刘锦廉 朱策 胡宇航 张翔
国家电网福建省电力公司电力科学研究院，福建 福州 350000
摘要：低频振荡是影响电力系统稳定性的复杂问题，近年来，已有不少相关领域的研究成果，出于电网稳定性要求，绝大部分研究局限于理论及仿真，本文结合难得的实践机会，通过调整调速系统的调节参数来抑制电力系统低频振荡，从而总结火电厂调速系统调节性能导致电力系统低频振荡的原因。
关键词：低频振荡；调速系统；调节参数
0 引言
火力发电机组在确保自身安全稳定运行的基础上，需要通过调节输出功率来维持电网周波的稳定，目前电力系统稳定性对各火力发电厂一次调频能力的要求越来越高，因此促成了当前大范围一次调频优化试验，而一次调频优化的普遍策略是通过调整调速系统的参数来提升一次调频响应能力，这就对调速系统的稳定性提出了更大的挑战，电网近年来发生的电力系统低频振荡事故中，有多起是由调速系统故障引起的强迫性功率低频振荡事故。
电力系统低频振荡已成为研究热点[1-3]，本文通过某电厂调速系统建模试验中发生的功率低频振荡事件，分析振荡发生的原因，并通过调整调速系统调节参数来验证原因分析的正确性，最终找到抑制功率低频振荡的对策。
1 事件概况
2020年9月某日，某发电厂在进行转速偏差为9.2 rpm的调速系统建模试验过程中，发生了功率低频振荡，如图1所示。
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2 功率低频振荡原因分析
该机组采用DEH和CCS共同调频方式。DEH侧一次调频回路采取将转差信号经转速不等率计算直接叠加在汽轮机调速汽门总阀位指令处的设计方法，其延时小的动作特性决定了负荷响应快速直接；CCS侧一次调频回路的功率指令根据转速不等率设计指标进行调频功率定值补偿，且补偿的调频功率定值部分不经过速率和运行人员设定的上下限幅限制，CCS侧一次调频的闭环调节弥补了DEH侧纯比例有差调节的不足，使机组的调频出力得到准确控制，机组调速系统控制原理如图2所示。
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由图1所示，机组在一次调频动作后，总流量指令、高压调门指令及反馈发生振荡，导致机组功率低频振荡。结合图2，分析得出导致总流量指令振荡的原因分为两个部分，一方面是图2中调频前馈系数的大小，另一方面是图2中DEH功控PID参数中积分作用过强导致DEH功控PID输出振荡。为了验证上述分析结论，现场进行了以下试验。
保持原调频前馈系数34不变，将DEH功控PID参数中积分时间由原0.1 min改为3 min后，进行转速偏差为9.2 rpm的调速建模试验，其功率的响应情况如图3所示，功率振荡的衰减率明显增大，振荡得到有效抑制。
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保持DEH功控PID参数中积分时间3 min不变，将调频前馈系数由原34改为29，进行转速偏差为9.2 rpm的调速建模试验，其功率的响应情况如图4所示，功率振荡幅度明显减小，振荡得到进一步抑制。
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综上所述，该机组的调频前馈系数过大和DEH功控PID积分作用过强是造成其功率低频振荡的原因。
3 解决对策
3.1 设置适当的调频前馈系数
目前不少火电机组为了提高一次调频的响应能力，会采取不同程度的增大调频前馈系数的策略，本次事件警示我们在增大调频前馈系数力求满足一次调频规程要求的同时，应当考虑其对调速系统稳定性的影响，过大的调频前馈系数有可能导致功率低频振荡。
3.2设置适当的功率控制PID参数
不当的PID参数都有可能造成其控制系统的振荡，本次事件是由于积分作用过强导致机组功率控制系统振荡，因此设置适当的功率控制PID参数至关重要。
4 结论
本文通过修改在运行机组的调速系统调节参数，结合机组实际功率响应现象，对火电机组调速系统调节参数不当造成功率低频振荡的具体原因进行分析，并提出了相应的抑制策略，为火电机组功率低频振荡的原因提供了分析方向，为提高电网稳定性作出贡献。
[参考文献]
[1]谭金.发电机组调速系统引发功率振荡的仿真实验研究[D].华南理工大学，2014.
[2]符金伟.电力系统低频振荡模式的可观测性研究[D].华北电力大学，2014.
[3]负阻尼和强迫功率振荡的特征分析与区分方法[J].电力系统保护与控制，2016，44（19）：76-84.