数据实时性和同源性对一次调频的影响

摘要：随着电网频率稳定性越来越被重视，华北电网开展了负荷偏差控制，要求AGC机组需根据网调的指令和电网的频率参与调峰、调频。本文结合唐山开滦东方发电有限责任公司（以下简称东方公司）的具体情况，提出了对参与调频的数据进行优化管理，实现一次调频的时效性。

关键词：一次调频 数据　同源 优化

一、一次调频系统组成

东方公司采用了DCS机组控制系统，配置了顺序控制系统（SCS），汽机DEH系统，机炉协调控制(CCS)系统，在CCS系统和DEH系统中都进行了“一次调频”的逻辑组态，随机组运行时投入。配置了自动调度(AGC)系统，参与电网的调峰、调频。

二、问题提出

自2009年4月份投入运行以来，东方公司一次调频多次受到考核，2010年考核费用累计达251.37万元。

调用远动工作站和机组控制系统---DCS系统一次调频的数据和图像分析发现：（1）当一次调频动作调整的频率变化较小时，由远动工作站输出的功率几乎不变，呈一直线。（2）调整频率变化较大时，有功功率呈阶跃变化。

由此判断：在一次调频过程中，由一次调频动作而引起频率变化与功率变化并不实时对应，功率变化存在着死区。

三、东方公司一次调频的实现

（一）逻辑组态表达式如下

如果Hz＞50+0.033，则Bias=(50+0.033-Hz)×Gain；

如果Hz＜50-0.033，则Bias=(50-0.033-Hz)×Gain；

如果Bias＞r_hi，则Bias＝r_hi；

如果Bias＜r_lo，则Bias＝r_ lo；

其中Gain＝52.94；0.033为机组参与一次调频的死区。

物理意义：当（Bias）＜ 0时，一次调频系统判断电网频率高，要求机组降负荷关调门；当（Bias）＞0时，一次调频系统判断电网频率低，要求机组升负荷开调门。r_hi为一次调频高限制值；r_lo为一次调频高限制值。

（二）引入数据及依据

1、一次调频的转速死区：3000±2 r/min。

根据华北电网《华北电网发电机组一次调频运行管理规定》（调〔2006〕28号）文，火电机组一次调频死区不大于±2 r/min。

2、调频死区：0.033 Hz。

根据华北电网《华北电网发电机组一次调频运行管理规定》（调〔2006〕28号）文要求：火电机组一次调频死区不大于±2 r/min，即±2/3000×50＝±0.033Hz。

3、频率与功率的比例系数：Gain＝52.94。

根据华北电网《华北电网发电机组一次调频运行管理规定》（调〔2006〕28号）文要求：机组调速系统的速度变动率，火电机组速度变动率一般为4%～5%，本公司速度变动率取5%，135/(5%×3000)＝0.9MW/rpm，即（50HZ/3000 rpm = 0.017Hz/ rpm）0.017Hz对应0.9MW，得出频差1Hz对应52.94MW，频率与功率的比例系数为52.94 MW。

四、性能分析

（一）特征数据采集

通过DCS系统，提取了一次调频动作的数据(说明：事件发生时电网频率偏低时间长达7～8分钟）。

（二）数据分析

如表显示，汽轮机转速偏离死区范围最小值0.25（2998-2997.75）～1.5（2998-2996.5）r/min，根据逻辑运算关系，一次调频调整的负荷变化理论上应该在0.225MW～1.35MW的范围。表1中显示负荷最低为99.4896MW，最高为100.551MW，变化量为1.0614MW，在理论计算值0.225～1.35MW以内，证明一次调频有效。

说明当转速和频率的变化偏离死区时，一次调频动作有效，数据变化趋势与理论分析一致，但是存在偏差。

既然东方公司一次调频功能正常，考虑到从数据源展开分析。

五、数据源分析

（一）一次调频指令与反馈数据流向

一次调频指令经PMU系统进入DCS系统，DCS系统进行逻辑判断发出一次调频指令，一次调频动作后，动作信号、转速信号通过PMU系统反馈至电网公司，功率信号经远动工作站传入电网公司，电网公司依据控制性能标准评价一次调频是否合格。

指令信号进入DCS控制系统与反馈输出信号都是4---20ma的实时信号，而DCS系统一次调频功能正常，据此判断：存在问题可能是功率数据的问题。

（二）功率数据采集、应用和输出方式

1、机组测控装置采集实时运行参数：电流(0～5A)、电压数据(０～110V)，经过装置CPU处理运算，得到机组运行功率（通讯量），经变送器将通讯信号转化成4～20ma的直流信号，送至DEH系统，参与机组运行控制与一次调频。调频后的功率数据按照测控装置设置的输出方式----以满足变化量的方式输出至远动工作站，上传至华北电网。

2、测控装置设置的输出方式

为了防止远动系统通讯通道堵塞，消减网络通讯量，系统设置测控装置的压缩因子a，当数据满足变化量以后，进行释放进入计算机网络系统总线，上传至远动工作站。

由此可见，因为压缩因子a的存在，上传的并不是机组功率的实时数据，当变化量小于a时，功率并不输出。对照表1测量数据，尽管DCS系统显示功率随频率有变化，但是变化率小于a即2%，功率并没有不输出。由此可见，当一次调频动作幅度小，影响的功率较小时（小于a），虽然机组参与一次调频有效，但显示的功率变化趋势仍为一直线，其物理意义：机组没有参与调频。

六、结论

由于压缩因子的存在，远动工作站上传的功率与一次调频系统实现的功率并不同源，因而不能客观地反应一次调频动作的效果。

参考文献：

[1]谢希仁.计算机网络.电子工业出版社，2003

[2]东方发电有限责任公司一次调频实验报告.黑龙江电力科学研究院.2009年1月