什么是一次调频，二次调频？
一次调频:
各机组并网运行时,受外界负荷变动影响,电网频率发生变化,这时,各机组的调节系统参与调节作用,改变各机组所带的负荷,使之与外界负荷相平衡.同时,还尽力减少电网频率的变化,这一过程即为一次调频.
二次调频:
一次调频是有差调节,不有维持电网频率不变,只能缓和电网频率的改变程度.所以还需要利用同步器增、减速某些机组的负荷，以恢复电网频率，这一过程称为二次调频。
只有经过二次调频后，电网频率才能精确地保持恒定值。二次调频目前有两种方法：
1，由调总下令各厂调整负荷。2，机组采用AGC方式，实现机组负荷自动调度
简单的说，一次调频是汽轮机调速系统要据电网频率的变化，自发的进行调整机组负荷以恢复电网频率，二次调频是人为根据电网频率高低来调整机组负荷
一次调频
一次调频:是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力,随频率变化而自动进行频率调整。其特点是频率调整速度快,但调整量随发电机组不同而不同,且调整量有限,值班
调度员难以控制。
二次调频是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时,一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式。
二次调频分为手动调频及自动调频:
手动调频:在调频厂,由运行人员根据系统频率的变动来调节发电机的出力,使频率保持在规定范围内,手动调频的特点是反映速度慢,在调整幅度较大时,往往不能满足频率质量的要求,同时值班人员操作频繁,劳动强度大。
自动调频:这是现代电力系统采用的调频方式,自动调频是通过装在发电厂和调度中心的自动装置随系统频率的变化自动增减发电机的发电出力,保持系统频率在较小的范围内波动,自动调频是电力系统调度自动化的组成部分,它具有完成调频、系统间联络线交换功率控制、和经济调度等综合功能。
125MW机组一次调频特性试验研究
关键词：125MW机组 调频特性试验
摘要：根据山东电力调度中心对机组参与电网一次调频的要求，验证125MW机组DCS、DEH的一次调频逻辑和参数设置，考察机组参与电网的一次调频特性。
概述
我国电力工业法规定电网的频率误差率1%，电网通过机组的AGC功能及调频机组实现二次调频，保持电网频率稳定，但对电网中快速的小的负荷变化需汽轮机调节系统（DEH）在不改变负荷设定点的情况下，监测到转速的变化，改变发电机功率，适应电网负荷的随机变动，保证电网频率稳定，即一次调频。
为提高电网安全运行水平和频率质量，山东电网发电机组一次调频技术要求：并网运行的机组，其出力大于最低技术出力时，应具备一次调频功能，除数字式电液调节系统的机组由于存在某种缺陷，没有能力快速增减负荷外，机组采用的控制方式不得影响一次调频功能。
通过125MW机组一次调频特性试验研究，检测机组在电网存在周波偏差情况下的快速补偿能力，并通过试验调试相关热控系统的各项参数，以确保在投入一次调频功能后，能够快速补偿电网负荷，并保证机组安全经济稳定运行。
1 一次调频逻辑
(1) 控制方式
机组一次调频控制方式为DEH+CCS，即DEH内额定转速与汽轮机转速差通过一定函数计算后直接动作调门，CCS进行补偿，保证机组负荷满足电网要求。
(2) DEH内的一次调频参数设置
在机组负荷0～125MW的范围内允许投入一次调频，有关参数如表1。
表1
(3) CCS内的一次调频补偿逻辑
当一次调频动作后，CCS根据电网频率信号，经过死区处理后得出的一次调频负荷，叠加到协制回路的主调节器上，补偿汽机负荷变化对锅炉的影响。
图1 原设计一次调频
按照一次调频试验工作要求，把原来的一次调频信号经过速率改为不经过速率，提高机组对频差的响应速度，但经过机组负荷上下，以保证机组的安全运行。
(4) 一次调频曲线设定
根据新的管理办法规定，#2机组一次调频负荷补偿曲线设置如下图所示。如果DCS使用电网频率变送器信号，只需将转速信号折算为相应的频差信号即可。
图2 一次调频曲线
2 基本参数
(1) 一次调频
由于系统内机组跳闸或大用户发生跳闸时，电网频率发生瞬间变化，一般变化幅度较
