發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀

《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》涉及一種發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀，主要用于發(fā)電機組的一次調(diào)頻性能的測試、發(fā)電機組一次調(diào)頻運行模式和調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化。

電力系統(tǒng)運行的主要任務(wù)之一，就是對頻率進(jìn)行監(jiān)視和控制，而發(fā)電機組的一次調(diào)頻功能對維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定至關(guān)重要，特別是對于那些快速調(diào)節(jié)機組比重少的電網(wǎng)尤為關(guān)鍵。一次調(diào)頻對提高整個系統(tǒng)頻率的質(zhì)量至關(guān)重要，可以明顯地提高系統(tǒng)抗干擾的能力。對系統(tǒng)中相對較大的功率突變，由于一次調(diào)頻的快速響應(yīng)，可以為系統(tǒng)的二次調(diào)頻提供有利的緩沖作用。

通過發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)荷頻率特性對電網(wǎng)的功率頻率的控制稱為機組一次調(diào)頻，它主要由發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性及其PID動態(tài)調(diào)節(jié)特性來實現(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)頻率偏差超過一定范圍時，調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)頻率給定值與其比較的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，一次調(diào)頻是指機組在并網(wǎng)運行的狀態(tài)下，當(dāng)電網(wǎng)頻率越過某一規(guī)定值（50±E赫茲，E為死區(qū)）時，機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)在沒有接到上級調(diào)度命令的情況下自動根據(jù)頻率一負(fù)荷曲線自動調(diào)整負(fù)荷，直到電網(wǎng)頻率回到正常范圍內(nèi)。

在國家電力體制改革后，為保證電網(wǎng)安全與供電穩(wěn)定，建立規(guī)范的電力市場，國家電力監(jiān)管委員會下發(fā)了《關(guān)于發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理的意見》[2006]42號和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理暫行辦法》[2006]43號中規(guī)定：機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頻率偏差死區(qū)、轉(zhuǎn)速不等率和一次調(diào)頻投入相應(yīng)速度等應(yīng)滿足所在電網(wǎng)的規(guī)定要求。

為進(jìn)一步提高電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性，提高供電質(zhì)量，應(yīng)對突發(fā)事故的發(fā)生，加強電網(wǎng)頻率的控制水平，改善電網(wǎng)動態(tài)品質(zhì)，增強電網(wǎng)的抗事故能力，一般要求網(wǎng)調(diào)直調(diào)的機組都應(yīng)該具備投入一次調(diào)頻功能，當(dāng)電網(wǎng)頻率波動時，機組在所有運行方式下都應(yīng)自動參與一次調(diào)頻，并對并網(wǎng)機組的提出了具體的一次調(diào)頻技術(shù)要求和相應(yīng)得獎懲辦法。

由于發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗沒有現(xiàn)成的試驗規(guī)程和試驗導(dǎo)則，所以對一次調(diào)頻試驗方法上還處于多種方法并存，主要有以下幾種試驗方法：

一、實際電網(wǎng)頻率擾動：由電網(wǎng)調(diào)度部門配合，通過并網(wǎng)發(fā)電機組出力或線路負(fù)荷擾動，形成一定的電網(wǎng)頻率擾動過程。測試記錄機組在此過程中的實際一次調(diào)頻調(diào)節(jié)過程。如“西北電網(wǎng)一次調(diào)頻聯(lián)調(diào)試驗”項目，參與一次調(diào)頻試驗的機組水電15臺，火電7臺。試驗中將一臺出力為200MW并網(wǎng)發(fā)電的機組甩負(fù)荷，電網(wǎng)頻率由50.0赫茲降低到49.89赫茲，然后逐漸恢復(fù)至49.95赫茲以上。通過對參與試驗的并網(wǎng)發(fā)電機組實際一次調(diào)頻調(diào)節(jié)過程的測試分析，實測機組的一次調(diào)頻性能和一次調(diào)頻對電網(wǎng)擾動的抑制作用。但是試驗的代價較大，具有一定的風(fēng)險性，因為需要對多個電廠進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，需要多個單位的配合，加大了實施難度。而且，試驗可重復(fù)性差，無法進(jìn)行同一機組不同調(diào)節(jié)參數(shù)下的一次調(diào)頻性能對比測試。一般不宜采用這種方法。

