CN101604148A - 一种火力发电机组协调控制方法及协调控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火力发电机组协调控制方法，包括：根据机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令运算处理获得一调节指令；根据该调节指令调节汽机调门。本发明提供的火力发电机组协调控制方法使机组机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令改变后，更加快速地通过该调节指令得到反应，并通过该调节指令调节汽机调门，使上述机组参数迅速获得调节，有效抑制机前压力和机组功率互相耦合造成的机前压力波动和机组功率波动。

Description

一种火力发电机组协调控制方法及协调控制系统

技术领域

本发明涉及一种火力发电机组协调控制方法，本发明还涉及一种火力发电机组协调控制系统。

背景技术

随着电网要求的提高，对火电厂机组的AGC(Automatic GenerationControl，自动发电控制)控制能力比以前有了更高的要求。而AGC功能的投运效果完全依赖机组协调控制系统的调节品质，AGC的投运要求机组协调控制系统能够快速响应功率指令，并且在指令变化后，机组主要参数如机前压力和机组功率等能快速稳定下来，以适应机组频繁变功率的要求，因此协调控制系统的调节品质对电网的调度影响很大。

常规的机组协调控制系统实现发电机组协调控制的方法主要是通过汽机主控调节机组功率。为了防止机前压力偏差过大，汽机主控回路对机组功率指令进行了修正，当机前压力偏差超过一定范围时，通过一函数F(x)对机前压力偏差进行运算处理，输出一临时调节指令，并根据该临时调节指令使汽机调门回调，用牺牲功率的方法减少机前压力的超调。

常规的汽机主控回路控制方式如下：

正常情况下，机前压力和机前压力设定值的偏差不是很大时，汽机主控回路维持机组功率；如果汽机系统受到某种外部干扰，其机前压力(PT)升高，则，汽机进汽量随机前压力的升高而增加，使机组功率增大；由于锅炉中的煤量不变，汽机主控在此时为了维持机组功率就会关小汽机调门，使汽机进汽量减少，机组功率下降。然而，关小汽机调门会使机前压力进一步增大，锅炉主控就会因为机前压力的增大而通过调节指令减少投入的煤量，锅炉中煤量的减少会使机组功率减小，汽机主控为了维持机组功率，就要打开汽机调门，使进汽量增大，从而使机前压力减少恢复到正常。然而，由于锅炉减少煤量而使功率减少的方法具有很大的滞后性，通常当功率达到功率指令值时，锅炉中减少的煤量已经超过其本来应该减少的量。锅炉中的煤量过度减少又会造成机组功率不足，从而使汽机主控再度调节汽机调门。如此反复调节，需要经过较长的时间后才能使机组系统恢复到稳定状态，(即，各种参数达到并稳定于目标值)。通常采用直吹式制粉系统的机组一般需要二十分钟以上机组功率和机前压力才能达到新的稳定工况。

发明内容

为解决现有技术火力发电机组协调控制方法需要调节过渡时间较长，稳定性较低的问题。本发明提供一种调节过渡时间较短，稳定性较高的火力发电机组协调控制方法。

本发明提供一种火力发电机组协调控制方法，包括：

根据机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令获得调节指令；

根据该调节指令调节汽机调门。

与现有技术相比较，本发明提供的火力发电机组协调控制方法使所述机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令改变后，更加快速地通过该调节指令得到反应，并通过该调节指令调节该汽机调门，使上述机组参数迅速获得调节。在锅炉主控动作之前就使机组系统恢复稳定，避免因锅炉主控减少煤量而造成的调节滞后和机组参数的反复波动。该火力发电机组协调控制方法的调节过渡时间较短，稳定性较高。

为解决现有技术火力发电机组协调控制系统需要调节过渡时间较长，稳定性较低的问题。本发明提供一种调节过渡时间较短，稳定性较高的火力发电机组协调控制系统。

一种火力发电机组协调控制系统，其包括第一调节回路和第二调节回路。该第一调节回路用于根据机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令获得调节指令，并将该调节指令传输至该第二调节回路；该第二调节回路根据该调节指令调节汽机调门。

与现有技术相比较，本发明提供的火力发电机组协调控制系统中，该第一调节回路根据机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令获得调节指令，该第二调节回路根据该调节指令调节汽机调门，使机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令改变后，能够快速地通过该调节指令得到反应，并通过该调节指令调节该汽机调门，使上述机组参数迅速获得调节。在锅炉主控动作之前就使机组系统恢复稳定，避免因锅炉主控减少煤量而造成的调节滞后和机组参数的反复波动。该火力发电机组协调控制系统的调节过渡时间较短，稳定性较高。

