一起功率振荡的原因分析和控制措施

2015-03-31诸葛杰

大众科技 2015年5期

诸葛杰

（茂名臻能热电有限公司，广东茂名 525011）

电力系统低频振荡是指系统中发电机功角、联络线上的潮流、节点电压等发生等幅或增幅形式的振荡，频率一般在0.2～2.5Hz之间。引发振荡的原因为电厂电源功率波动所致，其振荡功率成为了系统的强迫扰动源，从而能引发电网的主要联络线出现强迫振荡。为防止机组功率振荡，南方电网总调编制了《南方电网并网运行机组防止功率振荡运行管理规定（试行）》，规定中要求各电厂加强运行监视，严防机组振荡，一旦发现单机功率波动频率在0.1～3Hz以内，阻尼比小于3%且振幅超过40MW时，应立即上报直属调度机构。

1 背景介绍

广东某电厂某机组为600MW国产超临界燃煤发电机组。三大主机设备由东方集团股份有限公司三大动力设备厂提供。DCS与DEH均为爱默生公司的OVATION系统，168满负荷试运前已完成调速系统建模及参数实测试验、一次调频试验、自动发电（AGC）试验、CCS调试及投运试验、MCS调试及投运试验等各项涉网及调速系统的试验，设置控制回路参数时考虑了一次调频、AGC调节速率、DEH阀门调节裕量与机组稳定性之间的协调，保证了各参数取值的合理性。

机组2013年12月投入商业运营后，总体运行稳定，但偶尔会出现功率小幅振荡的现象，如2014年2月10日8：16:和10:31发生了2次波动幅度在10MW以上，频率为1.16左右的波动，时间分别为51秒和18秒，虽然功率的振幅较小，持续时间短，尚未到达南方电网对功率振荡的考核条件，但为保证机组及电网的安全运行，需要及时整改。

2 原因分析

热控检修人员通过现场检查和分析DCS的历史曲线，确定2014年2月10日上午机组在AGC控制方式下，并未发生有升降负荷过程，未有各项试验，高调门的LVDT反馈未有松动现象。但在观察汽轮机转速和高压调门指令时发现转速和调门指令都发生了波动，且与功率振荡频率相吻合。综上所述，可确定该机组发生功率低频振荡的主要原因不是外部设备，而是由控制逻辑内由一次调频引起的负荷调节控制品质不好导致。

南方电网发布的《南方区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》和《南方区域发电厂并网运行管理实施细则》中规定，一次调频为基本辅助服务，即发电厂必须提供的服务，基本辅助服务不予补偿且需接受相应的考核。细则中规定一次调频实际动作积分电量/理论动作积分电量<50%判为不合格，很多电厂为了提高一次调频的合格率，采用了提高DEH一次调频响应速率，降低转速不等率，提高转速（频率）的精度，抑制机组负荷与一次调频作用相反等措施来满足一次调频期间的积分电量要求。也许正是某个增强一次调频的措施中不适当的扩大了其作用，使系统稳定裕度较差，导致了发电机功率在某些一次调频动作期间的振荡。

检修人员分析确定，在机组功率振荡之初，机组的转速在超过一次调频的动作死区后（2r/min），高压调门迅速响应动作，发电机功率随之变化，但转速在功率变化之后立即恢复至死区内，导致高压调门恢复原值，发电机功率又随之变化，如此反复。

检修人员分析后还发现，同一厂内同一时段的其它机组的转速比较平稳，并未出现转速振荡的情况。由此可认为，此时汽轮机的转速在调门的振荡下出现了波动，已不能等同于电网的频率了，而用此时的转速来参与一次调频导致了功率振荡的后果。

3 整改措施和建议

（1）综合各种现象观察，可认为是一次调频的动作太灵敏导致了高调门的振荡，而高调门的振荡则导致了转速的振荡，转速的振荡又扩大了高调门和发电机功率振荡，故降低一次调频的动作的灵敏度，可以消除因一次调频动作引起的功率振荡。

（2）南方电网在两个《细则》中规定，统计一次调频评价记录，其判断条件包括：电网频率过动作死区（0.033Hz ，2r/min）；持续时间超规定过动作延时（10s）；中间的频率峰值超过评价门槛（0.05Hz，3r/min）。从中可以看出，电网只对持续时间超过 10s的一次调频进行评价，故电厂对持续时间很短的一次调频进行滤波是可行的。

（3）原逻辑对一次调频的动作输出未设限定，即转速超出死区后，其调频量直接反应到高压调门的开度指令上去，后在一次调频的动作后的调频量输出增加了一个0.2/s速率限制，用该速率限制来降低高调门指令的突变。

（4）如速率限制模块未能到达效果，可将目前的频率表更换为更高精度的表计，用高精度的频率信号来替代转速作为一次调频控制条件。或对汽轮机调门的特性相关参数进行检查，测试出DEH阀门流量特性修正曲线，用以替代厂家提供的原始曲线。