二、靜態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)階躍試驗：在靜態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)試驗中，即機組處于靜止?fàn)顟B(tài)，切除調(diào)速系統(tǒng)中的機組頻率或電網(wǎng)頻率測量端，將高精度的頻率發(fā)生器的頻率信號接入調(diào)速系統(tǒng)頻率測量端，形成開環(huán)控制系統(tǒng)，如圖1所示。試驗中變頻信號源發(fā)頻率階躍信號，頻率給定設(shè)定為額定頻率，記錄調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)調(diào)節(jié)過程，可以對一次調(diào)頻參數(shù)初步優(yōu)化與選擇。

三、動態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)階躍試驗：在動態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)試驗中，機組并網(wǎng)帶負(fù)荷運行于大電網(wǎng)，將高精度的頻率發(fā)生器的頻率信號接入調(diào)速系統(tǒng)頻率測量端，形成開環(huán)控制系統(tǒng)，如圖2所示。試驗中變頻信號源發(fā)頻率階躍信號，考察試驗中調(diào)速系統(tǒng)及機組功率的調(diào)節(jié)過程。

上述兩種方法下，所測機組一次調(diào)頻過程與機組實際運行中的一次調(diào)頻過程相差較大。而且，試驗時頻率階躍量的選取、一次調(diào)頻階躍響應(yīng)過程評價指標(biāo)的確定還很不成熟，造成對機組一次調(diào)頻性能優(yōu)化時，數(shù)據(jù)分析復(fù)雜而繁瑣。

發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗和性能測試還處于初級階段，尚不夠深入，缺乏相應(yīng)專業(yè)、成熟的一次調(diào)頻試驗設(shè)備。常規(guī)的但都存在試驗項目較少，測量精度不夠，特別是頻率測量模塊的精度不夠，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足一次調(diào)頻試驗動態(tài)測試的需要。截至2007年8月，單一頻率測量的產(chǎn)品很多，有的精度也較高，但是沒有能夠?qū)崟r測量與數(shù)據(jù)錄波的功能，有的發(fā)電機組綜合測試系統(tǒng)可以實時錄波，但一般是模擬測頻，測試精度較低，也滿足不了一次調(diào)頻實時動態(tài)過程的要求。

圖1是2007年8月之前的靜態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)階躍試驗示意圖；

圖2是2007年8月之前的動態(tài)一次調(diào)頻開環(huán)階躍試驗示意圖；

圖3是《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的靜態(tài)一次調(diào)頻試驗原理示意圖；

圖4是《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的動態(tài)一次調(diào)頻試驗原理示意圖；

圖5是《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》測試仿真儀原理圖，1-模擬量數(shù)據(jù)采集電路，2-預(yù)處理及A/D轉(zhuǎn)換電路，3-頻率或轉(zhuǎn)速的測頻測速單元，4-中央處理單元，5-擾動信號生成單元，6-數(shù)據(jù)庫；

圖6是某典型電網(wǎng)頻率擾動過程；

圖7是不同調(diào)節(jié)參數(shù)下機組一次調(diào)頻積分電量對比示意圖，其中：PID3-電廠實際運行參數(shù)，PID2-優(yōu)化參數(shù)，PID1-推薦公式計算參數(shù)。

2016年12月7日，《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。

《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的一種發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法，具體包括以下步驟：

1）選取一個電網(wǎng)頻率擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件；擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件可以是一個典型的電網(wǎng)頻率實際擾動錄波數(shù)據(jù)文件或者人為模擬的電網(wǎng)頻率擾動過程數(shù)據(jù)文件；

2）對上述數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀生成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號；數(shù)據(jù)文件的處理可以是對數(shù)據(jù)文件的整理過程，也可以是對數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程，還可以是對數(shù)據(jù)文件的整理和對數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程，必要時還可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行插值的過程。

