（湛江电力有限公司，广东 湛江 524099）陈世桐

    （广东电网公司电力科学研究院，广东 广州 510600）黄卫剑
                      

    陈世桐（1975-）男，广东湛江人，热工自动化工程师，热工技术监督专责，主要从事火电厂自动控制系统自动投运、调节品质的提高系统安全性能的研究和技术监督工作。

    摘要：本文详细介绍了某厂4台300MW中储式燃煤机组在“两个实施细则”实施过程中影响一次调频品质的4个主要因素，提出了改善一次调频品质的9项措施。措施实施后，某厂一次调频被考核的电量每月由原来最高的1200MWh降到现在的0MWh，为电厂争取了最大的一次调频利益，证明了本文提高一次调频品质措施的有效性和实用性，值得应用推广。

    关键词：两个细则；中储式制粉系统；机组； 一次调频；控制策略

    Abstract: This article introduced in detail in some factory 4×300MW units storage pulverizing system coal-burning unit influence primary frequency modulation quality 4 primary factors which in the implementation process exposes in “two regulations”, proposed improves primary frequency modulation quality 9 measures. After measure implementation, a some power plant primary frequency modulation the electric quantity which inspects from highest 1200 MWh is fallen originally every month to present's 0 MWh, has striven for a biggest primary frequency modulation benefit for the power plant,had proven this article enhances Primary frequency modulation quality measure the validity and the usability, is worth applying the promotion.

    Key words: Two regulations; Storage pulverizing system; Unit; Primary frequency modulation; Control policy

    1 前言

    为了保证发电机组的供电质量，南方电监会发布了《南方区域发电厂并网运行管理实施细则》和《南方区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》（南方电监市场[2009]264号）两个文件，简称“两个细则”。其中对一次调频的负荷调节合格率的考核标准进行了严格的规定。两个实施细则公布后于2009年10月开始对并网发电机组开始正式考核。“两个细则”的运行证明：湛江电厂机组原有的协调控制系统的调节品质虽然很好，但与“两个细则”中规定的一次调频的调节指标相比尚有较大的差距。为了提高一次调频的合格率，减少调度部门因一次调频质量问题对该厂的考核，争取最大的利益，根据已有的一次调频整改经验[1，2] ，结该厂对一次调频合格率偏低的原因进行了深入分析，进行了有效的整改。

    2 设备概况

    该厂安装有4台由东方电气集团公司生产的300MW亚临界机组。

    锅炉型号：DG1025/18.2-II（3）亚临界压力、中间再热、自然循环单炉膛、全悬吊露天布置、平衡通风，中间储仓式燃煤汽包炉。

    汽轮机型号：N300-16.7/537/537-3（合缸）。采用喷嘴配汽，高压部分有4个调节阀，顺阀顺序为1—2—3—4。中压部分有2个调节阀。

    DCS系统为北京贝利SYSMPHONY控制系统，CCS设用CCBF、CCTF方式。

    3 影响一次调频品质的主要因素

    3.1 测量变送环节精度低

    网频信号测量变送器精度低（0.5级）、灵敏度不高，不能快速准确地反映电网频率的实时微小。送至调度系统的功率信号精度低（0.5级）、量程过大（0～520MW）、经过DCS运算后存在例外报告死区，机组负荷变化量返回调度考核系统不及时。

    3.2 汽机阀门流量特性线性度差

    汽机阀门流量特性曲线线性度差，DEH调门总指令在某段区间大幅度增减时机组负荷都没有变化，而在某段区间只要DEH调门总指令有微小变化，机组负荷就大幅变化。造成一次调频动作时，在某段区间内机组负荷没动作，而某段区间内机组负荷大幅波动。

    3.3 给粉机经常下粉不畅

    锅炉主控采用传统的PID调节器，采用给粉机转速代表锅炉总燃料量。在给粉机下粉不畅或煤质变化时，锅炉燃烧工况极不稳定，主汽压力、主汽温、再热汽温等参数波动大，在一次调频动作时机组负荷调整量不能满足要求甚至出现反调，有时甚至不得不退出CCS。

    3.4 协调控制系统中偏差保护定值整定过小

    快速满足电网负荷要求与保持机组主汽压力、主汽温等参数稳定是两个矛盾对立面。为保持机组主汽压力、主汽温等参数稳定运行而采取牺牲快速响应负荷的策略，在运行方式中优先采用滑压运行方式、CCTF运行方式。在CCS逻辑中设计了被调量偏差大一定值时的负荷闭锁逻辑、退出机组CCS逻辑、压力拉回回路逻辑、DEH/CCS侧一次调频只能一侧投入的互为闭锁逻辑等控制策略。

    4 提高一次调频品质的措施

    4.1 提高测量变送环节精度

    由于DEH系统转速信号精度及灵敏度高。因此采用DEH系统转速信号除以60作为电网网频信号，如图1所示。返回至调度系统的功率信号采用量程为0～350MW，精度等级为0.1级的变送器，且返回至调度系统的信号不能经过任何DCS运算回路及例外报告，如图2所示。
     
                  