大，变化周期在10秒到2～3分钟之间，要求网上机组的负荷能够在允许的范围内快速地调整，以弥补网上的负荷缺口，保证电网频率稳定的过程，称为一次调频。
(2) 转速不等率
转速不等率(δ) 是指机组调节系统给定值不变的情况下，机组功率由0至额定值对应的转速变化量（Δn）与额定转速（n0）的比值，通常以百分数形式表示，如公式1。
δ=（Δn/ n0）×100% （1）
对承担基本负荷的机组，一般取其不等率大一些，以希望电网周波的变化对其功率的影响要小，保证机组在经济工况下长期运行；对承担尖峰负荷的机组，则不等率要小一些，在电网周波变化后希望多分担一点变动负荷。
(3) 功率补偿量
功率补偿量(ΔP)是由机组转速不等率δ 和电网频率偏差（可转换为转速偏差Δn）计算出来的，如公式2：
ΔP=［（Δn/ n0）×100%］×PN （2）
其中，n0——额定转速，PN——额定功率。
(4) 迟缓率
机组的迟缓率：是指由于调速器、传动放大机构和配汽机构部件有磨擦、间隙等原因使输入信息与输出信息之间存在的迟缓现象，这种迟缓现象作用于调节系统使在一定的转速变化范围Δn，机组功率不变。迟缓率ε的计算如公式3：
ε=(Δn/ n0)*100% （3）
(5) 调频死区
机组一次调频频率死区是指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区，为了在电网频率变化较小的情况下提高机组稳定性，一般在电调系统设置有频率死区。
(6) 一次调频动态特性
一次调频特性是汽轮发电机组并网运行的基本特性之一，它是指电网负荷变化引起电网的频率发生变化后，机组在控制系统的作用下自动地增加（电网频率下降时）或减小（电网频率升高时）自身的功率，从而电网频率变化的特性。
3 试验步骤
检查DCS和DEH软件修改已经完成，静态实验合格，机组各项功能主要包括机炉协制、AGC、DEH功率控制等功能完好，各项保护投入运行。
(1) DEH手动方式
a. 将机组额定负荷工况负荷上限，检查一次调频动作。
1）分别改变转速设定值2998rpm，29 rpm、2986 rpm、2983 rpm检查一次调频应不动作。
2）分别改变转速设定值3002rpm，3011 rpm、3014 rpm、3017 rpm检查一次调频动作情况，并记录参数改变前后机组负荷、调门开度、响应时间及炉侧重要参数主汽压力、主汽温度、汽包水位、炉膛负压等。
b. 机组负荷在60～90%之间正常工作区，检查一次调频动作。
1）分别改变转速设定值2998rpm，29 rpm、2986 rpm、2983 rpm检查一次调频动作情况，并记录参数改变前后机组负荷、调门开度、响应时间及炉侧重要参数主汽压力、主汽温度、汽包水位、炉膛负压等。
2）分别改变转速设定值3002rpm，3011 rpm、3014 rpm、3017 rpm检查一次调频动作情况，并记录参数改变前后机组负荷、调门开度、响应时间及炉侧重要参数主汽压力、主汽温度、汽包水位、炉膛负压等。
c. 机组负荷在负荷下限，检查一次调频动作。
1）分别改变转速设定值2998rpm，29 rpm、2986 rpm、2983 rpm检查一次调频动作情况，并记录参数改变前后机组负荷、调门开度、响应时间及炉侧重要参数主汽压力、主汽温度、汽包水位、炉膛负压等。
2）分别改变转速设定值3002rpm，3011 rpm、3014 rpm、3017 rpm检查一次调频应不动作；
(2) DEH功率回路投入
将DEH功率回路投入运行，重复DEH手动方式下的试验。
(3) DEH遥控，DCS手动
将DEH投入遥控方式，但DCS维持手动，重复DEH手动方式下的试验。
(4) DEH遥控，DCS协制
将DEH投入遥控方式，并投入机组协制，重复DEH手动方式下的试验。
(5) DEH遥控，DCS在AGC方式
将DEH投入遥控方式，并投入机组协制和AGC功能，重复DEH手动方式下的试验。
4 函数修改
在热工所的指导下，我们首先对DCS内部的协调部分的控制逻辑进行了检查、修改，严格遵照《一次调频技术要求》和《一次调频逻辑检查修改试验安全技术措施》，把
原来的周波信号改为频差信号，提高了测量精度；对频差信号对应的函数f(x)进行修改，改为试验要求的数据，函数数据如表2。
表2
同时对DEH部分的控制逻辑进行检查，并根据要求，对一次调频函数F(X)进行了修改, F(X)修改前如表3。
