水力发电厂机组一次调频性能试验大纲

水力发电厂

机组一次调频性能试验大纲

（修订稿）

四川省电力公司调度中心

四川电力试验研究院

2006年2月

1、试验目的及依据

为保证电网及发电机组安全运行，充分发挥发电机组一次调频能力，使并网运行机组随时适应电网负荷和频率的变化，提高电能质量及电网频率的控制水平。依照《华中电网发电机组一次调频运行管理规定（试行）》和《四川电网发电机组一次调频运行管理规定（试行）》（以下简称为《规定》）的要求，并根据《DL/T496-2001水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》等相关标准，通过对水电厂机组进行一次调频试验以检验机组一次调频功能，在确保机组安全稳定运行的情况下，测试并确定一组一次调频运行参数以满足一次调频性能要求。根据试验的情况及时投入机组的一次调频功能,对尚不能达到一次调频性能要求的机组调速器提出相关参数调整和技术改造建议，并重新组织试验。

2、技术指标

在《规定》中所要求的一次调频试验机组应该达到的、需要通过现场试验进行验证的技术指标如下：

1）机组一次调频的频率死区控制在±0.05Hz以内；

2）机组的永态转差率不大于4％；

3）最大调整负荷限幅：为确保一次调频投入后机组的安全运行，暂定一次调频的最大调整负荷限制幅度为机组额定负荷的±10％；

4）机组调速器转速死区小于0.04％;

5）响应行为

(1)额定水头在50米及以上的水电机组，其一次调频负荷响应滞后时间应小于4s；额定水头在50米以下的水电机组，其一次调频负荷响应滞后时间应小于8s；

(2)当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组一次调频的负荷调整幅度应在15s内达到一次调频的最大负荷调整幅度的90％；

(3)在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内，机组实际出力与机组响应目标偏差的平均值应在机组额定有功出力的±5%以内。

3、试验机组及调速器参数

1）一次调频试验的机组参数

机组号：

水轮机型号：

发电机型号：

额定功率：

额定转速：

额定水头：

投用负荷范围（避开振动区）：

制造厂家：

投运时间：

2）调速器系统参数

调速器号：

电气柜型号：

机械柜型号：

负载PID参数：

制造厂家：

投运时间：

4、试验准备及试验条件

1）试验准备

（1）现场试验的组织

在进行一次调频试验前,电厂应明确本单位的一次调频工作负责部门和指定负责人，并与调速器制造厂家、四川电力试验研究院以及四川省电力调度中心进行沟通协调，共同做好一次调频试验前的准备工作。（2）制定一次调频试验方案

试验前必须在本试验大纲的基础上拟定《机组一次调频试验方案》。它主要包括调速器、计算机监控系统、微机保护系统的修改方案、试验的详细步骤、试验过程中的安全措施等。

（3）技术资料的准备

参与试验的各方应提供以下与一次调频试验相关的技术资料，并相互交流学习：《规定》、《调速器系统用户手册及试验报告》、本试验大纲及其编制的试验方案等。

（4）试验仪器设备

本试验主要的试验仪器为“TG2000 系列水轮机调速器测试系统”（以下简称“TG2000测试仪”），它包含一台测试仪和一台装有测试系统软件的便携式计算机及相关的信号变送器。该仪器经四川电力试验研究院检测，在50Hz±0.05Hz频率范围内，其精度为0.0008Hz(用于校验调速器的转速死区)；在50Hz±0.25Hz频率范围内，其精度为0.0023Hz。（检测报告编号：川电低频字第2005014号）。

本次机组一次调频试验中主要用到了“TG2000测试仪”的信号发生器功能模块，测试仪可输出缓变和阶跃的频率信号，并能够对采集到的电网频率、机组有功功率、导叶开度（或接力器行程）等信号进行实