附图说明

图1是本发明火力发电机组协调控制方法的流程图。

图2是本发明火力发电机组协调控制系统的示意图。

其中，20火力发电机组协调控制系统；22第一调节回路；222乘法器；224除法器；226第一调节器；24第二调节回路；242第一加法器；244第二调节器；245第三加法器；246调节子回路；247函数功能模块；248第二加法器；28汽机调门。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明火力发电机组协调控制方法的流程图。本发明火力发电机组协调控制方法包括以下步骤：

S102根据机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令获得调节指令；

S104根据该调节指令调节汽机调门。

通过调节该汽机调门的开度大小，可以控制机前压力、机组功率的变化，使发电机组系统快速恢复稳定。

该调节指令可以通过以下公式计算获得：

XD＝NS-NT×PS/PT    (1)

其中，XD为调节指令，NS为机组功率指令，NT为机组功率，PS为机前压力设定值，PT为机前压力。

并且，当该机组功率指令、机组功率、机前压力设定值和机前压力中的一个或多个参数改变，引起该调节指令指令增大时，对应开大该汽机调门，使该机组功率趋向于该机组功率指令，该机前压力趋向于该机前压力设定值；当该调节指令减小时，对应关小该汽机调门，使该机组功率趋向于该机组功率指令，该机前压力趋向于该机前压力设定值。

当机组处于稳定状态时，该机前压力、该机前压力设定值、该机组功率和该机组功率指令都不变，所以该调节指令也不会改变，该调节指令XD接近或等于零，该汽机调门不会受到调整。

下面分三种情况分别说明机组参数改变时，如何利用本发明的火力发电机组协调控制方法调节发电机机组参数，这三种情况分别是：一、外界的干扰造成该发电机组的机前压力PT升高时，对该机前压力PT的调节；二、该机组功率指令NS被改变时，对该机组功率NT的调节；三、该机前压力设定值PS被改变时，对该机前压力PT的调节。

一、当由于外界的干扰造成该发电机组的机前压力PT升高时，由于该机组功率NT的变化有一定的滞后，该机前压力设定值PS和功率指令NS没有变化，所以NT×PS/PT项首先会减少，该调节指令XD＝NS-NT×PS/PT增大，该汽机调门的开度随调节指令的增大被对应开大。由于该汽机调门被开大，汽机进汽量会快速增大，该机组功率NT也跟着上升，该机前压力PT逐步下降向该机前压力设定值PS靠近。由于该机组功率上升，该机前压力PT下降，所以NT×PS/PT项会逐渐增大，使该调节指令XD快速被调回到零附近，调节系统达到新的平衡点。

由于发电机组的机前压力PT快速回复，锅炉主控不会因为机前压力PT偏离该机前压力设定值过多而大幅改变煤量，避免因锅炉系统的滞后而使系统的参数大幅度、长时间地来回调节，使机组在受到外部扰动后能很快地恢复到稳定状态。

二、当机组系统接收指令，使该机组功率指令NS提高时，锅炉主控会同时接收到增加煤量的指令，然而由于锅炉系统的滞后特性，煤量的增大不能很快地使该机组功率提高。由式(1)可知，该机组功率指令NS增大(机组功率指令按预设的速率增大)时，该调节指令XD也会增大，该调节指令XD的增大使该汽机调门被开大，利用锅炉的蓄热量，使该机组功率NT跟踪该机组功率指令NS变化。然后，由于锅炉燃料量的增加，该机前压力PT开始增加，如果机组工作在定压运行方式下，该机前压力PT的增加会使该调节指令XD进一步加大，通过汽机调门的快速开大，使该机前压力不会偏离该机前压力设定值太多，这样可以维持锅炉燃料量的稳定。如果机组工作在滑压运行方式下，则通过设置合适的机前压力设定值变化速率，使该机前压力PT和该机前压力设定值能够同步变化，从而可以使该调节指令XD一直维持在很小的数值内，使该汽机调门能平稳的跟随该机组功率指令的变化而变化。由于该调节指令XD调节该汽机调门，在该机组功率的改变过程中，不论机组是工作在滑压运行方式还是定压运行方式，当机组功率指令到达目标值后，机组系统都能够很快地达到平衡状态，大幅减少机组系统的调节过渡时间，同时也不会影响到该机组功率改变的速率。

三、当该机前压力设定值PS接收系统指令按预设的速率增大时，由式(1)可知，该调节指令XD会减小。该汽机调门随该调节指令XD的减小而被关小，利用锅炉蓄热能力使该机前压力PT升高，并接近该机前压力设定值PS的数值。同时，随着汽机调门的关小，该机组功率也会相应减少，这样该调节指令XD就会随之增大，使机组系统达到新的平衡状态。随后配合锅炉主控增加煤量的动作，该机前压力PT会较快地稳定下来。通过该调节指令XD与该汽机调门的调节，使该机前压力PT的调节响应速度得到较大的提高。

