电网对并网机组一次调频考核指标的计算和判定是基于电厂PMU装置上传的频率信号和功率信号进行的，但发生一次调频时，电网频率会优先于调节指令的变化，此时要求汽机调门快速动作，及时响应电网需求，所以信号源的准确性和汽轮机阀门动作的快速性是关键。而汽轮机转速差作为一次调频的源信号，存在精度低、测量滞后等问题，严重影响一次调频的快速和准确动作，并且会增加一次调频不必要的动作次数，无法保证一次调频性能指标满足要求。基于此，本文对一次调频性能指标展开深入研究并提出解决方案，具有很高的应用价值。
1火力发电机组一次调频动作过程
机组一次调频动作过程评价指标计算说明。以火电机组为例，从频率偏差超出死区开始（即自A0时刻起），单台机组开始快速响应频率的变化，按照各自静太特性相应增大出力，随着全网机组出力的增加，频率逐渐稳定并开始上升，直至频率偏差恢复到死区范围内。从A0时刻起一次调频开始动作，理论出力与实际出力存在较大的偏差。虽然实际出力在最高点时与理论出力的偏差减小，能够满足一次调频15s出力响应指数和30s出力响应指数，但在机组调频持续时间（A0—B0）内，由于实际出力和理论出力整体存在较大的偏差，在此期间机组一次调频实际贡献电量占理论贡献电量的百分比（电量贡献指数）无法满足要求。
2火力发电机组一次调频原理
2.1一次调频函数
一次调频采用开环控制，一次调频函数发生器作为基础控制器，当频率偏差超出死区后，一次调频根据一次调频函数发生器指令动作，当调节功率达到最大值±ΔPmax时，一次调频不再继续动作。其中，±ΔPmax与火力发电机组容量有关。
2.2一次调频机组动作逻辑
（1）为快速响应电网频率的变化，一次调频需要快速准确动作。在汽轮机侧DEH中，检测到频率差或转速差超出死区后，一次调频函数发生器发出功率指令，经过限幅后直接叠加在阀门流量指令上，直接驱动高压调节门，减少运算时间，进而实现快速动作。具体逻辑。（2）为防止汽轮机侧DEH动作之后，CCS侧功率指令和实际功率出现偏差进行反向调节，影响一次调频性能指标，在CCS投入的情况下，将一次调频动作功率限幅后叠加到CCS负荷指令。一是防止CCS反向调节功率；二是通过锅炉主控调节主汽压力，使锅炉侧能够响应汽机侧由于一次调频带来的主汽压力变化，达到快速稳定的效果。
2.3闭环控制
闭环控制是将输出量直接或间接反馈到输入端形成闭环、参与控制的控制方式，也称为反馈控制。其特点是系统自身利用负反馈产生的偏差所取得的控制作用再去消除偏差，使系统恢复到期望值上。可见，闭环控制具有较强的抗干扰能力和消除偏差的能力。
2.4开环控制
开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程，按这种方式组成的系统特点是系统的输出量不会对系统的控制作用产生影响，不具备自动修正的能力。
3一次调频闭环控制
本次一次调频闭环控制的研究，要解决的是由发电机组实际出力与理论出力的偏差导致的一次调频性能指标不合格问题。将采用开环+闭环的复合控制，在一次调频函数发生器的基础上增加闭环控制进行修正，来提高系统的控制精度。
3.1闭环控制投退与自动控制
在华北电网《一次调频综合指标计算及考核度量方法》中规定，只有在电网存在频率差的持续时间大于12s后才统计为一次调频动作。在电网频率持续时间小于12s的情况连续出现时，一次调频闭环控制系统会出现一次调频功率连续比上次高的情况，导致闭环控制的功率发散，控制系统无法稳定。为避免此类现象，需要增加闭环控制自动投退控制方案。具体方法为：（1）在电网频率差维持时间小于10s时，闭环控制输出乘系数，系数为0；（2）在电网频率差持续时间大于10s时，闭环控制输出乘系数，系数为1；（3）当一次调频结束（一次调频动作持续时间大于60s）或者一次调频不动作的情况下，闭环控制系统跟踪值为1。
3.2闭环控制设定值在华北电网
《一次调频综合指标计算及考核度量方法》性能指标计算过程中，一次调频的起始功率为一次调频动作开始时刻的前10s平均功率，计算公式如下：PN=P0-P1010（1）式中：PN为一次调频起始功率；P0为实时功率；P10为前10s功率。
4一次调频优化方法
4.1信号源测量装置
对PMU装置、电网一次调频考核数据和发电厂一次调频动作数据进行比较。通过对数据的比较，发现PMU测量的频率出死区与电网考核数据的起始时间一致，而转速偏差出死区平均有6.25s延迟，必然会影响一次调频前15s出力响应指数。为保证信号源的准确性，将转速偏差更换为频率偏差。频率测量装置与PMU装置的取源点必须相同，测量精度＜±0.002Hz，要求输出三路模拟量频率信号和一路数字量频率超限信号，分别送至DEH和CCS侧，用于一次调频动作的信号源。
4.2一次调频逻辑优化
(1）增大调频动作的前馈，增大调频前15s和前30s的输出响应指数。在小频差扰动下，由一次调频函数转换的功率指令小且不稳定。由于动力命令和阀门命令的计算，高压调节阀的伺服动作，以及油马达和阀门的机械特性，机组的实际功率变化不大。不能满足一个调频的前15秒和前30秒的输出响应指标。通过对测频装置的超限信号进行分析，发现信号经过处理后，可以准确地判断是否需要启动调频。在调频动作中，在阀流量命令中加入前馈分量，可以快速响应调频动作，提高调频前15s和前30s的输出响应指标。(2）增加快动慢回功能，提高一次调频电的贡献率指标。由于频率信号不稳定，频差变化较大，无法保持最大频差所对应的负载功率。通过限制频差变化的速度，增加最大频差的维护时间。具体来说：当频差为正偏差且大于0.033Hz时，限制其下降速率；当频差为负偏差且小于-0.033Hz时，限制其增加速率。
5结束语
针对火力发电机组存在的一次调频动作中准确率不高并导致电量贡献指标合格率低的情况，本次通过对一次调频实际动作情况和《一次调频综合指标计算及考核度量方法》进行分析，发现一次调频在实际动作过程中，实际出力无法达到理论出力的期望值是重要因素。为此，利用闭环控制能够消除偏差的功能，对原一次调频函数发生器输出值进行闭环控制修正，并通过自动投退功能，保证闭环修正的稳定性。经过优化后，一次调频动作的准确性和电量贡献指标合格率有了明显提升，改善了一次调频的整体性能。本次对一次调频闭环+开环控制策略的深入研究，为一次调频的优化提供了新的方案和思路，具有很大的应用价值。
参考文献
[1]陈锁宏.燃煤火力发电厂一次调频控制优化策略[J].电子世界,2017,No.518(08):151.
[2]李云,邹包产,郝臻.火电机组一次调频性能优化研究与应用[J].内燃机与配件,2017,No.231(03):143-145.
[3]杨霞林.火力发电厂负荷控制策略优化[J].中国高新技术企业,2012,No.221(14):91-93.
[4]黄秀芝,唐茂林.火力发电厂600MW机组一次调频功能及性能分析[J].化学工程与装备,2010,No.167(12):126-127.
[5]刘玉涛,王茂松,徐海东.电厂一次调频试验的研究与分析[J].电气技术,2010,No.123(05):82-85.