表3
F(X)修改后如表4。
表4
注：1. 函数中的X为频差信号，等于3000减去机组实际转速，Y为频差校正负荷。2. CCS部分内一次调频函数与DEH部分内的函数取自同一个频差信号。
对一次调频的控制逻辑检查修改完毕后，通过升降负荷对控制回路进行了静态试验，静态试验成功后，进行了一次调频试验。
5 试验过程
试验前，对汽机负荷控制PID进行了优化，然后严格按照《一次调频技术要求》，对具备条件的控制方式和工况进行了试验，试验情况如下：
(1) DEH遥控、DCS手动方式
在机组带90%额定负荷稳定运行时，分别修改转速设定值为2998、29、2986、2983和3002、3011、3014、3017，试验过程中，每改变一次转速设定值，记录完数据后，恢复转速设定值为额定转速3000RPM待机组负荷稳定、压力稳定时，再做下一次试验。部分试验数据结果如表5。
表5
(2) DEH遥控、DCS协调方式
在机组带90%额定负荷稳定运行时，DCS为协调方式下，投入一次调频工作方式分别修改转速设定值试验方法同DEH遥控、DCS手动方式试验数据结果如表6。
表6
(3) DEH手动、DCS手动方式
由于DEH在手动方式下，控制逻辑中没有一次调频功能，该方式未做一次调频试验。
(4) DEH投入功率回路、DCS手动方式
由于我厂从未在该方式下运行，该方式未做一次调频试验。
(5) DEH遥控、DCS协调方式投入ADS方式
该方式未调试，一次调频试验条件不成熟。
(6) 机组DCS在协调方式，DEH遥控，机组定压运行
在机组负荷由110MW降为85MW的过程中，汽机＃2高调门发生大幅度波动，开度在42%－－91%之间波动，造成负荷波动。由于我厂＃2机组在100MW以下，滑压运行，这种问题未暴露出来，故未做此工况下的一次调频试验。
6 注意事项
运行人员密切监视系统运行，注意机组燃烧、主汽压力、汽包水位、调门开度、机组负荷的变化情况，尽量减少对系统干扰操作。
如果出现影响机组安全或运行不稳定的情况，运行人员可根据实际情况进行操作，恢复机组工况，事后给试验人员作好记录。
试验数据要有专人记录，可根据表格进行统计，每次变化工况或转速设定值采用不同表格记录，如有其它情况发生，在备注中作好记录。
一次调频试验结束后，对DCS内部的汽机负荷控制PID参数恢复到试验前的参数，DEH内部的一次调频函数恢复为厂家原来设定的如表2参数。
7 需进一步完善的工作
根据生技部工作安排，为积极落实山东电力研究院的《一次调频技术要求》（附后），使DEH系统在各种负荷控制状态，完成机组一次调频功能，同时参考菏泽发电厂
＃2机组一次调频试验情况，需要DEH厂家完善以下工作：
(1) CCS部分内一次调频函数与DEH部分内的函数取自同一个一次调频函数F(X)。 需要说明，在CCS和DEH中，同样都是频差校正后的MW函数，代表的意义有差别，在CCS中频差校正后的MW值是实际功率负荷值，而在DEH中频差校正后的MW值不是实际功率负荷值，而是代表负荷变化的参考值，建议厂家人员进一步完善此逻辑，使之与CCS中的意义一致。
(2) 由于DEH系统在手动方式下，控制逻辑中没有一次调频功能，请完善。其次DEH手动方式下控制输出是百分数，而频差校正后的是MW，怎样更好地将频差校正后的MW叠加到DEH手动方式下控制输出中，更好地进行量纲转换，建议厂家人员完善。
(3) 机组CCS在协调方式，DEH在遥控，机组定压运行，机组负荷由110MW降为85MW的过程中，汽机＃2高调门发生大幅度波动，开度在42%～91%之间波动，造成负荷、主汽压力大幅度波动，威胁机组安全，由于我厂在100MW以下，机组滑压运行，这种问题轻易暴露不出来，在作一次调频试验时发现的，#2机组DEH改造完成后，#3调门曾经因调门特性太陡，出现过晃动，为避免#1机组DEH改造后再出现同类情况，建议厂家人员研究处理此类情况，确保机组安全。
(4) 在作一次调频试验时，发现CCS和DEH逻辑中机组最高负荷、最低稳燃负荷的上下限与机组开停机情况下的升降负荷上下限逻辑有相互制约的情况，还需厂家人员进一步完善。
参考文献
［1］一次调频特性试验试验小组.菏泽发电厂＃2机组一次调频试验报告［A］.2004.山东：国电菏泽发电厂.
