一、前言
福建省電力公司調(diào)度中心曾抽查華能福州電廠機(jī)組的一次調(diào)頻性能，得出的結(jié)論是：一二期4臺機(jī)組的一次調(diào)頻性能均達(dá)不到省網(wǎng)的要求，普遍存在響應(yīng)時(shí)間不及時(shí)、響應(yīng)幅度太小、響應(yīng)持續(xù)時(shí)間不足等缺陷。福建省調(diào)要求福州電廠盡快解決控制邏輯、汽輪機(jī)機(jī)械等方面存在的問題，否則考核電量。為此，福州電廠技術(shù)人員積極行動，成立專門優(yōu)化小組，在跟蹤、觀察、記錄一期機(jī)組多項(xiàng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，擬就了一套邏輯優(yōu)化方案，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化邏輯及調(diào)整參數(shù)，逐步提升了一次調(diào)頻性能，滿足了電網(wǎng)技術(shù)參數(shù)的要求。
二、搭設(shè)一次調(diào)頻功能框架
2.1主機(jī)DEH回路的邏輯優(yōu)化
一次調(diào)頻影響值作為一個(gè)前饋，加到數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH的汽機(jī)負(fù)荷PID調(diào)節(jié)器的前方，需要經(jīng)過比例、積分等耗時(shí)運(yùn)算后才對汽輪機(jī)調(diào)門產(chǎn)生影響，所以響應(yīng)電網(wǎng)頻率波動的能力差。福州電廠優(yōu)化小組將一次調(diào)頻影響同時(shí)作用于汽機(jī)負(fù)荷PID調(diào)節(jié)器的前后回路上(如圖1所示)，配與通過理論計(jì)算與在線試驗(yàn)得出的運(yùn)算參數(shù)，使其在實(shí)踐中表現(xiàn)出了良好的一次調(diào)頻響應(yīng)能力。

原來的PID調(diào)節(jié)器前一次調(diào)頻作用力太小，邏輯優(yōu)化中適當(dāng)增加了PID調(diào)節(jié)器前一次調(diào)頻影響的權(quán)重(提高至約30％)。PID調(diào)節(jié)器后一次調(diào)頻的直接影響，電廠優(yōu)化邏輯及參數(shù)做到了在電網(wǎng)事故后導(dǎo)致的頻率偏差換算過來的轉(zhuǎn)速偏差超過7r/m時(shí)，能夠有15MW 左右負(fù)荷變化的貢獻(xiàn)。同時(shí)，福州電廠也考慮了機(jī)組正常負(fù)荷區(qū)間一次調(diào)頻的作用限制：若機(jī)組負(fù)荷指令大于340MW,PID調(diào)節(jié)器后一次調(diào)頻影響只為負(fù)(“負(fù)”指減少汽輪機(jī)調(diào)門指令使其出力降低，“正”指增加汽輪機(jī)調(diào)門指令使其出力升高), 避免出現(xiàn)“機(jī)組帶 350MW 滿負(fù)荷運(yùn)行，電網(wǎng)周波突降，迫使汽輪機(jī)出力提高，甚至提高至 360MW以上”的情況；若發(fā)電機(jī)負(fù)荷在190-340MW范圍內(nèi)，PID調(diào)節(jié)器后一次調(diào)頻影響可正可負(fù)；若發(fā)電機(jī)負(fù)荷在175-190MW范圍內(nèi)，尸舊調(diào)節(jié)器后一次調(diào)頻影響只為正，避免出現(xiàn)“機(jī)組帶175MW以下負(fù)荷運(yùn)行，電網(wǎng)周波突升，迫使汽輪機(jī)出力降低，甚至降低至175MW以下”的情況：其他情況下(如汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、閥切換、機(jī)組低于175MW負(fù)荷運(yùn)行)，PID調(diào)節(jié)器后一次調(diào)頻影響為0。
2.2機(jī)組APC協(xié)調(diào)回路的邏輯優(yōu)化
一期機(jī)組原來的機(jī)組APC協(xié)調(diào)回路中的一次調(diào)頻沒有經(jīng)過調(diào)試，也基本不適用于現(xiàn)今的情況，福州電廠優(yōu)化小組將其完全刪除，在APC的負(fù)荷設(shè)定值回路加上電網(wǎng)周波變化(取轉(zhuǎn)速變化)要求的負(fù)荷設(shè)定值變化量。 APC 回路中的一次調(diào)頻功能在機(jī)組負(fù)荷指令為340MW、190MW、175MW等幾個(gè)節(jié)點(diǎn)上下的動作特性同DEH類似，但在APC中邏輯相對簡單，因?yàn)椴恍杩紤]汽機(jī)負(fù)荷PID調(diào)節(jié)器前后的作用量等復(fù)雜事宜。
三、試驗(yàn)法優(yōu)化一次調(diào)頻功能
3.1利用仿真機(jī)優(yōu)化一次調(diào)頻功能