3）發(fā)電機組靜態(tài)或并網(wǎng)（動態(tài)）帶負(fù)荷后，將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實際機組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入。注意信號斷開或接入時，將調(diào)速器切換為手動運行或進(jìn)行主備用雙機切換，確保信號斷開或試驗接線時，調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)無擾動、機組無負(fù)荷擾動。測試仿真儀和相關(guān)試驗信號安裝調(diào)試、連接完畢后，調(diào)速器切換為自動運行或再次進(jìn)行主備用雙機切換，測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出反映電網(wǎng)頻率擾動過程的試驗信號，進(jìn)行發(fā)電機組的一次調(diào)頻試驗，記錄整個調(diào)節(jié)過程；該記錄過程至少要采集位移信號、機組功率信號、機組頻率信號和網(wǎng)頻信號；該位移信號可以是轉(zhuǎn)漿式水輪機的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機組的主接力器位移或者火電機組的調(diào)門位移；為了使試驗和分析更加全面，還可采集調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機出口斷路器節(jié)點信號；該壓力信號可包括水電機組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機組的汽壓信號。

4）根據(jù)試驗結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行步驟3]至少一次。

5）根據(jù)發(fā)電機組一次調(diào)頻的積分電量計算方法，計算模擬電網(wǎng)頻率擾動過程機組的一次調(diào)頻積分電量，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行一次調(diào)頻調(diào)節(jié)性能的量化和機組調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化。

《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法所需試驗儀器如下：

1）試驗用測試仿真儀，參見圖5，包括可同時采集至少4個模擬量信號的模擬量數(shù)據(jù)采集電路、可對采集的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的預(yù)處理及A/D轉(zhuǎn)換電路、可測量電網(wǎng)或機組的頻率或轉(zhuǎn)速的測頻測速單元、可讀取擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件并同時發(fā)出擾動信號所需數(shù)字量的中央處理單元、可將數(shù)字量擾動信號轉(zhuǎn)換成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號的擾動信號生成單元、可保存各種不同的錄波數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)庫；測試仿真儀的測頻、發(fā)頻精度為0.001赫茲；測試仿真儀生成擾動信號的過程就是將相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化成物理信號（隨時間變化的頻率或轉(zhuǎn)速信號）的過程。

2）位移變送器，精度0.15％；

3）功率變送器，精度為0.2％；

4）壓力傳感器，精度為0.2％。

為了初步考核機組一次調(diào)頻性能和優(yōu)化參數(shù)，《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法可進(jìn)行靜態(tài)試驗，首先在機組靜止、調(diào)速系統(tǒng)正常工作時，將各測點變送器安裝調(diào)試完畢，將測點信號引入測試仿真儀，調(diào)試測試仿真儀確保測試值正確，發(fā)頻信號穩(wěn)定、準(zhǔn)確。將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實際機組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入（步驟1）；再將如圖6所示的某典型實際電網(wǎng)頻率擾動的錄波文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀生成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號（步驟2）；運行程序后測試仿真儀就可以按擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)輸出擾動信號，模擬實際電網(wǎng)頻率擾動試驗（步驟3）；根據(jù)試驗結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行步驟3至少一次，直至機組一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)例如調(diào)節(jié)穩(wěn)定時間符合要求（步驟4）。

《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法還可進(jìn)行動態(tài)試驗，要求機組具備變負(fù)荷條件，帶一定負(fù)荷并網(wǎng)運行，調(diào)速器切換成手動，將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實際機組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入（步驟5）；再將如圖6所示的某典型實際電網(wǎng)頻率擾動的錄波文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀生成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號（步驟6）；運行程序后測試仿真儀就可以按擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)輸出擾動信號，模擬實際電網(wǎng)頻率擾動試驗（步驟7）；根據(jù)試驗結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行步驟7至少一次，直至機組一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)符合要求，或通過對不同調(diào)節(jié)參數(shù)下，機組一次調(diào)頻積分電量的對比，優(yōu)化調(diào)節(jié)參數(shù)，獲得更好的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)效能（步驟8）。