时录波、保存，以便此后的分析、计算。

2）试验条件

（1）对于新投产运行机组，根据《水轮发电机组启动试验规程（DL/T 507-2002）》，已完成水轮发电机组新机投运各项工作，具备并入电力系统的条件。

（2）正常运行的水力发电机组各系统及设备工作正常，具备开机带额定负荷运行的条件，范围包括：引水系统、水轮机、调速系统、计算机监控系统、微机保护系统、水轮发电机、励磁系统、油气水系统、电气一次设备、电气二次系统及回路、消防系统及设备。

（3）调速器、计算机监控系统、微机保护系统已按照《规定》和试验实施方案对相关程序、参数以及硬件设备修改完毕，并对原程序和参数进行了可靠备份。

（4）TG2000 系列水轮机调速器测试系统已经过检定，并在有效期内；（5）送到一次调频试验记录仪器的机组有功功率、导叶开度（或接力器行程）及电网频率信号已经过检定（测量装置、仪器在有效期内使用），信号准确可靠并满足精度要求（为统一标准，有功功率和导叶开度的模拟量输入应尽可能地采用4～20mA电流信号）。

（6）试验方案已经过各方认真讨论研究，上报四川省电力调试中心，并得到批准。

5、试验内容及步骤

1）调速器切至手动运行方式，TG2000测试系统输入信号（有功功率、导叶开度）及输出信号（频率）接入调速器机频输入端，完成接线后经检查无误时，把试验仪器输出的频率信号整定为50Hz并送入调速器，

检查无误后，将调速器切至自动运行方式；

2）对TG2000测试系统输入信号（有功功率、导叶开度）进行真机率定；

3）采用TG2000测试系统经检定校验合格的精密信号源，对调速器测频回路进行校准，使其误差在0.005Hz内；

4）用阶跃频率信号法校验调速器的转速死区

把试验仪器整定输出的频率信号为50Hz，并接入调速器的机频信号输入端，于额定频率基础上每步0.01Hz（或0.005Hz）施加正（或负）的阶跃频率偏差信号，并逐一录波；直到接力器（或有功功率）开始产生与此信号对应的改变，此时的频率偏差信号减去设定的人工死区后代入以下计算公式即得到实际的转速死区。

5）模拟网频信号现场试验

首先让机组带一定负荷（通常为80%额定负荷）下运行，将机组的有功功率和导叶开度模拟量信号采集到TG2000测试系统中，把其输出的额定频率信号接入调速器的机频信号输入端，分别于额定频率基础上施加正负阶跃和缓变频率偏差信号（从0.1Hz、-0.1Hz ；0.15Hz、-0.15Hz到0.2Hz、-0.2Hz，每个信号持续60s，频率变化范围49.8-50.2Hz）；分别对频率、有功功率和导叶开度信号进行录波及记录。6）根据机组一次调频动作的响应指标进行分析计算，并由调速器制造厂家对修改调速器负载PID参数后进行响应试验并进行优化，最终达到相关规定的要求；

7）调速器一次调频负荷限制的试验验证

将机组负荷调整到接近额定负荷的工况，给调速器施加一个50.2Hz

的阶跃频率偏差信号，并录制波形，观察机组是否具备最大负荷的限制功能；将机组负荷调整到约80%额定负荷的工况，给调速器施加±0.2Hz 的阶跃频率偏差信号，并录制波形，观察机组负荷变化值是否超过额定值的±10%，以验证调速器一次调频时的负荷限制功能，

当试验表明调速器不能满足上述要求时，由调速器厂家修改软件；8）跟踪电网频率试验

将调速器切至手动运行方式，解开TG2000测试系统的频率输出线，恢复调速器的机频信号，检查无误后将调速器恢复至自动运行方式。

将机组调速器的人工死区设定值修改为0.02Hz，投入机组一次调频率功能，由试验仪器跟踪当前电网频率进行真正意义的一次调频试验。用试验仪器对电网频率、有功功率和导叶开度信号进行录波及记录，并观察电网频率越过人工死区试验值（0.02Hz），机组的一次调频动作情况，跟踪并录制高于50.02Hz和低于49.98Hz各一次即可。对试验记录进行计算、分析，得出联网运行的机组一次调频的性能参数，试验完成后，将调速器的人工死区设定值修改回0.05Hz。

