第３３卷第４期 水电站机电技术 Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．４ ２０１０年８月 Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｇ．２０１０ ４７ 广蓄Ｂ厂机组一次调频试验方法介绍与分析 代雄 （广州蓄能水电厂，广东广州５１０９５０） 摘要：介绍了一次调频在电力系统中的作用及广东电网对一次调频技术指标要求，并介绍广州蓄能水电厂７号机 组一次调频性能静态试验和动态试验方法。 关键词：一次调频；静态试验；动态试验 中图分类号：ＴＶ７４３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５３８７（２０１０）０４—００４７—０３ 发电机组是电力系统的重要组成部分，一次调 网调峰调频发电公司，位于广州市从化吕田镇境内， 频功能是发电机组的基础功能之一，其一次调频功 总装机容量２４０万ｋＷ，分为Ａ厂和Ｂ厂，各安装４ 能对整个系统的安全运行至关重要。它能迅速缓解 台３０万ｋＷ的水泵水轮发电机组。广蓄Ｂ厂机组由 电网频率的剧烈波动，大大地提高电网的频率控制 德国伏依特公司承制、供货，调速系统采用数字式电 水平和电能质量，降低电网运行风险，提高整个电网 气调速器，型号为：ＶＧＣ２１２０＿＿３ＰＲ，采用单导叶控 运行的安全稳定性、增强电网抗事故能力。 制，共装有２０个电液转换器和２０个接力器。逻辑控 １一次调频技术指标 制单元为双ＰＬＣ冗余配置，由ＰＬＣ１和ＰＬＣ２完成， 单导叶控制单元由ＰＬＣ３完成，其转速控制环节采 《广东电力系统一次调频运行管理规定》（以下简 用ＰＩＤ调节，功率控制环节采用ＰＩ调节。广蓄２００８ 称《规定》）中要求广东电力系统并网运行机组原则上 年至２００９年完成了Ｂ厂４台机组调速器一次调频 都应参与一次调频。并且水电机组满足以下技术指标： 静态试验和动态试验，下面以广蓄Ｂ厂７号机组为 ａ）水电机组一次调频死区不大于±０．０５ Ｈｚ； 例说明调速器一次调频试验方法。 ｂ）水电机组速度不等率不高于４％； ｃ）调速系统迟缓率。对于ＤＥＨ电液调节型机 ３一次调频性能静态试验 组，机组容量大于２００ ＭＷ，迟缓率要求小于０．０７％； 一次调频性能静态试验主要进行了调速器测频 ｄ）在电网频率变化超过机组一次调频死区时， 回路校准、调速器静态特性试验、永态转差率６ｐ校 机组响应时间应小于等于３ Ｓ； 验和机频断线模拟试验。 ｅ）在电网频率变化超过机组一次调频死区时， ３．１调速器静态特性试验 开始时的１５ ｓ内机组出力实际调节量应达到机组 （１）试验条件 出力理论最大值的６０％以上； 在机组停机，蜗壳静水条件下，切除人工死区， ｆ）在电网频率变化超过机组一次调频死区后６０ Ｓ 内，机组实际出力与响应目标偏差的平均值应达到理 ６ｔ、 和 设为最小值。 论计算的调整幅度的±８％内； （２）试验接线 ｇ）水电机组参与一次调频的负荷变化幅度不加 在停机状态下完成各接线，包括：“ＴＧ２ ０００Ｈ发电 以限制（轴流转桨式机组负荷变化幅度可根据机组 机组特ｊ生和参数综合测试系统”（以下简称“ＴＧ２ Ｏ００Ｈ 特性适当限制）。 