《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法還可依次進(jìn)行靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗，只需依照上述靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗的步驟1至步驟8即可。

在試驗中通過對實際電網(wǎng)頻率擾動過程中機組出力的變化來考察機組的一次調(diào)頻性能。在機組自動穩(wěn)定運行于某一負(fù)荷工況下，在幾組不同PID調(diào)節(jié)參數(shù)下在機頻測量端輸入相同擾動信號所示的的頻率擾動信號，計算當(dāng)頻率擾動開始后機組出力相對于穩(wěn)定工況的變化值，并對出力變化值進(jìn)行積分，得到整個擾動過程中機組輸出電量的變化，進(jìn)而分析不同調(diào)節(jié)參數(shù)下機組的一次調(diào)頻能力。

圖7是在某實際電網(wǎng)頻率擾動下機組在不同調(diào)節(jié)參數(shù)下的積分電量變化曲線，很明顯第二組調(diào)節(jié)參數(shù)下機組的出力變化最大，發(fā)電量變化最多。而電廠實際運行的參數(shù)為第三組調(diào)節(jié)參數(shù)，在電網(wǎng)頻率擾動的160秒內(nèi)，第二組調(diào)節(jié)參數(shù)時的積分電量是第三組的4.5倍，是第一組參數(shù)的2.3倍，優(yōu)勢明顯。因此，說明此方法對考核發(fā)電機組一次調(diào)頻性能、優(yōu)化機組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)參數(shù)是非常有效的。

《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》原理：《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》方法主要是對機組的一次調(diào)頻測試試驗方法的改進(jìn)，通過采用常用的信號重構(gòu)技術(shù)將實際電網(wǎng)擾動過程段的頻率信號再現(xiàn)，用于機組的一次調(diào)頻測試和性能試驗?！栋l(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》可更真實、全面地測試機組的一次調(diào)頻性能?！栋l(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的核心是采用了再現(xiàn)的擾動信號來測試機組一次調(diào)頻性能，至于信號的來源或處理方法不是《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的重點，只要該信號能模擬電網(wǎng)的擾動過程即可。

發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀專利目的

《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》提出了一種發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀，其解決2007年8月之前實際電網(wǎng)頻率擾動一次調(diào)頻試驗方法測試難度及電網(wǎng)穩(wěn)定風(fēng)險大，影響面廣，配合單位多，試驗可重復(fù)性差，很難用此方法進(jìn)行調(diào)速器調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化以及階躍擾動試驗方法所測機組一次調(diào)頻過程與機組實際運行中的一次調(diào)頻過程相差較大，數(shù)據(jù)分析工作量大的技術(shù)問題。

發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀技術(shù)方案

《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的技術(shù)解決方案是：

一種發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法，包括以下步驟：

1]選取一個電網(wǎng)頻率擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件；

2]對上述數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號；

3]發(fā)電機組靜態(tài)或并網(wǎng)帶負(fù)荷后，將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實際機組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入，測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出反映電網(wǎng)頻率擾動過程的試驗用擾動信號，進(jìn)行發(fā)電機組的一次調(diào)頻試驗，記錄整個調(diào)節(jié)過程。

上述進(jìn)行一次調(diào)頻試驗并記錄發(fā)電機組一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)過程還包括：根據(jù)試驗結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行調(diào)頻試驗至少一次。

上述試驗方法還包括優(yōu)化機組調(diào)節(jié)參數(shù)的步驟：

根據(jù)發(fā)電機組一次調(diào)頻的積分電量計算方法，計算模擬電網(wǎng)頻率擾動過程機組的一次調(diào)頻積分電量，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行一次調(diào)頻調(diào)節(jié)性能的量化和機組調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化。

上述擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件是一個典型的電網(wǎng)頻率實際擾動錄波數(shù)據(jù)文件或者人為模擬的電網(wǎng)頻率擾動過程數(shù)據(jù)文件；所述的數(shù)據(jù)文件的處理包括對數(shù)據(jù)文件的整理過程、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程、數(shù)據(jù)插值過程的一種或多種。

