针对印尼电网-发电机功率信号波动对DEH功率控制影响的逻辑优化建议

针对印尼电网-发电机功率信号波动对DEH功率控制影响的逻辑优化建议

张凯

神华国华（印尼）爪哇电厂   印尼

【摘 要】：在电力生产中安全是首要条件,在电力生产管理中需要健全安全生产制度,落实岗位责任制，树正气。不断提升素养。有效提升电力安全生产管理水平.本文主要介绍了关于主要管理者的安全管理的思考和违章的成因分析，安全管控的主要因素。

【关键词】：DEH 发电机 逻辑

一、一次调频的性能指标的基本概念

在电网实际运行中，当电量消耗与电量供给不匹配时，即可引起电网频率出现变化较小、变动周期较短的微小分量，这种频率扰动主要靠汽轮发电机组本身的调节系统直接自动调整汽轮机调门完成电网负荷补偿，修正电网频率的波动，这个过程即为发电机组的一次调频。

发电机组汽轮机电液控制系统即DEH系统中一次调频功能通常是将汽轮机转速与额定转速的差值直接转化为功率信号补偿或流量补偿，控制结构原理图如图1所示。

在我国电网额定频率为50Hz，汽轮机额定转速为3000rpm，额定频率与实际频率差值(有时额定转速与汽轮机实际转速的差值代替频率差值)经函数变换后生成一次调频补偿因子，一次调频功能投入，直接与功率或流量信号叠加，控制汽轮机的调门开度，一次调频切除时，调频补偿因子系数为零，不参与系统控制。

1、基本技术要求

发电机组的一次调频指标主要包括：不等率、调频死区、快速性、补偿幅度、稳定时间等。不同区域的电网公司对各个技术指标要求也不尽相同。下面以国家电网公司2011年下发的《火力发电机组一次调频试验导则》中的具体要求为例，说明各个技术指标的具体要求。

1)转速不等率：

火电机组转速不等率应为4%～5%，该技术指标不计算调频死区影响部分。该指标一般作为逻辑组态参考应用，机组实际不等率需根据一次调频实际动作进行动态计算。

2) 调频死区：

机组参与一次调频死区应不大于|±0.033| Hz 或|±2| r/min。

3)快速性：

机组参与一次调频的响应时间应小于3s。燃煤机组达到75%目标负荷的时间应不大于15s，达到90%目标负荷的时间应不大于30s。对于高压油电液调节机组响应时间一般在1-2s。电网频率波动越频，该技术指标越重要。

4)稳定时间：

机组参与一次调频的稳定时间应小于1min。该技术指标对于发电机组及电网稳定运行都十分重要。

5)补偿幅度：

机组参与一次调频的调频负荷变化幅度不应设置下限;一次调频的调频负荷变化幅度上限可以加以限制，但限制幅度不应过小，规定如下：

a) 250MW>Po 的火电机组，限制幅度≥10%Po;

b) 350MW≥Po≥250MW 的火电机组，限制幅度≥8% Po;

c) 500MW≥Po>350MW 的火电机组，限制幅度≥7% Po;

d) Po>500MW 的火电机组，限制幅度≥6%Po。

另外，额定负荷运行的机组，应参与一次调频，增负荷方向最大调频负荷增量幅度不小于5%Po。

2 火力发电机组一次调频运行中主要问题及原因分析

一次调频的性能指标直接影响发电机组的涉网调频贡献能力，对电网的稳定运行起到十分重要的作用。

但在机组实际运行过程中，由于运行工况、现场设备等原因，机组一次调频功能往往受到较大影响，下面简单列举一下，常见的一次调频存在问题

1)一次调频响应时间过长

个别机组在一次调频试验时，负荷响应大于技术要求的 3s 开始动作，有的甚至长达 5-10s开始响应调频指令，这类机组一次调频的性能对电网调频一般起不到正常的补偿作用，反而可能引起反向补偿。

由于现在机组 DCS 和 DEH 系统的运行周期为 ms 级运算，一次调频指令产生的延时一般可以忽略不计，整个控制系统的延迟主要由信号的传递通道延迟或现场执行机构的物理延迟引起。