福州電廠優(yōu)化小組充分利用華能福州電廠有仿真機(jī)的優(yōu)越條件，在實(shí)動試驗(yàn)前先擬定好一次調(diào)頻優(yōu)化邏輯與參數(shù)的框架。此套仿真機(jī)不僅可以仿真操作員站畫面，而且軟件模型所使用的邏輯同機(jī)組DCS的組態(tài)邏輯完全一樣。優(yōu)化小組將一次調(diào)頻邏輯及參數(shù)先植入仿真系統(tǒng)中進(jìn)行一次調(diào)頻模擬試驗(yàn)，并在其上先行優(yōu)化調(diào)整，然后再植入主機(jī)的控制器中。結(jié)果證明，電廠一期仿真系統(tǒng)擁有較高的仿真效果，在仿真機(jī)上驗(yàn)證后的邏輯參數(shù)大約30％以上在實(shí)際機(jī)組中工作良好。利用仿真機(jī)先行調(diào)試減少了實(shí)動試驗(yàn)優(yōu)化的試驗(yàn)次數(shù)及幅度，有效降低了一次調(diào)頻試驗(yàn)對機(jī)組的擾動。
3.2實(shí)動試驗(yàn)法優(yōu)化一次調(diào)頻功能
利用機(jī)組DCS工程師站模擬電網(wǎng)故障情況，在機(jī)組的典型負(fù)荷點(diǎn)（從175MW至350MW，間隔25MW為一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，共8個(gè)）上做了大量一次調(diào)頻試驗(yàn)，獲取寶貴的一手?jǐn)?shù)據(jù)，不僅實(shí)際驗(yàn)證了各負(fù)荷點(diǎn)上邏輯動作的正確性，更做到了一次調(diào)頻的精確性。如在250MW這個(gè)負(fù)荷點(diǎn)上，不僅做電網(wǎng)周波不同幅度突升（2r/m、4r/m、7r/m、1Or/m等）的邏輯參數(shù)，也做電網(wǎng)周波不同幅度突降(也是2/m、4r/m、7r/m、10r/m等)的邏輯參數(shù)，最終得出的一次調(diào)頻優(yōu)化后的邏輯就相當(dāng)精準(zhǔn)（如對于不同方向的相同程度的頻率變化，主機(jī)調(diào)門的開啟與關(guān)閉的速率及幅度均不相同)。一次調(diào)頻的精確性使得其功能滿足了電網(wǎng)的要求，由于沒有過度動作，也保證了機(jī)組的穩(wěn)定安全。
四、一次調(diào)頻相關(guān)邏輯優(yōu)化
a.一次調(diào)頻動作引發(fā)主蒸汽管安全閥動作的邏輯優(yōu)化。在高負(fù)荷區(qū)(《290MW) ，系統(tǒng)高周的一次調(diào)頻會引發(fā)高壓旁路動作。其解決方案是：當(dāng)主蒸汽壓力(《167MPa)時(shí)，一次調(diào)頻自動退出；當(dāng)主蒸汽壓力不高(《167MPa)時(shí)，再自動投入。
b.機(jī)組APC協(xié)調(diào)回路的邏輯優(yōu)化。2臺給煤機(jī)帶較高負(fù)荷或3臺給煤機(jī)帶較低負(fù)荷運(yùn)行，若一次調(diào)頻動作使負(fù)荷往上或往下，會使給煤機(jī)給煤量超限（實(shí)際給煤量高于45t/h或小于18t/h) ，導(dǎo)致給煤機(jī)自動方式退出、煤主控自動方式退出、協(xié)調(diào)退成機(jī)跟蹤。其解決方案是：一次調(diào)頻動作時(shí)，限制給煤機(jī)的指令上下限為43t/h、20t/h 。這樣，一次調(diào)頻動作時(shí)，實(shí)際的給煤率一般不會超過上限45t/h或下限18t/h，給煤機(jī)的自動方式、協(xié)調(diào)方式就不會退出，一次調(diào)頻可完整動作。
c.機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)一次調(diào)頻動作引發(fā)機(jī)組協(xié)調(diào)振蕩的邏輯優(yōu)化。在低負(fù)荷區(qū)(180-190MW附近)，一次調(diào)頻有時(shí)會引發(fā)機(jī)組協(xié)調(diào)振蕩。其解決方案是：調(diào)整DHE汽輪機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)PID的參數(shù)，使1號機(jī)組的低負(fù)荷振蕩現(xiàn)象基本解決、2號機(jī)組振蕩現(xiàn)象大幅減輕。
d.機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)一次調(diào)頻動作引發(fā)機(jī)組給水調(diào)節(jié)振蕩的邏輯優(yōu)化。一次調(diào)頻動作幅度大時(shí)，主機(jī)機(jī)前壓力變化較大，汽包壓力變化也大，導(dǎo)致汽包水位出現(xiàn)較大改變(機(jī)組低負(fù)荷時(shí)尤其明顯)，機(jī)組出現(xiàn)以下現(xiàn)象：2臺小機(jī)開始搶水、其最小流量閥開啟／關(guān)閉往復(fù)動作、給水調(diào)節(jié)振蕩發(fā)散。福州電廠將最小流量閥開啟作為前饋(微分器)加到小機(jī)轉(zhuǎn)速指令回路中，并給該前饋賦予較大的作用，取得了明顯的效果：即使一次調(diào)頻后汽包水位波動大甚至最小流量閥開啟，給水調(diào)節(jié)回路仍然能夠?qū)⑺蛔詣诱{(diào)回零位。
e.其他已解決的技術(shù)問題還有：DEH轉(zhuǎn)速取值邏輯、高低周動作幅度區(qū)分、負(fù)荷區(qū)判斷、一次調(diào)頻作用量斜率取值等。
五、優(yōu)化效果
華能福州電廠一次調(diào)頻優(yōu)化后，經(jīng)歷了多次福建電網(wǎng)的頻率波動，其調(diào)頻功能受到了福建省電力公司調(diào)度中心的好評，而且一次調(diào)頻動作對自身機(jī)組的影響較小。