上述記錄整個調(diào)節(jié)過程包括采集位移信號、機組功率信號、機組頻率或轉(zhuǎn)速信號和網(wǎng)頻信號；所述位移信號包括轉(zhuǎn)漿式水輪機的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機組的主接力器位移或者火電機組的調(diào)門位移。

上述記錄整個調(diào)節(jié)過程包括采集調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機出口斷路器輔助節(jié)點信號；所述壓力信號包括水電機組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機組的汽壓信號。

一種發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗用測試仿真儀，其特殊之處是：所述測試仿真儀包括可同時采集至少4個模擬量信號的模擬量數(shù)據(jù)采集電路1、可對采集的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的預(yù)處理及A/D轉(zhuǎn)換電路2、可測量電網(wǎng)或機組的頻率或轉(zhuǎn)速的測頻測速單元3、可讀取擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件并同時發(fā)出擾動信號所需數(shù)字量的中央處理單元4、可將數(shù)字量擾動信號轉(zhuǎn)換成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號的擾動信號生成單元5。

上述測試仿真儀還包括可保存各種不同的錄波數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)庫6。

上述模擬量數(shù)據(jù)采集電路1采集的模擬量信號包括位移信號、機組功率信號；所述發(fā)電機組的位移信號包括轉(zhuǎn)漿式水輪機的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機組的主接力器位移或者火電機組的高壓調(diào)門位移。

上述模擬量數(shù)據(jù)采集電路1采集的模擬量信號包括調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機出口斷路器節(jié)點信號；所述壓力信號包括水電機組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機組的汽壓信號。

發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀改善效果

《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》方法的優(yōu)點是：

1、可精確模擬電網(wǎng)頻率擾動過程，實現(xiàn)對機組實際一次調(diào)頻過程的測試。在實際運行中，由于機組一般都是并入大電網(wǎng)運行，電網(wǎng)頻率不可能是標(biāo)準(zhǔn)的階躍擾動，而是一個逐漸變化的動態(tài)過程。常規(guī)方法采用頻率階躍擾動測試機組一次調(diào)頻動態(tài)過程，很難真實反映機組的實際一次調(diào)頻性能。采用信號重構(gòu)技術(shù)將實際電網(wǎng)擾動過程段的頻率信號再現(xiàn)，用于機組的一次調(diào)頻測試和性能試驗，可通過試驗手段更真實、全面地測試機組得一次調(diào)頻性能。由于試驗方法的改進(jìn)，試驗所得到的機組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)過程，還可用于對機組調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及模型參數(shù)的辨識和校驗?！栋l(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》的試驗原理示意圖如圖4所示。

2、測試過程簡單、方便，可重復(fù)性強。利用《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》試驗方法，可以在不進(jìn)行電網(wǎng)頻率擾動的情況下，實現(xiàn)對機組實際一次調(diào)頻過程的測試，簡化了試驗過程，并且可以重復(fù)測試機組在不同工況、不同調(diào)節(jié)參數(shù)下的機組實際一次調(diào)頻過程。

3、安全性高。在《發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法及試驗用測試仿真儀》試驗方法下，一方面由于不需要實際電網(wǎng)頻率擾動，避免了電網(wǎng)擾動產(chǎn)生的對整個電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來的風(fēng)險，安全性高；另一方面對發(fā)電機組而言，在常規(guī)的階躍擾動信號下機組的調(diào)節(jié)過程是一個突然的擾動，對發(fā)電機組的運行穩(wěn)定性是不利的，而試驗用的擾動信號是一個典型的或人為模擬的電網(wǎng)頻率擾動信號，是一個漸變的過程，避免了利用階躍擾動進(jìn)行一次調(diào)頻試驗時，機組可能產(chǎn)生過調(diào)或出現(xiàn)急劇負(fù)荷擾動的可能性，保證機組調(diào)節(jié)過程的安全。