测试仪”）输人信号（接力器行程平均反馈、仿真功率反 馈），“ＴＧ ２０００Ｈ测试仪”输出信号（仿真功率输出、 ２广州蓄能水电厂及Ｂ厂调速器简介 收稿日期：２０１０－０４－２６ 广州蓄能水电厂（简称广蓄）隶属于中国南方电 作者简介：代雄（１９８３一），男，助理工程师，从事抽水蓄能电厂检修与 维护工作。 水电站机电技术 第３３卷 脉冲仿真频率），具体接线如图１： 高或降低脉冲仿真频率使调速器导叶全开或全关， “ＴＧ２ ０００Ｈ测试仪”自动调整频率信号值，使之按一 个方向逐次升高和降低，在导叶每次变化稳定后，记录 该次信号频率值及相应的导叶开度。试 ＿己录见表１。根 据静态特陛试验数据计算得：转速死区 ：０．００６％，符 合《规定》中调速器转速死区小于０．０４％的要求；导叶开 启方向线陛睡瞄 差８ ２．１６％，导叶关闭方向线性度误 图１静态试验接线 差ｓ ＝２．１１％，均满足（（ＤＩＪＴ５６３—２００４水轮机电液调 节系统及装置技术规程》中电液调节装置静特陛曲线线 性度误差不超过５％的规定。 （３）试验方法及结果 进入“ＴＧ２ ０００Ｈ测试仪”静态特性试验模块，升 表１广蓄Ｂ厂７号机调速器静特性试验记录 频率（Ｈｚ） ４８．５０ ４８．７Ｏ ４８．９０ ４９．１０ ４９．３Ｏ ４９．３Ｏ ４９．７Ｏ ４９．９０ ５Ｏ．１０ ５Ｏ．３Ｏ ５０．５０ ５Ｏ．７Ｏ ５０．９Ｏ ５１．１Ｏ ５１．３Ｏ ５１．５Ｏ 导叶 关方向９８９５ ．９４．３８ ８７．５４ ８０．５Ｏ ７４．２５ ６７．２５ ６Ｏ．４Ｏ ５３．８５ ４７．Ｏ８ ４Ｏ．３Ｏ ３３．７７ ２６．８Ｏ ２０．Ｏ５ ｌ３．５８ ６．５Ｏ Ｏ．ｏ３ 开度 （％）开方向９８．９５ ９３．８５ ８７．７５ ８０．６５ ７３．６４ ６７．４４ ６０．６２ ５３．５４ ４７．１８ ４０．３２ ３３．３７ ２６．９９ ２０．０３ １３．４０ ６．７２ ０．０２ ３．２永态转差率ｂＤ校验 （１）试验条件及接线 永态转差率 的校验在机组停机，蜗壳静水条 一动态试验在机组发电工况中进行，试验内容为： 次调频负荷响应时间测试、一次调频动作死区测 试、跟踪电网频率试验。试验前人工死区设置为 件下进行， 、 和 设为最小值， 设置待校验值， 试验接线同调速器静态特ｆ生试验。 （２）试验方法及结果 ０．ｏ３ Ｈｚ，将机组有功功率、导叶开度反馈平均值、蜗 壳压力信号接人“ＴＧ２ ０００Ｈ测试仪”，将“ＴＧ２ ０００Ｈ 测试仪”的脉冲仿真频率输出接入调速器测速系统。 ４．１一次调频负荷响应时间测定 一改变调速器输入频率信号，测取接力器两个输出 （ｙＪ、ｙ２）及其对应的输入频率（ 、 ），按下式计算Ｊｂ ： ｂ ： ×１００％ 次调频负荷响应时间采用阶跃频率信号法测 定。先在“ＴＧ２ ０００Ｈ测试仪”上设置额定频率５Ｏ Ｈｚ， 然后分别设置频率幅值为０．１０ Ｈｚ、０．１５ Ｈｚ和０．２０ Ｈｚ 的正负阶跃频率信号，对电液调节装置进行扰动，并 且在“ＴＧ２ ０００Ｈ测试仪”上录制好测试数据和波形。 （ — ）／ 式中： ～接力器最大行程； ＿额定频率。 为确保试验精度，选择２５％和７５％行程位置 根据测试的数据和波形计算，广蓄Ｂ厂７号机负荷 响应滞后时间最长为１．９ ｓ，满足《规定》中负荷响应 附近为实测点。 ＝４％、６％的校验结果见表２。 时间不超过３ ｓ的限定；正负阶跃０．１０ Ｈｚ、０．１５ Ｈｚ和 表２广蓄Ｂ厂７号机调速器６ｐ校验结果 ０－２ Ｈｚ扰动的负荷稳定最长时间为６２ ｓ，略高于《规 定》中６０ ｓ的限定。从测试结果来看，机组负荷受水 力波动的影响明显，给计算负荷稳定时间造成困难。 但在频率扰动影响期间，即使有大的水力扰动，机组 出力仍然是朝着响应频率扰动的方向动作，而在频 从测试结果看，设定值和实测值的误差不超过 满刻度的５％，符合一般技术要求。 率扰动影响稳定后，机组出力便跟随水力波动而动。 正负０．１５ Ｈｚ扰动时，机组功率、机组频率、导叶开度 和蜗壳压力的波形如图２和图３所示。 ４一次调频性能动态试验 第４期 代雄：广蓄Ｂ厂机组一次调频试验方法介绍与分析 寻 开度蜗舡■ｘ 糖 ４９ 力 上扰时，调速器响应波形如图４所示。 １蜘∞。 ∞。 。 。 …。 ｊｊ５ ５２叩００ ５日∞∞ 加口５５口口口［ ｊ舶仰口跏ｕｌＬ０ ４蛐０㈣Ⅲ０ ｊ ４４ ０００ ５２００ Ｏ０ ４２ ００。５１００ Ｏ０ 。 。。 母性—— ｉ翱事——尊叶开鹰…——机越捌 … 力 图２上扰０．１５ Ｈｚ（５０．００ Ｈ ＋５０．１５ Ｈｚ）ｚ￣ 波图 导Ｈ 室蜩毫勖 图４阶跃频率上扰时不泼图 ４．３跟踪电网频率试验 ■％ 辩 １。。。∞∞００∞ ５８￣０００ ５９＿Ｊ口∞ ５６ ０（３０ ５８００００ 跟踪电网频率试验目的是检查电网频率超过设 定的一次调频的频率死区时，机组的一次调频动作 ｊ ５４ ５７００ ｏｏ 。。。 。。 情况。由图５可知，在电网频率下降超过实测频率动 作死区０．０３２ Ｈｚ后，调速器能够及时响应电网频率 的变动，开启导叶，增加出力，发挥一次调频功能。 ３ｊ ５０ ０００ ５６００ ．一 ｊ４６ —ｍ ｊ ４２ｏ∞５１００∞ ４０ ０００ 。。 ８４（０ ７ ７ ）３ 呻－一机倒讳一导＂开度—一 …蝇 图３下扰０．１５ Ｈｚ（５０．００ Ｈｒ＋４９．８５ Ｈｚ）示波图 ４．２一次调频动作死区测试 一次调频动作死区测试方法与一次调频负荷响 图５跟踪电网频率试验示波图 应时间测定方法相同。从测试数据和波形来看，频率 上扰０．０３０ Ｈｚ和下扰０．０３２ Ｈｚ时，调速器均产生与 频率扰动方向一致的动作。即当人工频率死区设为 ０．０６％（０．０３ Ｈ ）时，调速器实测一次调频动作死区 ５结语 随着各个电网装机容量和用电负荷的迅速增 长，给电网的安全稳定运行带来了更多的风险。一次 调频功能能迅速缓解电网频率的剧烈波动，大大降 低电网运行风险。因此，各个电网陆续都要求本系统 并网运行机组投入一次调频功能。 为一０．０３２ ０．０３０ Ｈｚ，符合《规定》中机组一次调频 的频率死区控制在±０．０５ Ｈｚ以内的要求。频率阶跃 主鉴 鎏 嚣 惩 耋 。篡 盆月 主份前三 幂 萋舍 譬 蠡下誓雩 麓三 蓑 兰 桌霉 水位也随之快速上涨萎起７ ２峡１ 纽２１ 鐾 三峡电站 台机组发电出 不断增加，至 月 ｈ 日 时达剑ｊ议计出刀ｌ ｚｕ／々Ｋｗ’ ， ： ７，２６ 三鉴 善銎矗 亏 翟蚕 篓篆藿 强度检验，．也为进一步摸索三峡电站机组在高水位、大流量条件Ｆ的运仃规佯，检粒大型电 訾嫠 巳翌 殂 再毪州 品 薹 ； 蓦