东北电网一次调频及电网频率动态特性测试试验方案.docx
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东北电网一次调频及电网频率动态特性测试试验方案
东北电网一次调频及电网频率动态特性测试试验方案
批准：
审核：
会签
制定：
东北电力调度通信中心
东北电力科学研究院
2009年9月
东北电网一次调频及电网频率动态特性
测试试验方案
一、前言
1、试验目的
1.1为进一步推进东北电网一次调频工作，掌握全网机组一次调频功能现状，检验三省一次调频工作的实际效果，以明确今后一次调频工作重点。
1.2测试实际电网频率动态特性，研究呼辽直流工程投产后直流系统事故情况下电网频率特性。
2、试验依据
2.1《东北电网发电机组一次调频调度管理暂行规定》
2.2《东北区域发电厂并网运行管理实施细则（试行）》
3、基本参数和技术指标定义
3.1一次调频
由于系统内机组跳闸或大用户发生跳闸时，电网频率发生瞬间变化，一般变化幅度较大，变化周期在10秒到1分钟之间，要求网上机组的负荷能够在允许的范围内快速地调整，以弥补网上的负荷缺口，保证电网频率稳定的过程，称为一次调频。
3.2调频死区
机组一次调频频率死区是指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区，为了在电网频率变化较小的情况下提高机组稳定性，一般在电调系统设置有频率死区。
3.3一次调频动态特性
一次调频特性是汽轮发电机组并网运行的基本特性之一，它是指电网负荷变化引起电网的频率发生变化后，机组在控制系统的作用下自动地增加（电网频率下降时）或减小（电网频率升高时）自身的功率，从而限制电网频率变化的特性。
3.4功率补偿量
功率补偿量（ΔP）是由机组速度变动率δ和转速偏差Δn等相关参数计算出来的，公式如下：
ΔP=P0/n0×（Δn－Δ）/δ
其中：
P0：
为机组额定容量；
n0：
为机组额定转速；
Δn：
为转速偏差（包含死区的机组转速与3000转之差），即:
Δn=n-3000；
Δ：
为转差死区；
（Δn－Δ）：
为刨除死区后能够贡献电量的实际转速偏差，以死区Δ=±2r/min为例，即：
当电网频率高（机组转速大于3000转/分）时（Δn－Δ）=n-3002;当电网频率低（机组转速小于3000转/分）时（Δn－Δ）=n-2998。
3.5速度变动率
速度变动率（δ）是指机组调节系统给定值不变的情况下，汽轮机由空负荷到满负荷的转速变化量与额定转速之比,通常以百分数形式表示，其计算公式为:
δ=（n1-n2）/n0×100%
式中：
n1：
汽轮机空负荷时的转速；
n2:
汽轮机满负荷时的转速；
n0：
汽轮机额定转速。
对速度变动率的解释如下:
汽轮机在正常运行时,当电网发生故障或汽轮发电机出口开关跳闸使汽轮机负荷甩到零,这时汽轮机的转速先升到一个最高值然后下降到一个稳定值,这种现象称为"动态飞升"。
转速上升的最高值由速度变动率决定,一般应为4～5%。
若汽轮机的额定转速为3000转/分,则动态飞升在120～150转/分之间。
速度变动率越大,转速上升越高,危险也越大。
3.6一次调频负荷响应滞后时间
一次调频负荷响应滞后时间是指运行机组从电网频率越过该机组一次调频的死区开始，到该机组的负荷开始变化所需的时间。
3.7一次调频负荷响应时间
一次调频负荷响应时间是指从电网频率越过该机组一次调频的死区开始，达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度90%的时间。
3.8一次调频负荷响应稳态时间
一次调频负荷响应稳态时间是指从电网频率越过该机组一次调频的死区开始，达到理论计算的一次调频幅度5%以内的时间。
4、技术指标
4.1一次调频负荷响应滞后时间
标准：
小于3s。
4.2一次调频的负荷调整幅度