4、可通過機組實際一次調(diào)頻過程積分電量的計算，準(zhǔn)確的量化對比不同調(diào)節(jié)參數(shù)下的機組一次調(diào)頻能力。利用仿真計算工具建立的一次調(diào)頻積分電量模塊，迅速對機組一次調(diào)頻過程的積分電量進(jìn)行計算，統(tǒng)計一次調(diào)頻過程積分電量，迅速、準(zhǔn)確的量化機組一次調(diào)頻能力，以便優(yōu)化一次調(diào)頻調(diào)節(jié)參數(shù)，對一次調(diào)頻試驗具有較高的實用意義。

5、測試仿真儀模擬量數(shù)據(jù)采集通道多。測試仿真儀具有16個模擬量數(shù)據(jù)采集通道，測量精度高，完全能夠滿足一次調(diào)頻試驗的要求。

6、測試仿真儀的測頻、發(fā)頻精度高。測試仿真儀的測頻、發(fā)頻精度均達(dá)到0.001赫茲。發(fā)頻信號靈活多樣，可滿足不同調(diào)速系統(tǒng)對測頻、測速信號的不同要求，也可方便實現(xiàn)頻率階躍、斜坡以及數(shù)據(jù)文件定制等各種變化過程的試驗信號輸出。

1.一種發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法，包括以下步驟：

1）選取一個電網(wǎng)頻率擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件；

2）對上述數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，使其滿足測試仿真儀對信號重構(gòu)的要求，并將處理后的數(shù)據(jù)文件保存或送入測試仿真儀指定的位置，以便測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號；

3）發(fā)電機組靜態(tài)或并網(wǎng)帶負(fù)荷后，將輸入調(diào)速系統(tǒng)的實際機組頻率或轉(zhuǎn)速信號斷開，將測試仿真儀輸出的擾動信號接入，測試仿真儀通過信號重構(gòu)輸出反映電網(wǎng)頻率擾動過程的試驗用擾動信號，進(jìn)行發(fā)電機組的一次調(diào)頻試驗，記錄整個調(diào)節(jié)過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法，其特征在于：所述進(jìn)行一次調(diào)頻試驗并記錄發(fā)電機組一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)過程還包括：根據(jù)試驗結(jié)果調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行調(diào)頻試驗至少一次。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法，其特征在于：所述試驗方法還包括優(yōu)化機組調(diào)節(jié)參數(shù)的步驟：根據(jù)發(fā)電機組一次調(diào)頻的積分電量計算方法，計算模擬電網(wǎng)頻率擾動過程機組的一次調(diào)頻積分電量，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行一次調(diào)頻調(diào)節(jié)性能的量化和機組調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法，其特征在于：所述擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件是一個典型的電網(wǎng)頻率實際擾動錄波數(shù)據(jù)文件或者人為模擬的電網(wǎng)頻率擾動過程數(shù)據(jù)文件；所述的數(shù)據(jù)文件的處理包括對數(shù)據(jù)文件的整理過程、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程、數(shù)據(jù)插值過程的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法，其特征在于：所述記錄整個調(diào)節(jié)過程包括采集位移信號、機組功率信號、機組頻率或轉(zhuǎn)速信號和網(wǎng)頻信號；所述位移信號包括轉(zhuǎn)漿式水輪機的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機組的主接力器位移或者火電機組的調(diào)門位移。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗方法，其特征在于：所述記錄整個調(diào)節(jié)過程包括采集調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機出口斷路器輔助節(jié)點信號；所述壓力信號包括水電機組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機組的汽壓信號。

