[发明专利]一种考虑核电机组耐受能力的一次调频性能提升试验方法

说明书

本发明公开了一种考虑核电机组耐受能力的一次调频性能提升试验方法，依次包括现场试验：对实际机组在不同运行工况下，进行一次调频试验、瞬态试验，得到机组在该工况下的功率可调范围；仿真试验：在实际机组的全过程仿真机上，在不同功率平台下设置不同的死区、不等率和调频幅度限幅，记录一回路、二回路系统主要参数，在其正常运行范围内，对死区和调频幅度限幅进行微调。本发明针对不同功率平台进行试验合理设置死区和调频幅度限幅，使核电机组在小频差情况下，通过常规岛汽机的蓄热实现一次调频响应；在大频差情况下，通过调整控制棒动作幅度、速度实现一次调频响应性能达标。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种考虑核电机组耐受能力的一次调频性能提升试验方法。

背景技术

近年来大型核电机组建设步伐日新月异，以某省级电网为例，在建、运行核电机组10台，总的装机容量达到近1100万千瓦，占到该省级电网装机容量的16%~20%。核电机组具有单机容量大、停堆换料时间长等特点，但系统电压和频率的波动、电网故障都会对核电机组产生影响，同样若核电机组发生突然甩负荷、切机等故障，也会对系统电压和频率产生较大冲击。当系统出现故障扰动时，交直流系统相互影响与多直流系统相互影响问题交织在一起，电网稳定问题突出且异常复杂。尤其电网中直流线路故障等情况下的频率电压等的稳定，增加了系统维持安全稳定运行的难度。2015年，我国某个区域电网直流线路双极闭锁，损失功率540万千瓦，区域电网频率最低波动至约49.56Hz。在深度频率波动下，大容量、高参数机组一次调频响应对于电网频率恢复具有重大影响，其一次调频响应性能需引起关注。传统上由于核安全考虑，同时为了最大限度充分消耗核燃料棒能量，核电机组长期处于基荷运行并且一般很少参与调频，这在核电占比较低的电网是可以接受的，但是对于我国某些核电高占比省份而言，核电带基荷不调频运行方式显然是极为不利的。核电机组深度频率扰动下，机组涉网保护动作情况以及电网与核电机组之间的相互影响值得进一步研究。

目前尚无针对核电机组进行耐受性能测试方法及其技术方案，核电机组一次调频性能基本参照常规火电机组进行。同时也无核电机组死区设置、限幅设置依据，基本围绕核安全并采用保守设置。

而实际上，随着核电装机占比逐渐增高，迫切需要解决几个关键问题：

（1）核电机组GRE控制系统调速控制逻辑死区设置过大，导致在电网频率波动时，核电机组不能及时响应电网频率扰动甚至基本不动。如何合理设置汽机调速系统死区、核棒控制系统死区，成为保障核安全及电网频率稳定关键技术难题之一。

（2）根据实际机组试验结果，在核燃料寿期初始阶段，核电机组在非满负荷时，具备正常调频能力。但目前核电机组的设置过于保守，针对升功率设置较小的限幅，导致机组在各功率平台调频限幅均会受到影响。

（3）核电机组（尤其核棒）对频率频繁波动的耐受能力研究不足。在实际电网中，频率可能存在反复波动，当核岛控制系统接收到频率波动信号以后，核棒控制系统也会频繁波动，当核棒钩爪频繁插拔后，钩爪容易出现疲劳，导致机械系统出现故障甚至出现落棒。因此如何合理设置核棒控制系统死区、核电汽机调速系统死区成为关键所在。核棒控制系统死区、汽机调速系统死区合理搭配，使得核棒既能迅速响应大频差频率波动又能躲过小频差频繁波动。

发明内容

针对现有技术中汽机调速系统死区、核电机组一次调频功率限幅不合理导致调频能力不足的问题，本发明提供一种考虑核电机组耐受能力的一次调频性能提升试验方法，满足现场实际安全要求的试验方法，同比例仿真机测试获得核电机组死区设置依据、限幅设置依据，提升一次调频性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种考虑核电机组耐受能力的一次调频性能提升试验方法，依次包括：

现场试验：对实际机组在不同运行工况下，进行一次调频试验、瞬态试验，得到机组在该工况下的功率可调范围；