    4.2 测试并重新整定DEH阀门流量特性关系

    汽机调门是一次调频动作的最终执行环节，良好的阀门控制指令与负荷线性对应关系是一次调频高质量动作的基础[2]。因此，需要对汽机阀门流量特性参数进行实际测试及重新整定，使其DEH负荷指令与实际流量有良好的线性关系。图3为某机组原阀门流量特性与调整前后的负荷指令——阀门流量特性曲线对比图，其中，黄线为理想特性，蓝线为原特性，紫线为调整后的阀门流量特性。从图中看出，原来的DEH阀门流量特性存在2个明显的拐点，DEH调门在这些区域时，负荷经常有突变的现象；调整后的阀门流量特性曲线基本与理想流量特性重合，在各个负荷段，负荷变化具有良好的线性度。  

                 
                            图3 某机组DEH阀门流量特性调整前后的对比图  

    4.3 控制策略环节改进 

    利用DEB控制策略，取消锅炉主控主汽压力PID调节器以及给粉机转速作为总燃料量的逻辑，有效解决给粉机下粉不畅、煤质变化等引起锅炉燃烧不稳定的问题。

    根据DEB原理：

             
    其中： P_s —主汽压力设定值；

                 p_T—主蒸汽压力；
     
                 P₁ —汽机调节级压力；
   
                d_p —汽包压力。

     采用 代表锅炉指令，如图4所示。采用代表锅炉总燃料量，如图5所示，燃料量反馈信号与给粉机转速无关，有效地克服了给粉机下粉不均和煤种变化的一次调频的影响。 

  
            
                                       图4  DEB指令逻辑框图    
              
                    
                                      图5  锅炉总燃料量逻辑图  

    4.4 完善压力拉回回路

    适当将压力拉回的定值放宽，允许机组主汽压力在合理的范围内波动，以弱化压力拉回的作用，提高机组对一次调频中负荷要求的响应速度。压力拉回的定值放宽前后的函数如图6、图7所示。
         
                               
                                      图6   压力拉回的定值放宽前函数   

                            
                                    图7  压力拉回的定值放宽后函数


    4.5 完善CCS闭锁回路

    为防止被调量在机组负荷变化时波动大，协调控制系统设计有负荷闭锁增减功能。在被调量与设定值偏差大或者调节器的输出能力达到设定的上下限值时，就闭锁负荷指令的增减。为了加快对一次调频指令的响应速度与精度，应对负荷闭锁逻辑进行精简，只保留主汽压力、给水回路的触发条件，并把触发定值适当放宽，如给水偏差定值由±50mm放宽为±70mm，主汽压力偏差定值由±0.45MPa放宽为±0.6MPa。

    4.6 适当提高小频差范围内一次调频负荷动作量

    在一般情况下，电网网频都不会超出±4r/min。为克服负荷控制系统在这个小频差范围内惯性、死区等，适当提高一次调频起调时的初负荷及小频差时负荷调整量，如图8所示。
             
                   
                           图8 提高一次调频起调时的初负荷及小频差时负荷调整量 

    4.7 增加一次调频对机组负荷的闭锁

    在一次调频动作时闭锁AGC指令增减，防止机组负荷反调，如图9所示。
  
                
                            图9   一次调频动作时闭锁AGC指令原理图   

    4.8 采用DEH/CCS联合一次调频

    取消DEH投入一次调频后自动退出CCS的逻辑，保证DEH/CCS侧的一次调频回路能够同时投入。

    4.9 增加主汽压力对一次调频量的修正

    增加主汽压力校正回路，克服机组偏离额定压力运行时对负荷调整量影响[3] ，如图10。
       
              
                         图10 主汽压力校正回路原理图

    4.10 采用CCBF协调方式

    尽量采用CCBF方式运行[4]，投入一次调频时，闭锁投入机跟随的协调控制方式（CCTF）。

    5 结束语

    （1） 湛江电厂四台机组一次调频功能在落实以上措施后，一次调频动作方向、一次调频积分电量已全部满足了南方电监局“两个细则”的要求，目前已取得了全厂一次调频0考核的成绩，为该厂争取了最大的利益。这些实践经验为同类型机组及控制系统一次调频系统改进提供了非常有价值的借鉴。

    （2） 建议各发电机组在考虑“两个细则”的一次调频奖惩条件时要根据机组自身的现状，制定一个兼顾机组的安全性和经济性的综合改进方案。

    参考文献：

    [1] 郑渭建. 600MW直吹式燃煤机组一次调频能力分析与改进[J]. 华东电力,2007. 35 (2): 84-86.

    [2] 黄甦, 郑航林. 一次调频控制策略的优化[J]. 热力发电, 2008. 37(9): 71-74.

    [3] 刘晓强, 王西田. 考虑主蒸汽压力变化的机组一次调频动态特性[J]. 热能动力工程, 2008. 23(2): 140-143.

    [4] 尹峰. CCS参与的火电机组一次调频能力试验研究[J]. 中国电力, 2005.38(3): 74-77.

    摘自《自动化博览》2010年第十一期