7.一種發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗用測試仿真儀，其特征在于：所述測試仿真儀包括可同時采集至少4個模擬量信號的模擬量數(shù)據(jù)采集電路（1）、可對采集的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的預(yù)處理及A/D轉(zhuǎn)換電路（2）、可測量電網(wǎng)或機組的頻率或轉(zhuǎn)速的測頻測速單元（3）、可讀取擾動過程錄波數(shù)據(jù)文件并同時發(fā)出擾動信號所需數(shù)字量的中央處理單元（4）、可將數(shù)字量擾動信號轉(zhuǎn)換成符合相應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)頻率或轉(zhuǎn)速信號測試要求的擾動信號的擾動信號生成單元（5）。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗用測試仿真儀，其特征在于：所述測試仿真儀還包括可保存各種不同的錄波數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)庫（6）。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗用測試仿真儀，其特征在于：所述模擬量數(shù)據(jù)采集電路（1）采集的模擬量信號包括位移信號、機組功率信號；所述發(fā)電機組的位移信號包括轉(zhuǎn)漿式水輪機的輪葉轉(zhuǎn)角和主接力器位移或其他水電機組的主接力器位移或者火電機組的高壓調(diào)門位移。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗用測試仿真儀，其特征在于：所述模擬量數(shù)據(jù)采集電路（1）采集的模擬量信號包括調(diào)速系統(tǒng)控制輸出信號、壓力信號或發(fā)電機出口斷路器節(jié)點信號；所述壓力信號包括水電機組的蝸殼壓力和尾水壓力信號或火電機組的汽壓信號。

火電一次調(diào)頻與機組同期測試裝置，火電一次調(diào)頻與機組同期測試儀，火電一次調(diào)頻與機組同期測試系統(tǒng)

火電一次調(diào)頻與機組同期測試儀具有功能強大的軟件系統(tǒng)，在保證儀器能夠方便完成各種試驗的同時，大大提高了儀器的靈活性和通用性。儀器的軟件系統(tǒng)的主要特性可概括如下：

①儀器能夠自動生成WORD試驗報告，Excel試驗報告。

② 試驗報告對曲線進(jìn)行自動標(biāo)識，使試驗報告制作完全自動化。

③ 所有采樣通道的名稱和單位都可以重新定義。

④ 各種試驗的試驗環(huán)境設(shè)置和儀器設(shè)置自動保存。

⑤ 自動計算各種試驗的試驗參數(shù)。

⑥ 簡單方便的通道濾定方式。

⑦ 使用U盤或移動硬盤等存儲設(shè)備方便的導(dǎo)出試驗數(shù)據(jù)。

⑧ 實時繪制試驗曲線，并且提供多種曲線分析工具，使用戶可以對曲線進(jìn)行任意縮放和定位操作。

⑨ Windows XPE操作系統(tǒng)，可以實現(xiàn)軟件系統(tǒng)自我保護(hù)與恢復(fù)，防止病毒攻入與侵蝕。

⑩ 采用防抖動處理，避免用戶錯誤操作。

編輯

恒定頻率控制一次調(diào)頻的概念

系統(tǒng)中所有的發(fā)電機都裝有調(diào)速器，當(dāng)負(fù)荷變動導(dǎo)致頻率變化時，調(diào)速器能感知發(fā)電機頻率的變化，自動調(diào)節(jié)進(jìn)汽閥開度或?qū)~的開度，改變發(fā)電機的有功出力，力求系統(tǒng)功率平衡。

一次調(diào)頻中原動機的作用為：當(dāng)原動機配置自動調(diào)速系統(tǒng)，它的調(diào)速器隨機組轉(zhuǎn)速的變化不斷改變進(jìn)汽量或進(jìn)水量，使原動機的運行點不斷從一根頻率特性曲線向另一根頻率特性曲線過渡。

需注意的是：

（1）頻率的一次調(diào)整是有限的，其只限于周期短、幅度小、頻率高的隨機負(fù)荷變動引起的頻率偏移(負(fù)荷的變化周期在10s內(nèi))。

（2）頻率的一次調(diào)整是所有發(fā)電機組都可以參加的調(diào)頻任務(wù)。

恒定頻率控制一次調(diào)頻的原理

如圖1所示

，

（1）原始運行點在O點；

（2）在負(fù)荷突然增加，發(fā)電機組的出力不能及時跟上機組將 減速，系統(tǒng)的頻率將下降。

（3）在系統(tǒng)頻率下降的同時，發(fā)電機組的功率將調(diào)速器的一 次調(diào)整作用而增大(OB')，負(fù)荷功率也因本身的調(diào)節(jié) 效應(yīng)而減少(B’A’)，經(jīng)過衰減振蕩過程，達(dá)到新的平 衡點O’。

(4)實現(xiàn)有差調(diào)節(jié)。