一、前言
福建省电力公司调度中心曾抽查华能福州电厂机组的一次调频性能，得出的结论是：一二期4台机组的一次调频性能均达不到省网的要求，普遍存在响应时间不及时、响应幅度太小、响应持续时间不足等缺陷。福建省调要求福州电厂尽快解决控制逻辑、汽轮机机械等方面存在的问题，否则考核电量。为此，福州电厂技术人员积极行动，成立专门优化小组，在跟踪、观察、记录一期机组多项数据的基础上，拟就了一套逻辑优化方案，并通过试验验证优化逻辑及调整参数，逐步提升了一次调频性能，满足了电网技术参数的要求。
二、搭设一次调频功能框架
2.1主机DEH回路的逻辑优化
一次调频影响值作为一个前馈，加到数字电液调节系统DEH的汽机负荷PID调节器的前方，需要经过比例、积分等耗时运算后才对汽轮机调门产生影响，所以响应电网频率波动的能力差。福州电厂优化小组将一次调频影响同时作用于汽机负荷PID调节器的前后回路上(如图1所示)，配与通过理论计算与在线试验得出的运算参数，使其在实践中表现出了良好的一次调频响应能力。

原来的PID调节器前一次调频作用力太小，逻辑优化中适当增加了PID调节器前一次调频影响的权重(提高至约30％)。PID调节器后一次调频的直接影响，电厂优化逻辑及参数做到了在电网事故后导致的频率偏差换算过来的转速偏差超过7r/m时，能够有15MW 左右负荷变化的贡献。同时，福州电厂也考虑了机组正常负荷区间一次调频的作用限制：若机组负荷指令大于340MW,PID调节器后一次调频影响只为负(“负”指减少汽轮机调门指令使其出力降低，“正”指增加汽轮机调门指令使其出力升高), 避免出现“机组带 350MW 满负荷运行，电网周波突降，迫使汽轮机出力提高，甚至提高至 360MW以上”的情况；若发电机负荷在190-340MW范围内，PID调节器后一次调频影响可正可负；若发电机负荷在175-190MW范围内，尸旧调节器后一次调频影响只为正，避免出现“机组带175MW以下负荷运行，电网周波突升，迫使汽轮机出力降低，甚至降低至175MW以下”的情况：其他情况下(如汽机冲转、阀切换、机组低于175MW负荷运行)，PID调节器后一次调频影响为0。
2.2机组APC协调回路的逻辑优化
一期机组原来的机组APC协调回路中的一次调频没有经过调试，也基本不适用于现今的情况，福州电厂优化小组将其完全删除，在APC的负荷设定值回路加上电网周波变化(取转速变化)要求的负荷设定值变化量。 APC 回路中的一次调频功能在机组负荷指令为340MW、190MW、175MW等几个节点上下的动作特性同DEH类似，但在APC中逻辑相对简单，因为不需考虑汽机负荷PID调节器前后的作用量等复杂事宜。
三、试验法优化一次调频功能
3.1利用仿真机优化一次调频功能
福州电厂优化小组充分利用华能福州电厂有仿真机的优越条件，在实动试验前先拟定好一次调频优化逻辑与参数的框架。此套仿真机不仅可以仿真操作员站画面，而且软件模型所使用的逻辑同机组DCS的组态逻辑完全一样。优化小组将一次调频逻辑及参数先植入仿真系统中进行一次调频模拟试验，并在其上先行优化调整，然后再植入主机的控制器中。结果证明，电厂一期仿真系统拥有较高的仿真效果，在仿真机上验证后的逻辑参数大约30％以上在实际机组中工作良好。利用仿真机先行调试减少了实动试验优化的试验次数及幅度，有效降低了一次调频试验对机组的扰动。
3.2实动试验法优化一次调频功能
利用机组DCS工程师站模拟电网故障情况，在机组的典型负荷点（从175MW至350MW，间隔25MW为一个负荷点，共8个）上做了大量一次调频试验，获取宝贵的一手数据，不仅实际验证了各负荷点上逻辑动作的正确性，更做到了一次调频的精确性。如在250MW这个负荷点上，不仅做电网周波不同幅度突升（2r/m、4r/m、7r/m、1Or/m等）的逻辑参数，也做电网周波不同幅度突降(也是2/m、4r/m、7r/m、10r/m等)的逻辑参数，最终得出的一次调频优化后的逻辑就相当精准（如对于不同方向的相同程度的频率变化，主机调门的开启与关闭的速率及幅度均不相同)。一次调频的精确性使得其功能满足了电网的要求，由于没有过度动作，也保证了机组的稳定安全。
四、一次调频相关逻辑优化
a.一次调频动作引发主蒸汽管安全阀动作的逻辑优化。在高负荷区(《290MW) ，系统高周的一次调频会引发高压旁路动作。其解决方案是：当主蒸汽压力(《167MPa)时，一次调频自动退出；当主蒸汽压力不高(《167MPa)时，再自动投入。
b.机组APC协调回路的逻辑优化。2台给煤机带较高负荷或3台给煤机带较低负荷运行，若一次调频动作使负荷往上或往下，会使给煤机给煤量超限（实际给煤量高于45t/h或小于18t/h) ，导致给煤机自动方式退出、煤主控自动方式退出、协调退成机跟踪。其解决方案是：一次调频动作时，限制给煤机的指令上下限为43t/h、20t/h 。这样，一次调频动作时，实际的给煤率一般不会超过上限45t/h或下限18t/h，给煤机的自动方式、协调方式就不会退出，一次调频可完整动作。
c.机组低负荷运行时一次调频动作引发机组协调振荡的逻辑优化。在低负荷区(180-190MW附近)，一次调频有时会引发机组协调振荡。其解决方案是：调整DHE汽轮机负荷调节PID的参数，使1号机组的低负荷振荡现象基本解决、2号机组振荡现象大幅减轻。
d.机组低负荷运行时一次调频动作引发机组给水调节振荡的逻辑优化。一次调频动作幅度大时，主机机前压力变化较大，汽包压力变化也大，导致汽包水位出现较大改变(机组低负荷时尤其明显)，机组出现以下现象：2台小机开始抢水、其最小流量阀开启／关闭往复动作、给水调节振荡发散。福州电厂将最小流量阀开启作为前馈(微分器)加到小机转速指令回路中，并给该前馈赋予较大的作用，取得了明显的效果：即使一次调频后汽包水位波动大甚至最小流量阀开启，给水调节回路仍然能够将水位自动调回零位。
e.其他已解决的技术问题还有：DEH转速取值逻辑、高低周动作幅度区分、负荷区判断、一次调频作用量斜率取值等。
五、优化效果
华能福州电厂一次调频优化后，经历了多次福建电网的频率波动，其调频功能受到了福建省电力公司调度中心的好评，而且一次调频动作对自身机组的影响较小。