机组负荷应在15s内达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度的90%。
4.3一次调频调整幅度的偏差
机组负荷在45s内一次调频幅度偏差应小于5%。
二、试验参与单位
东北网调、辽宁省调、吉林省调、黑龙江省调、东北电科院、吉林电科院、黑龙江电科院，以及所有有单机10万千瓦及以上容量机组运行中的统调电厂。
其中，调度部门需要参与的处室有调度处、系统处、自动化处。
三、试验组织安排
总指挥：
李泽宇
副总指挥：
高德宾、辽吉黑三省调主管领导
成员：
邵广惠、王肇光、李群、电科院专责人员、当值调度。
四、试验相关措施及要求
1、各单位要高度重视此次试验，成立相应组织机构。
试验正式实施前两天，各单位相关准备工作应完全就绪。
网调将在试验前一天对三省调及直调各发电厂进行逐一核实。
2、试验当日各单位相关领导及有关部门人员必须到位，以保证试验取得预期效果。
3、要求各单位自动化处、电厂远动通讯等专业部门积极配合，确保网省调CC-2000、PMU、频率采集系统及现场一次调频数据传输采集系统运行正常，以保证正确提供试验分析报告的相关数据。
4、要求并网运行中的各台10万千瓦及以上容量统调机组在试验前三天，将一次调频功能全部投入运行。
5、要求各拥有单机10万千瓦及以上容量机组的统调发电厂必须保证能够正常记录一次调频动作情况，并在试验后将有关记录数据上传至所辖调度部门。
6、对参与试验的机组要求按照以下方式存储一次调频相关数据：
6.1采用机组DCS控制系统的数据存储功能；
6.2在DCS数据库中组建一次调频数据实时和历史趋势组；
6.3要求数据采样周期为1秒，对具有历史数据存储死区设定的系统应合理设定，避免死区过大影响数据存储的精度；
6.4在趋势组中保存如下数据：
实际负荷、实际转速、DEH综合开度（流量）指令、调频转差、一次调频增量功率。
7、要求参与试验的机组按照以下要求提供保存的试验数据（试验工况下）：
7.1数据按照附件中的格式填写；
7.2曲线按照要求拷屏；
7.3所有数据和曲线要求提供电子版。
8、对并网机组提出以下要求：
8.1参与一次调频试验的机组要求机组负荷可以在额定负荷的75-100%变负荷运行，试验前负荷按照调度指令维持在额定负荷的80-85%之间运行，机组控制系统运行方式维持不变，一次调频死区设定为±2r/min；
8.2对未参与试验的机组要求在试验期间机组应维持调度下达的负荷（在试验期间最好机组按照以下方式运行：
炉跟机协调方式或DEH功率方式）。
五、试验中各有关单位任务
1、网调负责试验的统一指挥协调，负责直调发电厂一次调频功能的切实投入，负责直调发电厂一次调频动作采集数据的收集汇总。
2、各省调在网调的指挥下，负责所辖统调发电厂一次调频功能的切实投入，负责所辖统调发电厂一次调频动作采集数据的收集汇总，并上传至网调。
3、各拥有单机10万千瓦及以上容量机组的统调发电厂在所辖调度指挥下，负责将一次调频死区设定为±2r/min，负责运行机组一次调频功能的正确投入，负责采集记录一次调频动作数据，负责动作数据上传至所辖调度部门。
4、网省调和东北电科院、吉林电科院和黑龙江电科院负责一次调频动作情况的分析，并由东北电科院进行汇总后给出东北电网一次调频现状的结论。
六、试验方案
1、试验主要思路
本次试验分两次进行，第一部分，将一台30万千瓦水电机组进行打闸停机，系统频率将由50Hz降至49.90～49.88Hz左右，下降约0.1～0.12Hz；第二部分，将两台30万千瓦水电机组进行打闸停机，系统频率将由50Hz降至49.80～49.76Hz左右，下降约0.2～0.24Hz。
两次试验均大幅超过机组一次调频的人工死区2转（对应0.033Hz）。
全网机组不参与系统频率的调整，仅靠机组一次调频功能恢复频率，大约在60秒后，网调下令水电厂恢复正常频率。
2、试验时间的确定
试验时间选取在下午13:
00～15:
