摘 要：频率质量是电力系统运行的重要指标之一，发电机组的一次调频性能对维持电网频率稳定至关重要，本文通过对一次调频功能的实现策略及影响因素进行分析研究，提出一种一次调频控制优化措施，使用PMU频率代替原有转速，通过现场试验及试验数据分析，对该方法进行了验证。
关键词： PMU频率；品质判断；控制优化
引言
近年来新疆范围内新能源发展迅猛，风电、光伏等新能源大规模并网，火电机组负荷明显压缩；同时新疆电网网架结构快速变化发展，形成了特高压交直流混联系统。网架结构薄弱以及电网电压等级差大，电网安全稳定运行压力巨大，此种情况下对网内机组一次调频性能提出更高要求。
1、频率控制的基本方法
供电频率的稳定性和准确性，是供电质量的重要指标。为了使供电频率稳定，电网调度部门需要时刻维持网内发电负荷与用电负荷相等。但在实际生产过程中，用电负荷会随生产生活的需要不断变化，发电负荷也会随工况过程变化，因此电网发电负荷和用电负荷的平衡随时都会被打破，从而引起供电频率变化。为了将电网频率控制在规定的范围内，目前采用一次、二次、三次调频相结合的方式来调整发电机组的发电负荷，使发电负荷与用电负荷相匹配，达到两者动态平衡。一次调频是指电网频率发生变化时，发电机组通过转速反馈调节系统自动根据实际转速偏离额定值的程度来改变发电负荷，从而补偿电网频率变化。利用机组实际转速与额定转速差经调频折线转化为调频量直接作用于汽机调门开度实现机组一次调频功能是目前的基本方式，为提高机组一次调频性能，一些机组在此基础上引入压力补偿系数，对调频量进行压力修正；一些机组引入调门开度修正系数，对调频量进行开度修正。这些方法都起到了一定作用，但随着电网要求越来越高，考核力度越来越大，这些方法已不能完全满足电网对机组一次调频考核性能的要求。
2、一次调频优化措施
在机组控制系统中引入PMU频率，并经过品质判断，用基准频率（50Hz）直接减去PMU频率，将差值放大60倍后作为一次调频用转速差，利用PMU频率代替转速提高机组一次调频响应精度的方法，能有效提高机组一次调频性能。
原有利用转速差实现机组一次调频功能的方法中，转速信号来自DEH转速卡，由于DEH的转速卡的量程为0～10000转，但转速卡只有千分之一的精度，测量精度较差，导致转速偏差较大，不能准确满足机组一次调频性能要求。
PMU频率信号精度较高，可达到0.001Hz的采样精度，这可以为提高机组一次调频响应精度提供关键的支持。且PMU频率信号能够与调控中心一次调频考核信号完全同步，即二者的时间标签完全一致，使机组一次调频响应能力更加及时准确，同时PMU本身对电网谐波具有很强的抗干扰，使得机组的一次调频性能不受电网谐波的影响，有效提高了机组一次调频响应精度和一次调频考核合格率。
图1 一次调频优化逻辑图
3、现场实际应用
在某330MW机组控制组态中以上图方式修改DEH侧一次调频功能逻辑，机组各项参数运行稳定且PMU频率信号无异常后，投入机组一次调频功能。现场实测PMU频率49. 916Hz且信号正常，PMU频率与基准频率差值为0.084 Hz，放大60倍后为5.04，此时机组实际转速为2995.2转与额定转速差为4.8转，放大后的频率差值与转速差值进行比较，偏差为0.24转未超过±3rpm的限值；现场实测PMU频率50.136Hz且信号正常，PMU频率与基准频率差值为-0.136 Hz，放大60倍后为-8.16，此时机组实际转速为3007.5转与额定转速差为-7.5转，放大后的频率差值与转速差值进行比较，偏差为-0.66转未超过±3rpm的限值。将放大后的频率差值作为一次调频用转速，机组一次调频功能响应正常，性能达标且响应更精准。
4、总结
试验证明利用PMU频率代替转速差实现机组一次调频功能，可以有效提高机组一次调频响应精度和一次调频考核合格率，在实际使用中需设置品质判断、差值偏差大自动切换等功能，避免因PMU频率信号非正常变化引起机组负荷的扰动，同时在实际应用中，可增加不同的控制策略，来满足不同情况的需求。
参考文献
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