1746-NI161二次调频原理

     二次调频主要是为了保证电网的频率维持在恒定值，属于动态调频。

    一次调频是有差调频，不能完全消除小网频率的偏差，为此，DEH系统设计了二次调频功能，当出现小网运行或快速减负荷（FCB）时，能迅速稳定电网周波。所谓二次调频过程是根据电网频率偏差，通过改变调频机组调速系统的给定值，将电网负荷变化转移到由调频机组来承担，使电网频率回到额定值。

    通常二次调频是由网调调度来实施的，电网调度人员通过人工或自动手段，控制调频机组调速系统给定值，完成二次调频过程。

    二次调频采用PID控制器，其设定点为额定转速3000r/min，反馈变量为机组实际转速。二次调频的输出与当然给定值的叠加，作为一次调频的给定值[4]。

    二次调频的原理图如图2。

图2 二次调频控制原理图

2 控制方案

2.1存在问题

    小网控制一次调频要求机组调速响应非常迅速，汽轮机在甩负荷过程中，每秒钟的转速飞升量能够达到200r以上，对于常规的DEH控制回路如图3所示，转速卡一般会有20ms的延时，DCS控制周期一般在200ms左右，输出卡和伺服卡的信号传递也会产生约50ms的延时，那么整个系统的控制时延在270ms左右，也就是说，会产生54r的转速飞升，过大的时延会严重降低小网调频控制品质。

图3 常规DEH的转速控制回路1746-NI161

    一次调频动作主要是由汽轮机侧完成，时间短，速度快，而汽轮机和锅炉的响应特性不同，锅炉的响应慢，锅炉的能量信号（表示汽机调节级压力，表示主蒸汽压力，表示主汽压力）随汽轮机阀门开度发生剧烈变化，同时会造成锅炉燃烧工况出现极大扰动，甚至导致锅炉灭火。

    另一方面，甩负荷后转速迅速飞升，达到原DEH系统中OPC动作的设定点103%，从而造成OPC在3090r/min时动作。OPC动作后，调门全部关闭，机组出力小于小网上的电负荷，汽机转速下降，OPC消失，调门打开，机组负荷又迅速上升，如此反复，使得小网频率反复震荡，*终可能导致小网崩溃[5]。

2.2锅炉侧控制方案1746-NI161

    针对小网运行时，一次调频会经常动作汽轮机阀门，导致锅炉主汽压力经常波动，同时主汽压力不稳定反过来又会影响一次调频的调节品质。文献[6]指出，一次调频特性在较高频段受主汽压力变化影响不大，而在低频段考虑主蒸汽压力变化后一次调频增益明显偏小，会出现一定时间之后一次调频出力回落、偏离理想设计性能。

    在锅炉侧，NT6000DCS系统设计如下控制方案。1746-NI161

（1）充分利用锅炉蓄热，消除机组一次调频对锅炉侧主汽压力等参数的影响。

（2）为了提高调频性能，引入CCS侧一次调频逻辑，自动调节主汽压力。

（3）在锅炉侧主控输入增加速率限制模块，减小由于汽轮机阀门开度过频变化引起的锅炉主控指令过快变化，同时要考虑对其他工况的影响。

（4）加强对主要参数的监控及调整，及时跟踪，当出现主汽压力等参数波动过大，超出设定限制，引入辅机故障减负荷(RB)逻辑。

1746-NI161