［2］山东电力研究院.机组一次调频功能的研究与实现［C］.2004.山东：2004年山东电网热工监督会
DEH系统一次调频
一、一次调频原理
DEH系统中的一次调频原理与液压调节系统和模拟电调系统中的一样。但是，由于计算机系统丰富的可编程算法和逻辑处理能力，以及电液转换器优良的控制性能，DEH系统的一次调频的控制精度高、动态响应好，同时可以根据具体用户的需要，进行修改。如图1所示。
按照电网的要求，理论上DEH系统应当全范围参与电网调频，如图2。但是由于发电机组本身的问题或一些特殊要求，可以对调频功能做部分。这些问题使得我们必须对一次调频功能做某些修正，如：
● 稳定性
为了机组的稳定运行，当电网频率基本稳定在额定值时，机组对频率的微小波动不产生调节作用，因此在额定转速附近设置了死区。一般死区大小为±2rpm。即当频率变化超过额定频率 时，才起调节作用。见图3所示。
● 准确性
电液调速系统中，由于转速的测量环节、转速控制器、油动机的驱动等环节都已达到了相当的控制精度，基本上消除了非线性和迟缓的问题。影响电液调节系统准确性的主要问题在于调节阀门的流量非线性。例如图4所示，由于在DEH中设置的顺序开启的阀门之间的重叠度不合适，通过阀门的流量不连续，造成了静态特性曲线的不规则形状。很明显局部不等率不符合要求，控制特性较差。在单阀运行的情况下，如果流量特性修正的不好，也会造成类似的结果，如图5所示。目前这个问题的有效解决方案是对机组进行阀门流量特性试验，将得到的数据修正DEH中的流量特性补偿曲线。
● 快速性
电网负荷的变化可以分为3种不同的分量：
◇ 变化幅度较小，频率较高的随机分量
◇ 变化幅度较大，频率较低的脉动分量
◇ 按照每天变化有规律的持续分量
一次调频主要克服负荷的随机变化分量，这种负荷变化的周期一般在10秒以内，因此要求DEH中的一次调频必须迅速反应，除此之外，还要求执行机构的时间常数要小，同时有必要提高再热机组的负荷响应速度。与DCS系统相比，DEH系统响应快，由DEH系统来承担一次调频任务比较合适。同时必须注意，在DEH调频时的DEH与CCS系统接口设计，应当按照如图6的方法，否则由于CCS的功率大闭环作用，使DEH的调频作用被抵消。
● 出力
有的机组由于运行能力和稳定工作范围的原因，要求在DEH中本机组参与调频的负荷变化量的大小，包括增负荷方向和/或减负荷方向的变化量，如图7、8、9和图10所示。一般在低负荷时，机组不参与电网的调频，所以设置了一次调频的负荷下限；基
于设备原因，不能带高负荷，而设定了一次调频的负荷上限等。图7中表示参与调频的负荷变化量限定为8%，相当于电网频率变化 。图8中，机组参与调频的负荷范围限定为240～300MW。
二、一次调频动态特性
根据前面的论述，可以得到DEH系统的主要控制回路和汽轮发电机组完整的动态特性。见图11。由图中可知：在机组升速、并网和解列甩负荷以后的转速调节由P1I1调节器完成，实现无差调节；并网后为负荷调节，由一次调频和功率P2I2调节两个回路组成。
◇ 如果一次调频回路不投入，而只投功率回路，系统为定功率运行
◇ 如果功率回路不投入，而只投一次调频回路，系统为有差频率运行
◇ 一次调频和功率都投入，则系统为功频调节系统。
DEH系统各主要环节传递函数如图12，其对应的参数见下表1。其中：一次调频一般
按照图13所示设置。
上表列出了国内125MW及以上大中型机组主要环节的传递函数，并给出了参数范围。根据国家电网公司公布的《发电厂并网运行安全性评价》的文件要求，“100MW等级及以上容量发电机组调速系统的传递函数及各环节参数应书面报电网企业审核。”上表可以作为主要参考数据。
三、一次调频实例
设电网中有n台机组，电网简化方块图如图14：
--电网中各机组发出功率的总和，--负荷扰动，--用户负载
--频率变化，δ1……δn——各机组不等率
Ta --电网时间常数
KD --电网自平衡系数也即负荷频率特性，
假设电网中各台机组均无一次调频功能，则电网频率变化相对负荷扰动的传递函数为：
若电网中各机组都参与一次调频，则电网频率变化相对负荷扰动的传递函数为：
假设各台机组不等率相等，且为δ， ΣGi＝1，则：
例如：某电网容量：PD0＝8000MW，某机组容量为：PG1＝660MW
如果该机组发生甩全负荷，则负荷扰动为：
若取KD＝1.667，则：
如果电网中所有机组均不调频，则：
如果每台机组都参与一次调频，且不等率相同，则：
通过计算对比，可以看出：一次调频的作用：可以使频率偏差由2.475Hz降低为0.19Hz，有效的维持了电网的稳定运行。
一次调频就是根据汽轮机的工频特性，在网频发生较大的情况下，充分利用锅炉蓄热，通过调门过开快速增减负荷，已达到补赏频率波动的目的。DEH系统是一个典型的功--频调节系统，具备一次调频能力，根据DEH系统设计原理，调节系统在并网前是一个纯转速无差（PI）调节系统，主要控制汽轮机升速到3000rpm．在并网后是一个由一次调频回路，调压回路，功率回路组成的多回路功频串级调节系统，维持负荷为给定值。因此，在电网频率发生变化时，一次调频回路迅速响应，根据功-频特性，与频率变化成比例的改变机组功率定值，是机组快速改变负荷，补偿频率的变化。
CCS系统和DEH一次调频控制逻辑
