諸葛杰

（茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525011）

電力系統(tǒng)低頻振蕩是指系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)功角、聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的潮流、節(jié)點(diǎn)電壓等發(fā)生等幅或增幅形式的振蕩，頻率一般在0.2～2.5Hz之間。引發(fā)振蕩的原因?yàn)殡姀S電源功率波動(dòng)所致，其振蕩功率成為了系統(tǒng)的強(qiáng)迫擾動(dòng)源，從而能引發(fā)電網(wǎng)的主要聯(lián)絡(luò)線(xiàn)出現(xiàn)強(qiáng)迫振蕩。為防止機(jī)組功率振蕩，南方電網(wǎng)總調(diào)編制了《南方電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組防止功率振蕩運(yùn)行管理規(guī)定（試行）》，規(guī)定中要求各電廠加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視，嚴(yán)防機(jī)組振蕩，一旦發(fā)現(xiàn)單機(jī)功率波動(dòng)頻率在0.1～3Hz以?xún)?nèi)，阻尼比小于3%且振幅超過(guò)40MW時(shí)，應(yīng)立即上報(bào)直屬調(diào)度機(jī)構(gòu)。

1 背景介紹

廣東某電廠某機(jī)組為600MW國(guó)產(chǎn)超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組。三大主機(jī)設(shè)備由東方集團(tuán)股份有限公司三大動(dòng)力設(shè)備廠提供。DCS與DEH均為愛(ài)默生公司的OVATION系統(tǒng)，168滿(mǎn)負(fù)荷試運(yùn)前已完成調(diào)速系統(tǒng)建模及參數(shù)實(shí)測(cè)試驗(yàn)、一次調(diào)頻試驗(yàn)、自動(dòng)發(fā)電（AGC）試驗(yàn)、CCS調(diào)試及投運(yùn)試驗(yàn)、MCS調(diào)試及投運(yùn)試驗(yàn)等各項(xiàng)涉網(wǎng)及調(diào)速系統(tǒng)的試驗(yàn)，設(shè)置控制回路參數(shù)時(shí)考慮了一次調(diào)頻、AGC調(diào)節(jié)速率、DEH閥門(mén)調(diào)節(jié)裕量與機(jī)組穩(wěn)定性之間的協(xié)調(diào)，保證了各參數(shù)取值的合理性。

機(jī)組2013年12月投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)后，總體運(yùn)行穩(wěn)定，但偶爾會(huì)出現(xiàn)功率小幅振蕩的現(xiàn)象，如2014年2月10日8：16:和10:31發(fā)生了2次波動(dòng)幅度在10MW以上，頻率為1.16左右的波動(dòng)，時(shí)間分別為51秒和18秒，雖然功率的振幅較小，持續(xù)時(shí)間短，尚未到達(dá)南方電網(wǎng)對(duì)功率振蕩的考核條件，但為保證機(jī)組及電網(wǎng)的安全運(yùn)行，需要及時(shí)整改。

2 原因分析

熱控檢修人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查和分析DCS的歷史曲線(xiàn)，確定2014年2月10日上午機(jī)組在AGC控制方式下，并未發(fā)生有升降負(fù)荷過(guò)程，未有各項(xiàng)試驗(yàn)，高調(diào)門(mén)的LVDT反饋未有松動(dòng)現(xiàn)象。但在觀察汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和高壓調(diào)門(mén)指令時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和調(diào)門(mén)指令都發(fā)生了波動(dòng)，且與功率振蕩頻率相吻合。綜上所述，可確定該機(jī)組發(fā)生功率低頻振蕩的主要原因不是外部設(shè)備，而是由控制邏輯內(nèi)由一次調(diào)頻引起的負(fù)荷調(diào)節(jié)控制品質(zhì)不好導(dǎo)致。

南方電網(wǎng)發(fā)布的《南方區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》和《南方區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》中規(guī)定，一次調(diào)頻為基本輔助服務(wù)，即發(fā)電廠必須提供的服務(wù)，基本輔助服務(wù)不予補(bǔ)償且需接受相應(yīng)的考核。細(xì)則中規(guī)定一次調(diào)頻實(shí)際動(dòng)作積分電量/理論動(dòng)作積分電量<50%判為不合格，很多電廠為了提高一次調(diào)頻的合格率，采用了提高DEH一次調(diào)頻響應(yīng)速率，降低轉(zhuǎn)速不等率，提高轉(zhuǎn)速（頻率）的精度，抑制機(jī)組負(fù)荷與一次調(diào)頻作用相反等措施來(lái)滿(mǎn)足一次調(diào)頻期間的積分電量要求。也許正是某個(gè)增強(qiáng)一次調(diào)頻的措施中不適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大了其作用，使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度較差，導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)功率在某些一次調(diào)頻動(dòng)作期間的振蕩。