另外，当该机前压力PT与该机前压力设定值PS的差值较大，超过一预先设定的门限值时，还可以在本发明的基础上进一步利用传统的调节方式对该机前压力PT进行调整。即，设定一关于该机前压力和该机前压力设定值的差值的函数F(x)；当该机前压力和该机前压力设定值的差值小于该预先设定的门限值时，根据该调节指令调节该汽机调门；当该机前压力和该机前压力设定值的差值大于该预先设定的门限值时，根据该函数F(x)产生一个临时调节指令，根据该调节指令和该临时调节指令调节该汽机调门。

与现有技术相比较，本发明提供的火力发电机组协调控制方法中，根据该机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令获得该调节指令，然后根据该调节指令调节该汽机调门，使该机组功率和该机前压力快速达到稳定状态。该火力发电机组协调控制方法的调节过渡时间较短，稳定性较高。

另外，在该机前压力与该机前压力设定值相差较大时，同时利用本发明的火力发电机组协调控制方法和传统的火力发电机组协调控制方法对机组进行控制，可以进一步加快调节的速度，减少到达调节稳态状态的时间，使机组的稳定性更高，更好地满足中调投运AGC功能的要求。

请参阅图2，其是本发明火力发电机组协调控制系统的示意图。该火力发电机组协调控制系统20包括一第一调节回路22和一第二调节回路24。该第一调节回路22用于根据机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令获得调节指令；该第二调节回路24用于根据该调节指令调节汽机调门28。通过调节该汽机调门28的开启大小，可以控制该机前压力和该机组功率的变化，使该火力发电机组协调控制系统快速恢复稳定。

该第一调节回路22通过对该机组功率指令、机组功率、机前压力设定值、机前压力按照以下公式运算，获得该调节指令：

XD＝NS-NT×PS/PT

其中，XD为调节指令，NS为机组功率指令，NT为机组功率，PS为机前压力设定值，PT为机前压力。

该第二调节回路24根据该调节指令调节该汽机调门的方法为：当机组功率指令、机组功率、机前压力设定值和机前压力中的一个或多个参数改变，引起该调节指令增大时，对应开大该汽机调门，使该机组功率趋向于该机组功率指令，该机前压力趋向于该机前压力设定值；当该调节指令减小时，对应关小该汽机调门，使该机组功率趋向于该机组功率指令，该机前压力趋向于该机前压力设定值

在本实施方式中，该第一调节回路22包括一乘法器222、一除法器224以及一第一调节器226，该乘法器222的两输入端分别输入机组功率和机前压力设定值，其输出端输出该机组功率和机前压力设定值的乘积至该除法器224，该除法器224的输入端分别输入上述乘积和机前压力，其输出上述机组功率和机前压力设定值的乘积除以该机前压力所得的数值至该第一调节器226，该第一调节器226的另一个输入端输入该机组功率指令，该第一调节器226根据输入的数据获得该调节指令XD，该调节指令XD经过该第一调节器226的PID运算后，输出一调节信号至第二调节回路24。

该第二调节回路24包括一第一加法器242和一第二调节器244，该第一加法器242的两输入端分别输入机组功率指令与该第一调节回路22输出的信号，其输出该机组功率指令与该第一调节回路22输出的信号的和至该第二调节器244的输入端，作为该第二调节器244的给定信号，与一汽机调门阀位参考信号相减后作为该第二调节器244的输入偏差信号，经过该第二调节器244的PID运算后，根据该第二调节器244的输出控制该汽机调门28的开度。

作为本发明的一种优选实施方式，该第二调节回路24可以进一步包括一调节子回路246和一第二加法器248，该调节子回路246的输出通过该第二加法器248叠加至该第二调节器244，该第二调节器244根据该调节子回路246的输出和该调节指令调节该汽机调门28。

该调节子回路246包括一第三加法器245和一函数功能模块247，该第三加法器245的两输入端分别输入机前压力和机前压力设定值，其输出端输出该机前压力和机前压力设定值的差值至该函数功能模块247的输入端；

该函数功能模块247具有以下设置：

在机前压力和机前压力设定值的差值高于一预先设置的门限值时，该函数功能模块247根据该机前压力和该机前压力设定值的差值输出一临时调节指令至该第二加法器；

在该机前压力和该机前压力设定值的差值低于该预先设置的门限值时，该函数功能模块247不输出该临时调节指令。

并且，在该机前压力和该机前压力设定值的差值高于该预先设置的门限值时，该第二调节器244根据该临时调节指令和该调节指令调节该汽机调门28。

与现有技术相比较，本发明提供的火力发电机组协调控制系统中，该第一调节回路根据机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令获得调节指令，该第二调节回路根据该调节指令调节汽机调门，使上述机组系统参数在改变之后，该火力发电机组协调控制系统能够快速调节达到平衡状态，且调节过渡时间较短，稳定性较高。