00之间，具体时间待定。
从全网发电曲线来看，每日只有13:
00～15:
00之间的曲线最为平滑，机组转速也较为稳定，是试验的最佳时段。
3、参与试验机组的确定
试验机组选定为白山两台30万千瓦机组。
4、频率测量点的选择
频率测量点共分三处：
浑河变220kV母线、白山厂220kV母线、哈尔滨中心变220kV母线。
5、试验的具体步骤
试验一：
白山厂单台30万千瓦机组打闸停机使系统频率降低约0.08Hz时，网内机组一次调频功能及电网动态特性测试。
（1）试验前两日，网调及各省调将具备条件的所辖机组一次调频功能全部按照规定投入运行，重点保证一次调频人工死区应在±2r/min，记录投入一次调频机组的详细名单，并确认现场一次调频数据传输采集系统运行正常。
（2）在试验前一日，对记录系统进行检测，将检测情况和记录曲线上报所辖调度，三省调将所辖机组上报至网调备案。
同时，网调、辽宁和黑龙江省调负责落实相关电科院频率测量点的准备工作，在试验前一日应准备就绪。
（3）试验开始前一小时，网调下令各省调及直调电厂尽可能将投入一次调频的机组出力稳定在额定出力的80%～85%之间。
（4）试验开始前15分钟，网调下令各省调将所有机组AGC功能全部退出运行，并暂时不调整省间ACE曲线，按照网调令调整全省总出力，并要求各省调通知所辖电厂未经调度命令不得擅自人为调整机组出力。
（即：
暂时取消关口调度）
（5）试验开始前15分钟，网调下令所有直调电厂将所有机组AGC功能全部退出运行，并逐一通知所有火电厂、水电厂、风电场未经调度命令不得擅自人为调整机组出力。
（除调频厂丰满电厂外）
（6）网调调整白山厂3台机运行，其中：
两台机带10万千瓦出力，一台机带30万千瓦出力。
（7）网调调整丰满厂及其他各水电厂开机方式，要求丰满厂全厂机组出力可增加裕度达到40万千瓦左右。
（8）网调指定丰满厂利用人工手段将系统频率尽可能地调整至50.00Hz（偏差在±0.01Hz之内）。
（9）网调通过电话会议系统通知三省调及直调电厂试验第一阶段白山厂单台30万千瓦机组准备打闸停机，确认无问题。
（10）网调下令丰满厂停止系统频率调整。
（11）网调进行倒计时，按照“10、9、8、7······2、1、打闸”的顺序发令，即当网调数完“1”后随即发令“打闸”。
白山厂听到网调发令“打闸”时，应立即将出力带30万千瓦的机组进行打闸停机。
（12）系统频率预计下降约0.1～0.12Hz，即由50.00Hz下降至49.90～49.88Hz左右。
（13）待白山机组打闸60秒后，网调下令丰满厂恢复系统频率至50.00Hz。
（14）网调通知三省调一次调频及电网频率动态特性测试第一次试验（频率降低0.08Hz）结束，并恢复关口调度，按计划正常调整省间ACE曲线。
（15）网调通知各直调发电厂一次调频及电网频率动态特性测试第一次试验（频率降低0.1～0.12Hz）结束，恢复正常调整。
（16）白山厂对打闸机组进行全面检查，无问题后汇报网调。
（17）各单位整理试验结果并报送网调。
试验二：
白山厂两台30万千瓦机组打闸停机，使系统频率降低约0.16Hz时，网内机组一次调频功能及电网动态特性测试。
试验步骤
（1）～（6）同试验一。
（7）网调调整白山厂3台机运行，其中一台机带10万千瓦出力，另两台机分别带30万千瓦出力。
（8）网调调整丰满厂及其他各水电厂开机方式，要求丰满厂全厂机组出力可增加裕度达到70万千瓦左右。
（9）网调指定丰满厂利用人工手段将系统频率尽可能地调整至50.00Hz（偏差在±0.01Hz之内）。
（10）网调通过电话会议系统通知三省调及直调电厂试验第二阶段白山厂2台30万千瓦机组准备打闸停机，确认无问题。
（11）网调下令丰满厂停止系统频率调整。
（12）网调进行倒计时，按照“10、9、8、7······2、1、打闸”的顺序发令，即当网调数完“1”后随即发令“打闸”。
