本發明屬于工程測量技術領域，特別是一種單元發電機組一次調頻功能實現方法。

背景技術：

隨著科學技術的發展，社會對電能質量的要求越來越高，這就要求并網發電機組不僅具備快速適應外界負荷變化的能力，還必須具備快速調整電網頻率的能力。汽輪發電機組調速系統根據電網頻率的變化自動改變調速汽門的開度,調節汽輪發電機組的功率以適應電網頻率波動的能力，即為一次調頻。所有并網運行的各臺發電機組的調速系統都具備一次調頻功能，共同承擔電網的一次調頻工作，電網才能快速消除頻率波動。新建的大容量單元發電機組或經過控制系統技術改造的單元發電機組其控制系統普遍采用數字電液調節系統，其一次調頻功能需要由數字電液調節系統組態編程實現，原先采用機械液壓調節控制技術的汽輪發電機組固有的一次調頻能力失去，由于不同的電調生產廠家在設計理念、實現方法上存在一些差異，造成汽輪發電機組一次調頻功能存在較多問題，甚至一些發電機組一次調頻功能長期不能正常投入，導致電網頻率波動時不能自動消除，存在一定的安全隱患。為此電監會要求電力技術監督部門強制對汽輪發電機組的一次調頻功能進行定期試驗驗證，以保證發電機組的一次調頻功能始終在正常投入狀態。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提出一種單元發電機組一次調頻功能實現方法。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種單元發電機組一次調頻功能實現方法，包括步驟如下：

(1)在單元發電機組的數字電液調節系統控制回路中，將發電機組的額定轉速值與機組的實際轉速值進行偏差計算，產生的轉速偏差信號再進行轉速不等率功-頻函數f1(x)計算變換成頻差-功率信號，然后將該頻差-功率信號經過函數f2(x)標幺處理，轉換成一次調頻功率-閥位增量指令；

(2)在單元發電機組協調控制系統的功率控制回路中，將發電機組協調控制系統接收的中調負荷指令或現場值班員發出的手動負荷指令經過速率限制、功率限幅處理，與轉速不等率功-頻函數f1(x)轉換后的頻差-功率信號疊加求和，產生單元發電機組的實際負荷指令信號， 然后再與機組的實際負荷反饋信號進行偏差運算，再經過比例-積分運算處理，產生機組負荷控制指令，再與函數f2(x)輸出的一次調頻功率-閥位增量指令疊加求和，形成電調綜合調門指令，調節單元發電機組的負荷，實現一次調頻功能。

而且，所述步驟(1)中轉速不等率功-頻函數f1(x)為分段函數，由6個坐標點(-150，-8％Pe)、(-14，-8％Pe)、(-2，0)、(2，0)、(14，8％Pe)、(150，8％Pe)擬合而成；其中，Pe為單元發電機組的額定功率，單位為MW；所述標幺處理函數f2(x)是一校正系數，函數f2(x)將轉速不等率功-頻函數f1(x)計算后輸出的頻差-功率信號轉換成一次調頻功率-閥位增量指令信號，取值在0.6～1.5之間。

而且，所述步驟(2)中速率限制模塊是將輸入的機組負荷指令信號的變化速率限制在機組額定負荷的0-2％范圍內；所述功率限幅模塊是將輸入信號的功率限制在機組額定負荷的50％-100％范圍內；所述比例-積分運算處理模塊的數學描述式是：式中Kp為比例放大系數，Ti為積分時間，單位為秒，S為拉普拉斯變換因子，無量綱，E(s)為比例-積分運算模塊的偏差輸入。

本發明的優點和積極效果是：

1、現役發電機組的一次調頻控制功能采取本發明實現后，經過多次聯調試驗和長期運行考核驗證，機組響應電網頻率變化的能力有效提高，既能保證機組一次調頻的響應速度，又保證機組參與一次調頻的持續性，同時可以保證機組的一次調頻功能始終在投入狀態。

2、本發明滿足機組一次調頻響應15秒內達到目標負荷的75％、30秒達到目標負荷90％及機組轉速不等率為4％～5％的技術指標要求，并且控制穩定，機組的主要技術指標均高于《汽輪機調節控制系統試驗導則》(DL/T711-1999)的要求，有效提高機組參加電網一次調頻的能力，電網的供電質量有了明顯的改善。

附圖說明

圖1是本發明方法的邏輯結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述：需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明并不限于具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其它實施方式，同樣屬于本發明保護的范圍。

一種單元發電機組一次調頻功能實現方法，如圖1所示，包括步驟如下：

(1)在單元發電機組的數字電液調節系統(DEH)控制回路中，一次調頻功能采取將頻差信號經轉速不等率功-頻函數轉換的信號疊加在汽輪機調速汽門指令處的方法實現。發電機組的額定轉速值(3000rpm)與機組的實際轉速值經過偏差計算，產生的轉速偏差信號經過轉速不等率功-頻函數f1(x)計算變換成頻差-功率信號，該信號經過函數f2(x)標幺處理轉換成一次調頻功率-閥位增量指令，其中所述轉速不等率功-頻函數f1(x)為分段函數由6個坐標點(-150，-8％Pe)、(-14，-8％Pe)、(-2，0)、(2，0)、(14，8％Pe)、(150，8％Pe)擬合而成，Pe為單元發電機組的額定功率，單位為(MW)；標幺處理函數f2(x)是一校正系數，將轉速不等率功-頻函數f1(x)計算后輸出的頻差-功率信號轉換成一次調頻功率-閥位增量指令信號，即根據單元發電機組調速系統的特性對功-頻函數f1(x)按照發電機組一次調頻的轉速不等率技術指標要求進行校正，一般需要通過試驗獲得，取值在0.6～1.5之間；

(2)在單元發電機組協調控制系統的功率控制回路中也要具備一次調頻功能，即一次調頻功能應由發電機組的協調控制系統和電調系統共同完成，以保證機組一次調頻的響應速度和機組參與一次調頻的持續性。發電機組協調控制系統接收的中調負荷指令或現場值班員發出的手動負荷指令經過速率限制、功率限幅處理，與頻差信號經轉速不等率功-頻函數f1(x)轉換后的一次調頻負荷增量信號疊加求和，產生單元發電機組的實際負荷指令信號，然后再與機組的實際負荷反饋信號進行偏差運算，再經過比例-積分(PI)運算處理，產生機組負荷控制指令，再與函數f2(x)輸出的一次調頻功率-閥位增量指令疊加求和，形成電調綜合調門指令，調節單元發電機組的負荷，實現其一次調頻功能。

其中，所述速率限制模塊是將輸入的機組負荷指令信號的變化速率限制在機組額定負荷的0-2％范圍內；所述功率限幅模塊是將輸入信號的功率限制在機組額定負荷的50％-100％范圍內，以保證機組的負荷變化在正常調整范圍內；所述比例-積分(PI)運算處理模塊的數學描述式是：式中Kp為比例放大系數，Ti為積分時間，單位為秒，S為拉普拉斯變換因子，無量綱，E(s)為比例-積分運算模塊的偏差輸入，公式中各參數可根據實際情況做適當調整。

(3)轉速不等率功-頻函數f1(x)的輸出同時至單元發電機組的電調控制系統和協調控制系統的功率控制回路中，由二者共同參與實現單元發電機組的一次調頻功能，以保證單元發電機組一次調頻功能的一致性和相互匹配實現，提高了完成的效果及保證電調側的一次調頻功能始終在投入狀態。