另外，该第二调节回路包括该调节子回路，在机前压力和机前压力设定值的差值高于该预先设置的门限值时，输出该临时调节指令至该第二调节器，使该第二调节器同时根据该临时调节指令和该调节指令调节汽机调门，进一步缩短调节过渡时间；在机前压力和机前压力设定值的差值低于该预先设置的门限值时则不输出该临时调节指令，防止因机前压力调节过度而引起的锅炉减煤，避免系统大幅度地反复调节各个参数。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火力发电机组协调控制方法，其特征在于：

根据机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令获得一调节指令；

根据该调节指令调节汽机调门。

2.如权利要求1所述的火力发电机组协调控制方法，其特征在于：该调节指令通过以下公式计算获得：

XD＝NS-NT×PS/PT

其中，XD为调节指令，NS为机组功率指令，NT为机组功率，PS为机前压力设定值，PT为机前压力。

3.如权利要求2所述的火力发电机组协调控制方法，其特征在于，所述根据该调节指令调节汽机调门的方法为：

当所述机组功率指令、机组功率、机前压力设定值和机前压力中的一个或多个参数改变，引起该调节指令增大时，对应开大该汽机调门，使该机组功率趋向于该机组功率指令，该机前压力趋向于该机前压力设定值；当该调节指令减小时，对应关小该汽机调门，使该机组功率趋向于该机组功率指令，该机前压力趋向于该机前压力设定值。

4.如权利要求1所述的火力发电机组协调控制方法，其特征在于，所述根据该调节指令调节汽机调门的方法为：

当所述机前压力和所述机前压力设定值的差值小于预定门限值时，根据所述调节指令调节所述汽机调门；

当所述机前压力和所述机前压力设定值的差值大于所述预定门限值时，根据所述机前压力和所述机前压力设定值的差值获得一临时调节指令，根据所述调节指令和所述临时调节指令调节所述汽机调门。

5.一种火力发电机组协调控制系统，其特征在于，其包括：

一第一调节回路，用于根据机前压力、机前压力设定值、机组功率和机组功率指令获得调节指令；

一第二调节回路，用于根据该第一调节回路获得的调节指令调节汽机调门。

6.如权利要求5所述的火力发电机组协调控制系统，其特征在于，该第一调节回路通过对所述机组功率指令、机组功率、机前压力设定值、机前压力按照以下公式运算，获得该调节指令：

XD＝NS-NT×PS/PT

其中，XD为调节指令，NS为机组功率指令，NT为机组功率，PS为机前压力设定值，PT为机前压力。

7.如权利要求5所述的火力发电机组协调控制系统，其特征在于，该第二调节回路根据调节指令调节汽机调门的方法为：

当该机组功率指令、机组功率、机前压力设定值和机前压力中的一个或多个参数改变，引起该调节指令指令增大时，对应开大该汽机调门，使该机组功率趋向于该机组功率指令，该机前压力趋向于该机前压力设定值；当该调节指令减小时，对应关小该汽机调门，使该机组功率趋向于该机组功率指令，该机前压力趋向于该机前压力设定值。

8.如权利要求7所述的火力发电机组协调控制系统，其特征在于：该第一调节回路包括一乘法器、一除法器以及一第一调节器，该乘法器的两输入端分别输入机组功率和机前压力设定值，其输出端输出该机组功率和机前压力设定值的乘积至该除法器，该除法器的输入端分别输入上述乘积和机前压力，其输出上述机组功率和机前压力设定值的乘积除以该机前压力所得的数值至该第一调节器，该第一调节器的另一个输入端输入机组功率指令，该第一调节器根据输入的数据获得该调节指令XD，该调节指令经过该第一调节器的PID运算后，输出一调节信号至第二调节回路。

9.如权利要求8所述的火力发电机组协调控制系统，其特征在于：该第二调节回路包括一第一加法器和一第二调节器，该第一加法器的两输入端分别输入机组功率指令与该第一调节回路输出的信号，其输出该机组功率指令与该第一调节回路输出的信号的和至该第二调节器的输入端，该第二调节器根据机组功率指令与该第一调节回路输出的信号的和调节该汽机调门。

10.如权利要求5所述的火力发电机组协调控制系统，其特征在于：该第二调节回路进一步包括一调节子回路；

当该机前压力和该机前压力设定值的差值高于一预先设定的门限值时，该调节子回路根据该机前压力和机前压力设定值的差值输出一临时调节指令，该第二调节回路根据该调节指令和该临时调节指令调节汽机调门；

当该机前压力和该机前压力设定值的差值低于该预先设定的门限值时，该调节子回路不输出该临时调节指令，该第二调节回路根据该调节指令调节该汽机调门。