火电机组一次调频性能测试功能 —基于华中网调WAMS一次调频主动测试子站系统

火电机组一次调频性能测试功能

                               —基于华中网调WAMS一次调频主动测试子站系统

一、项目背景

当前华中区域新能源持续快速发展，预计 2025 年新能源装机容量将超 1.2 亿千瓦，占华中电网总装机容量 30% 以上，馈入华中的特高压直流与新能源装机之和将超过 1.8 亿千瓦，电网系统频率稳定运行面临的挑战持续加大，亟需进一步提升并网机组一次调频性能，增强电网抵御严重故障的能力。

通常基建机组或检修机组在完成涉网一次调频试验投入商业运行后，其运行工况有可能发生较大的改变，使得机组一次调频响应性能也随之产生变化。这对于调度部门预估机组调频能力以及选择合理的开机方式以保证电网频率安全带来了极大的困难。

现阶段对于一次调频性能的评价方法主要是利用PMU的实测数据，根据发电机组在电网发生频率扰动即电网频率偏离工频频率0.033Hz时，机组输出功率对频率变化的响应情况，从而对机组的一次调频性能相关指标进行计算并评价。这一方法能够对机组一次调频性能进行准确的评价，但属于事故后分析与评价，不能做到事情预判与评价分析。特别是对于电网的大频差扰动，在平常运行考核期间不易发生，不利于实时掌握并网机组在事故状态下的一次调频性能，不利于维护电网安全稳定运行，因此通过在线主动测试的方式对机组一次调频性能进行实时评价是非常有必要的。

二、项目概况

华中某电厂有2台1000MW燃煤发电机组，2台机组均采用发电机-变压器-线路接线方式接入500kV系统。为满足电网运行需要，2021年9月由华中网调组织并部署一次调频在线测试主站系统的建设，并于11月份建设完成投运，具备对并网机组开展大扰动下一次调频模拟测试考核的功能。要求地区调度部门加强对机组一次调频功能和性能的监督管理，以实现对机组一次调频性能的实时测试与评估。为此，华中网调提出将该厂作为试点单位和机组进行一次调频主动测试子站的建设和相关试验。

我司作为华中网调的第一家试点实施单位，在该电厂开展一次调频测试子站建设部署工作。

三、项目实施

（1）方案设计

该电厂一次调频测试子站架构图如下：

图1 系统架构图

子站通过调度数据网通道采用扩展的PMU通信协议，实现与主站数据交互。如图1所示，主站向子站的一次调频测试通信管理机发送调节指令，子站的一次调频测试通信管理机根据报文定义识别出一次调频控制指令后，将指令分发给一次调频测试子站装置，一次调频测试子站测控装置通过DCS/DEH控制机组进行主动一次调频动作。一次调频在线测试子站系统需具备高精度时钟对时功能。

（2）现场调试与试运行

根据现场实际运行要求，一次调频主动测试子站与DCS进行了协调控制设计，分别在DEH和CCS侧设计了安全可靠的频率切换逻辑和安全保护逻辑，如下图：

图2 频率切换逻辑图（DEH侧）

图3 频率切换逻辑图（CCS侧）

系统搭建完成后，在机组检修期间分别验证了切换和安全保护逻辑，试验表明一次调频主动测试子站测试流程正确无误，安全保护逻辑有效可行，并完成与调度主站联调试验，试验数据与主站高度一致。

四、项目成果

（1）技术成果：

一次调频主动测试子站系统的开发实施应用对于现有一次调频系统性能的评价单一手段进行了有效补充，现场系统已具备“盲测”功能，即在不影响机组安全稳定运行的情况下，可随时接受主站下发的指令，进行模拟网频主动测试。

（2）经济成果：

该系统实施投运后，在一次调频主动测试盲测期间，该厂受到华中网调的电量补偿，并在各统调电厂作为标杆进行宣讲，降低了企业运营成本，提高了企业形象。

（3）社会效益：

针对以往的一次调频系统，调度部门只有考核，即调频动作不合格，贡献率等达不到两个细则的要求。但是这种手段只是事后判断，若有突发性电网频率突变且一次调频性能不行没有及时调整稳定频率，那么会造成严重的电网安全事故。一次调频测试子站系统的建设，就弥补了事前预判的缺失。由调度主站每个月针对电厂进行一次调频主动测试，评价电厂一次调频测试系统的功能及机组一次调频响应能力，能有效对于电网频率的稳定做出积极贡献。