檢修人員分析確定，在機(jī)組功率振蕩之初，機(jī)組的轉(zhuǎn)速在超過(guò)一次調(diào)頻的動(dòng)作死區(qū)后（2r/min），高壓調(diào)門(mén)迅速響應(yīng)動(dòng)作，發(fā)電機(jī)功率隨之變化，但轉(zhuǎn)速在功率變化之后立即恢復(fù)至死區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致高壓調(diào)門(mén)恢復(fù)原值，發(fā)電機(jī)功率又隨之變化，如此反復(fù)。

檢修人員分析后還發(fā)現(xiàn)，同一廠內(nèi)同一時(shí)段的其它機(jī)組的轉(zhuǎn)速比較平穩(wěn)，并未出現(xiàn)轉(zhuǎn)速振蕩的情況。由此可認(rèn)為，此時(shí)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速在調(diào)門(mén)的振蕩下出現(xiàn)了波動(dòng)，已不能等同于電網(wǎng)的頻率了，而用此時(shí)的轉(zhuǎn)速來(lái)參與一次調(diào)頻導(dǎo)致了功率振蕩的后果。

3 整改措施和建議

（1）綜合各種現(xiàn)象觀察，可認(rèn)為是一次調(diào)頻的動(dòng)作太靈敏導(dǎo)致了高調(diào)門(mén)的振蕩，而高調(diào)門(mén)的振蕩則導(dǎo)致了轉(zhuǎn)速的振蕩，轉(zhuǎn)速的振蕩又?jǐn)U大了高調(diào)門(mén)和發(fā)電機(jī)功率振蕩，故降低一次調(diào)頻的動(dòng)作的靈敏度，可以消除因一次調(diào)頻動(dòng)作引起的功率振蕩。

（2）南方電網(wǎng)在兩個(gè)《細(xì)則》中規(guī)定，統(tǒng)計(jì)一次調(diào)頻評(píng)價(jià)記錄，其判斷條件包括：電網(wǎng)頻率過(guò)動(dòng)作死區(qū)（0.033Hz ，2r/min）；持續(xù)時(shí)間超規(guī)定過(guò)動(dòng)作延時(shí)（10s）；中間的頻率峰值超過(guò)評(píng)價(jià)門(mén)檻（0.05Hz，3r/min）。從中可以看出，電網(wǎng)只對(duì)持續(xù)時(shí)間超過(guò) 10s的一次調(diào)頻進(jìn)行評(píng)價(jià)，故電廠對(duì)持續(xù)時(shí)間很短的一次調(diào)頻進(jìn)行濾波是可行的。

（3）原邏輯對(duì)一次調(diào)頻的動(dòng)作輸出未設(shè)限定，即轉(zhuǎn)速超出死區(qū)后，其調(diào)頻量直接反應(yīng)到高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度指令上去，后在一次調(diào)頻的動(dòng)作后的調(diào)頻量輸出增加了一個(gè)0.2/s速率限制，用該速率限制來(lái)降低高調(diào)門(mén)指令的突變。

（4）如速率限制模塊未能到達(dá)效果，可將目前的頻率表更換為更高精度的表計(jì)，用高精度的頻率信號(hào)來(lái)替代轉(zhuǎn)速作為一次調(diào)頻控制條件?；?qū)ζ啓C(jī)調(diào)門(mén)的特性相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查，測(cè)試出DEH閥門(mén)流量特性修正曲線(xiàn)，用以替代廠家提供的原始曲線(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

邏輯修改后機(jī)組運(yùn)行至今，再未發(fā)生發(fā)電機(jī)功率振蕩的現(xiàn)象，且一次調(diào)頻的合格率也未有降低，可以說(shuō)，此次事件的原因分析是正確的，增改措施是成功的。

就電廠熱控專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，除了一次調(diào)頻邏輯設(shè)置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致功率振蕩之外，還有閥門(mén)流量特性理論曲線(xiàn)與實(shí)際曲線(xiàn)偏差大、CCS負(fù)荷調(diào)節(jié)控制品質(zhì)不好、高調(diào)門(mén)單多閥切換試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)或反饋設(shè)備抖動(dòng)等。出現(xiàn)發(fā)電機(jī)功率振蕩后應(yīng)根據(jù)具體原因具體分析，及時(shí)檢查消除，確保機(jī)組及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

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