偏差所提供的服务。即当电网负荷增加引起电网频率降低时，所有并网运行的发电机组根据各自调速器的参数自动响应，增加一定比例的有功出力以平衡掉部分因负荷增加而引起的频率下降，从而使得电网负荷的增加引起的电网频率下降比没有一次调频时造成的电网频率下降要小得多，同理，当电网负荷减少引起频率升高时，并网运行的各发电机组做相反的动作。这样通过各台机组一次调频的正确动作使得电网很快就自动运行在一个电网负荷和发电机有功出力基本平衡的新的平衡状态，实现电网发/用电功率的平衡，从而减少二次调频的负担，提高电网在额定频率50Hz附近运行的能力，提高电网的电能质量中频率这一重要参数的质量水平。
1.2一次调频特征参数
（1）调频死区
为了避免电网频率在微小扰动时，机组调门的频繁动作影响电网及设备的运行稳定性而设定的转速死区范围，在该范围内机组的一次调频不动作。
（2）转速不等率
转速不等率是汽轮机由空负荷到满负荷对应的转速变化量与额定转速之比，过大或过小均不利于电网的稳定运行，因此需要进行合理设置。
（3）迟缓率
调节系统的各相关环节中存在摩擦、间隙等，使转速上升和下降过程的静态特性曲线所对应的转速不同，该转速差与额定转速之比即为迟缓率。
1.3一次调频性能
电网调度会对电站发电机组一次调频性能进行考核，主要包括两个方面：正确动作率和响应能力指标。
（1）一次调频正确动作率
电网频率高时机组减负荷，反之加负荷，正确动作率应≥80%。每月的正确动作率为：
λ动作=fcorrect/（fcorrect+fwrong）（1）
式中：λ动作为正确动作率；fcorrect为每月正确动作次数；fwrong为每月不正确动作次数。
（2）一次调频响应能力
实际积分电量/理论积分电量>60%（t≤60s）
DX=△QsY/△QjY≥60%（2）
式中：DX为一次调频的考核效果；△QjY为理论积分电量；△QsY为实际积分电量。
从上述考核规则可以看出，一次调频考核主要包括两部分：
（1）一次调频正确动作率考核，要求每月正确动作率不小于80%；
（2）一次调频响应能力考核，要求机组调频量响应时间不超过3s，达到调频量的75%响应时间应不超过15s，达到调频量的90%响应时间应不超过30s。
由此可见，要提高考核合格率，关键是提高响应能力，使调频动作更为精确。
2水电站运行概况分析
某水电站装机4台，总容量420MW，其中1号机组为常规机组150MW，2、3、4号机组为抽水蓄能机组，容量为90MW×3，在系统中主要承担调峰、填谷消纳新能源以及事故备用等任务。
该水电站1号机组自1980年投入运行以来一直担负着区域电网调峰的重任，机组启动并网迅速，开机令发出后基本上1min内可以并网并带满负荷150MW，在电网中曾起着举足轻重的作用；随着区域电网容量的增大，1号机组在电网中的作用逐渐变小。
但近年来随着电网对电能质量的高要求和电网管理水平的提高，对并网运行的机组一次调频性能提出了更高的要求。为此决定对1号机组调速器进行更新改造以满足电网对机组一次调频考核的要求并减少经济损失。
3电网对机组的考核分投入情况考核及性能考核
3.1投入情况考核
一次调频月投运率应达到100%。未经电力调度机构批准停用机组的一次调频功能或一次调频月投运率达不到100%都要考核扣减发电量。
3.2一次调频正确动作率
（1）当某台机组并网运行时，在电网频率越过机组一次调频死区的一个积分期间，如果机组的一次调频功能贡献量为正（或者机组的一次调频动作指令表明机组在该期间机组一次调频动作），则统计为该机组一次调频正确动作1次，否则，为不正确动作1次。
（2）一次调频正确动作率按机组考核。对于一次调频月正确动作率小于80%的机组，按正确动作率的多少分别扣减一定的发电量。
4水电站机组调速器及一次调频参数调整优化
该水电站于2016年11月安装了长江三峡集团能事达公司的MGC2002B-WT150型调速器。新的调速器运行后并不是马上就完全满足电网的一次调频要求，开始时正确动作率也不是很高，后经过仔细分析精确调整参数后才达到一次调频正确动作率100%的结果。
下面就两个参数的调整对动作正确率的影响展开概述：
（1）频率死区：不管是以前规定的±0.033Hz还是现在的±0.05Hz，调整时一定要使得机组正好在这个死区边缘才动作，即当电网频率偏移0.033Hz（或0.05Hz）时才开始动作。如果设定的机组比死区规定值提前动作和迟后动作都会被电网统计为没有正确动作，因为电网是在频率刚好偏离规定的死区时才开始统计电网的机组是否动作。如果机组早动作了，当电网考核时机组已经动过了，就不会被统计为正确动作，如果机组晚动作了同样也不会被统计为正确动作，必须刚刚好在统计时动了才算正确动作。系统频率偏移0.033Hz（或0.05Hz）的瞬间就是系统发出的动作指令，早了晚了都是不合格。这一点是提高动作正确率的关键点。
（2）bp值：规定中明确水电机组一般为3%~4%，但该水电站开始按4%和3%都设定过，机组的合格率就是不理想，后来将bp调整为2%后一次调频合格率就100%了。所以这个规定只是个参考，不能太教条，还要根据具体机组调整参数，不要局限于电网给出的参考区间，要多调整多试验，才能达到满意的效果，这是经过实践证明的经验。
5结束语
一次调频的概念在早期的电力系统稳态分析一书中就有讲述，但那时是作为一个实际的概念提出来却没有对并网的机组进行一次调频的考核，近年随着用户对电网电能质量要求的提高和电网管理水平的进一步提高，一次调频进入考核阶段，这时的一次调频对机组的要求已经发生了很大改变。
一次调频为电网负荷频率控制的重要组成部分,参加一次调频的水电机组调速系统的一次调频对电网一次调频能力和效果的有效发挥具有决定性作用。
因此，电站机组管理方一定要正确理解电网一次调频对机组的具体要求并对照要求调整参数反复试验，每台机组的性能不同，参数也会有所不同，只要反复调整试验就一定能达到满意的效果。
参考文献
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