如因信号传递通道引起，一般修改应在DEH设备厂家的同意情况下，指导进行修改调整;如因现场执行机构的物理延迟则需要同其他专业协调解决。

2)逻辑组态中投入范围设置不合理

投入条件设置不恰当，如某330MW机组，目的实现一次调频在 180MW---330MW 区间投入，调频补偿负荷额定设置为-26.4MW---+26.4MW，超出范围自动退出一次调频功能该投入范围功能块逻辑组态，利用 ALM 功能块，当输入机组负荷超出设定高低限时，输出值为0，一次调频投入条件自动切除调频投入，保证了机组生产过程中负荷超出180MW---330MW区间一次调频自动退出，但是在两个限幅点左右，如在183MW负荷点，机组一次调频减 4MW 负荷时，机组负荷小于180MW，调频退出瞬间，机组负荷指令又增大，机组升负荷大于180MW，调频又投入，调频指令起作用，机组又减负荷，如此反复，出现一次调频频繁投入退出。类似于此类组态设置的调频投入方式，在限幅点往往会引起机组负荷频繁晃动，影响机组安全运行。

二、印尼爪哇DEH功率信号处理

1、功率信号测量：电气侧3个功率变送器每个输出两个模拟量信号，DEH侧3个发电机功率信号分别取自发电机有功功率4-20mA 变送器（型号：FPWT-201），在DEH BTC控制柜分别进入三块不同的专用卡件TP800，DCS侧同样取自发电机功率变送器。

2、DEH功率信号处理：

（1）当两个或者三个测点正常时，三个功率信号两两取大后再去小值（中间值）。

（2）当两个测点故障时（品质判断只有通道故障、无偏差大故障），选择正常的功率值。

（3）当三个测点故障时（品质判断只有通道故障、无偏差大故障），一个是保持当前值，另一个是选择“0”，两种方式可选择（默认为0，可修改为当前值）。

三、《印尼电网波动对爪哇机组安全运行影响分析》-完善DEH逻辑

1. 完善DEH 逻辑：发电机功率与功率设定值偏差（绝对值）＞50MW，延时3S，自动将机组运行方式切为TF 方式（DEH 画面将“限压方式”切为“初压方式”），当人为确认各系统参数恢复正常后，手动切回协调方式（DEH 画面将“初压方式”切回“限压方式”）。

存在问题：DEH初压切限压模式，有两种自动方式。一是通过DEH逻辑判断，由初压模式切至限压模式，联锁CCS切至TF方式，可增加发电机功率与功率设定值偏差＞50MW，DEH侧3个发电机功率信号偏差大20MW或者故障逻辑（延时）；二是通过CCS逻辑判断，CCS切至TF方式，联锁DEH初压模式切至限压模式，CCS侧3个发电机功率信号两个及以上故障时（包括两两偏差大20MW,已经有），功率控制器的给定值与实际值偏差＞50MW。因为DCS与DEH侧的各3个发电机功率信号是同源的，应该每三个偏差大或者故障均应向安全方向动作。

2. 完善DEH 逻辑：在高调门闭环控制回路，调门指令增加1-2 秒的滤波或延时，避免电网瞬间波动时，调门瞬间波动。

存在问题：在高调门闭环控制回路，调门指令增加1-2 秒的滤波或延时，坚决不可取，DEH调门指令不可增加滤波延时。当机组发生甩负荷、FCB时，调门不能迅速关闭，将导致汽机超速、机组跳闸。

四、个人针对发电机功率信号波动导致DEH控制异常的DEH逻辑改进

1、当DEH侧3个发电机功率信号两个及以上故障时（包括两两偏差大20MW），功率控制器的给定值与实际值偏差大（50MW）且汽轮机转速在2970-3030之间，DEH自动切初压控制，联锁CCS控制切TF方式。

当CCS侧3个发电机功率信号两个及以上故障时（包括两两偏差大20MW,已经有），功率控制器的给定值与实际值偏差大（50MW），CCS控制切TF方式，联锁DEH自动切初压控制。

2、电气功率变送器无法增加滤波环节，建议DEH负荷控制器PID的功率测量值增加一阶惯性环节（2-3s），防止功率信号抖动时负荷PID输出产生扰动。

参考文献

[1]神华国华（印尼）爪哇电厂运行规程  

[2]神华国华（印尼）爪哇电厂检修规程

作者简介

张凯（1985.08- ），男 ， 神华国华（印尼）爪哇电厂集控主值。