白山厂听到网调发令“打闸”时，应立即将2台出力带30万千瓦的机组一并进行打闸停机。
（13）系统频率预计下降约0.2～0.24Hz，即由50.00Hz下降至49.80～49.76Hz左右。
（14）待白山机组打闸60秒后，网调下令丰满厂恢复系统频率至50.00Hz。
（15）网调通知三省调一次调频及电网频率动态特性测试第二次试验（频率降低0.2～0.24Hz）结束，并恢复关口调度，按计划正常调整省间ACE曲线。
（16）网调通知各直调发电厂一次调频及电网频率动态特性测试第二次试验（频率降低0.2～0.24Hz）结束，恢复正常调整。
（17）各单位整理试验结果并报送网调。
（18）白山厂对打闸机组进行全面检查，无问题后汇报网调。
6、试验注意事项
（1）网省调在试验准备过程中调整电源出力时应保证参与试验的机组有足够的一次调频调整空间。
（2）试验期间应保证丰满厂预留充足的旋转备用，并保证白山厂、丰满厂机组低频自启动装置按规定正常投入，确保试验同时电网发生电源事故时能够迅速恢复系统频率。
（3）试验过程中，若系统发生事故，应立即汇报网调及有关领导并停止试验，进行事故处理。
7、试验后的主要工作：
（1）试验后，各省调应在5天内将所辖机组一次调频动作采集记录数据，以及一次调频试验报告上报至网调调度处。
（2）试验后，各直调发电厂应在2天内将相应机组一次调频动作采集数据记录上报至网调调度处。
（3）试验后，东北电科院应在10天内完成全网一次调频试验报告的汇总工作，并形成全网一次调频试验正式报告上报至网调调度处。
（4）试验后，网调调度处应在2天内将试验期间频率采集系统记录的电网频率变化数据提供给系统处分析。
（5）网省调度及电科院负责进行分析、总结，并形成全网一次调频试验报告。
试验报告要详细说明全网一次调频的现状和现有能力，并明确今后的工作方向和重点。
附件：
《一次调频试验数据统计表》
附件：
一次调频试验数据统计表
（每台机组填写一份）
发电厂名称：
机组号：
试验开始时间：
试验结束时间：
1机组基本数据
机组容量
300MW
机组类型
直吹燃煤汽包炉抽汽供热机组
汽轮机调速器类型
数字电液型调速系统
机组运行方式
炉跟机协调方式
注：
以上数据为举例
2一次调频设定数据
设定数据
设定值
标准值
死区
±0.033Hz（±2r/min）
最大调整负荷限幅
根据机组容量确定
速度变动率
4～5%
3试验开始前和结束后的机组主要参数
试验前的数值
试验后的数值
机组负荷
机组转速
机前压力
主汽温度
4一次调频试验数据收集
要求对趋势曲线按照以下方式拷屏获取（在每张曲线上，要求显示相应时刻的数据值）：
1.从调度发出机组跳闸开始（定义为0时刻），拷屏记录下该时刻下的一次调频趋势曲线，曲线上应显示该时刻的所有数据值。
2.从调度发出机组跳闸开始15秒后，拷屏记录下该时刻下的一次调频趋势曲线，曲线上应显示该时刻的所有数据值。
3.从调度发出机组跳闸开始30秒后，拷屏记录下该时刻下的一次调频趋势曲线，曲线上应显示该时刻的所有数据值。
4.从调度发出机组跳闸开始45秒后，拷屏记录下该时刻下的一次调频趋势曲线，曲线上应显示该时刻的所有数据值。
5.从调度发出机组跳闸开始60秒后，拷屏记录下该时刻下的一次调频趋势曲线，曲线上应显示该时刻的所有数据值。
6.从调度发出机组跳闸开始75秒后，拷屏记录下该时刻下的一次调频趋势曲线，曲线上应显示该时刻的所有数据值。
7.从调度发出机组跳闸开始90秒后，拷屏记录下该时刻下的一次调频趋势曲线，曲线上应显示该时刻的所有数据值。
8.将记录曲线中的数据填入下面汇总表
时间
（秒）
负荷
（MW）
转速
（r/min）
转差
（r/min）
调频增量
（MW）
阀位指令
%
0
15
30
45
60
75
90
一次调频试验数据汇总表
注：
要求将统计表和试验曲线一起上报
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