朱海
大唐渭南热电有限公司 陕西省渭南市 714000
摘要：基于国家对火电机组一次调频的考核要求越来越严格，文章阐述了一次调频的控制原理和考核指标，从提高信号采集精度、优化一次调频控制逻辑、采取一次调频辅助措施等三个方面探讨了火电机组一次调频的优化方法，提高火电机组运行性能、经济效益。
关键词：火电机组；一次调频；控制优化； 辅助调频
1火电机组一次调频
按照响应快慢程度不同，国家电网频率的控制以及控制次序主要是三个阶段的调频，分别是一次调频、二次调频和三次调频这三个阶段调频，这三个控制阶段可以交叉进行。一次调频发生在频差超过一次调频动作死区后的0~3秒内动作，在10~45秒内达到一次调频的量峰值。在一次调频动作30 s之后，二次调频（自动发电控制，简称AGC）才会逐步发挥作用，而后才是三次调频。在后一级调频控制阶段产生作用之后，前一级调频控制阶段的能力才逐渐恢复。
可见，火电机组一次调频功能是电网安全和稳定性的重要指标，二次调频控制阶段大约15分钟左右，而调节频率波动的响应要短得多。所以，这三个阶段的调频控制中属一次调频最关键，它在维护电网功率的平衡、频率的稳定方面发挥重要作用。而火电机组是响应一次调频是否高效发挥的最重要因素，其控制回路可以用图1表示。
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从图1可见，额定频率、电网频率等影响因素在经过函数f（x）计算之后， 既可以在前端直接指令发电机进行调速动作，也可以在后端指令经过限幅限速的机组负荷优化上，作为整体指令系数进入发电机组的功率闭环控制逻辑过程中。其中函数 f（x）中包含的变量因素主要有对机组产生影响的一次调频的调频死区、调节范围、延缓率等因素。
2 火电机组一次调频考核
国家标准化管理委员分别于2011年、2013年和2015年颁布了Q/GDW669—2011， GB/T30370—2013《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》，GB/T31464—2015《电网运行准则》。在国家不断提出的严要求高标准的情况下，火电企业对一次调频的优化研究显得尤其重要，怎样才能高效做到一次调频性能达到国家电网的标准和要求，必是火电企业考核的关键而且一次调频调节动作的准确率和及时性也是电网考核达标、提高企业经济效益的重要方法，也是企业经济运转的重要保障。
3 一次调频控制优化方法
综合火电机组一次调频考核情况，分析影响一次调频品质的因素最主要有信号采集精准度、一次调频的控制逻辑以及一次调频的辅助设施（如运行方式、设备情况等）。因此在实施火电机组一次调频控制优化时，可以考虑从以上几个方面考虑。
3.1 提高信号采集精度
对火电机组频差信号进行测量的方式主要有两种，第一种方式是采用频率信号对频差信号进行测量，这种频差信号测量方式中频率信号能更快反映实际网频真实情况，但频率变送器的仪表量程范围为45～55 Hz，明显偏大，同时其精度偏低，存在一定的滞后性，无法满足优化控制要求。
因此，建议采用第二种方式：火电机组转速信号。目前我国火电企业的电机机组一次调频控制过程中表示电网频率的信号主要有两种，一是汽轮机数字电液控制系统（DEH）转速控制卡收集的信号，二是分布式计算机控制系统（DCS）发送的信号。
GB/T15945《电能质量系统频率允许偏差》标准中规定：我国电网频率正常为50HZ，偏差不超过±0.5Hz。我国火电企业网频波动幅度必须在 49.8—50.2 Hz范围之内。火电机组转速信号测量精度要求至少达到0.2 r/min。同时还要避免CCS和DEH这两侧的调节节奏不统一，确保频率信号来源要协调一致。提高响应速度，促进两侧的动作协调性。
3.2 一次调频控制逻辑
传统的火电机组一次调频控制逻辑原理如图2所示，图中表述的调频方案是根据一定电量和转速进行的调整优化，这个方案中的一次调频载荷指令随着汽轮机转速变化而变化，这会影响机组调门开度，使汽轮机调门晃动，可能会造成汽轮机主汽压力、负荷等方面的波动。
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汽轮机调门晃动以及汽轮机主汽压力、负荷波动等方面的缺陷，是由于没有充分发挥利用CCS 侧收集频率信号并进行调频功能作用。因此，为弥补这一不足，可以充分调动使用CCS 侧的功率调节指令，提高一次调频的响应速度，能够规避调门摇晃的同时还可以最大化火电企业的经济效益。
3.3 一次调频辅助措施
在优化火电机组一次调频的探索研究中，还可以通过一些辅助手段和措施来提高一次调频的性能。
比如，在火电机组一次调频控制方案中，应尽量控制一次调频的功率在一定范围之内波动，避免因一次调频幅度过大而造成不必要的安全隐患。所以，可以在一次调频控制过程中增加高低频率调节锁，在频率过低或过高的时候，能够及时响应，确保在机组负荷的允许范围内工作。
在火电机组一次调频控制方案中，可以优化锅炉给水分离器的温度调节装置，当电网频率高于额定值时，减温水调节阀门打开；当电网频率小鱼额定值时，减温水调节阀门就自动关闭。控制电网频率在规定的上下限范围内工作，稳定机组运行性能。
4 总结
综上所述，基于国家对火电机组一次调频的考核要求越来越严格，火电机组一次调频的控制方案的优化需要从机组本身的特性出发，从提高信号采集精度、优化一次调频控制逻辑、采取一次调频辅助措施等三个方面优化火电机组一次调频，才能增强火电机组运行性能，提高火电企业经济效益。这对其他火电机组一次调频优化工作具有一定的借鉴参考意义。
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