9）恢复机组一次调频试验前的参数设置，将调速器切至手动运行方式，拆除仪器设备接线并恢复调速器机频信号的接线，检查无误后将调速器恢复至自动运行方式。

10）试验数据处理

（1）由TG2000测试仪的应用软件绘制记录曲线；

（2）根据记录曲线，选择4个以上较典型的频率和功率变化过程，分别计算转速不等率、迟缓率、一次调频响应滞后时间、一次调频稳定时间，求其平均值；

（3）参数指标的定义

调差率e p （转速不等率）:在一个变化周期内，频率变化（减去一次

调频的频率死区）与额定频率之比除以功率变化与额定功率之比为调差率。%10000

???=P P f f

e p

永态转差率bp ：将上式中的功率用接力器行程或导叶开度代替，可

得到实测的机组调速器永态转差率。

转速死区i x (迟缓率)计算公式：%1000

??=f f i x 6、试验组织与分工

1） 机组一次调频试验由电厂全面负责，并由生产技术部门负责具体试

验组织工作；

2） 试验电厂安全监察部门负责试验全过程安全监督并负责制定和实施

现场安全措施；

3）试验电厂检修维护部门负责试验现场配合及协调工作（工作票办理、

采取安全措施、信号接线、设备定值调整、工作票及与运行及试验人员

协调等）；

4）试验电厂运行部门负责试验有关的操作、监视及与电网调度的联系

和协调等。

5）试验机组监控系统、调速器及保护等生产厂家的相关技术人员参与

并配合现场试验（相关参数及流程修改、调试）。

6）四川电力试验研究院负责审核试验方案，并负责现场试验的技术工

作

（试验数据采集、协作调速器制造厂家对调速器负载PID参数的优化、试验数据整理和计算分析，编写试验报告等），并提供必要的技术服务；7）四川省电力公司调度中心负责批准试验方案，并在试验时进行调度指挥和指导。

7、试验安全措施及安全注意事项

1）试验过程中严格按照《规定》的要求进行试验并测试相关的数据和波形；

2）试验过程中严格按照试验方案的程序进行，遇有机组异常时立即终止试验，待原因查清排除故障并确认无误后方可重新进行试验；

3）试验过程中运行操作、参数调整等工作应服从指挥、密切配合，确保试验顺利进行；

4）试验前应详细审核机组控制策略中有关一次调频部分控制逻辑，确保各项功能及参数设置完全满足试验及投入运行后的技术指标要求，必要时对调速器的功能进行完善；

5）试验过程和仪器接线时要有安全措施，要求做到准确可靠，特别是防止干扰信号串入试验网频信号回路，并且要有防止频率信号随意波动的措施，保证模拟网频信号的变化在给定范围内（49.8～50.2Hz）；6）试验时随时与电网调度保持联系，听从调度命令；

7）试验全部结束后，试验机组调速器恢复试验前的参数值，待四川省电力公司调度中心批准试验报告后安排时间投入机组的一次调频功能；8）试验过程中，在机组调速器旁边安排运行人员监视；

9）试验机组尽量在带80％额定负荷的基础上并避开机组的振动区或不

稳定负荷区进行一次调频试验；

10）试验的模拟网频变化范围为49.8～50.2Hz；

11）试验时将调速器开限限制在比当前负荷开度值大10%的位置（并不得超出当时水头下机组最大出力的导叶开度值），防止机组过调。12）试验完成后，检查试验机组调速器各个相关参数并做好备份、记录。

8、试验组织及参加人员

试验由××××水力发电厂、四川省电力公司调度中心、四川电力试验研究院、（调速器生产厂家）等相关人员组成一次调频试验工作小组。

计划试验时间：

一次调频试验工作小组组成：

组长：

副组长：

电厂成员：

省电力公司调度中心成员：

四川电力试验研究院成员：

调速器生产厂家代表：