CN102142695A - 火电厂厂级自动发电控制的负荷同操自动分配方法 - Google Patents

Abstract

火电厂厂级自动发电控制的负荷同操自动分配方法，本发明厂级自动发电控制的负荷指令X与分配父模块连接、分配父模块分别与各分配子模块连接；各分配子模块分别通过跟踪指令YF1～YFn、手动或者自动状态A1～An、偏置B1～Bn反馈到与分配父模块；由上层的负荷分配系统根据负荷同操自动分配计算方法，分配全厂负荷指令至各机组的负荷指令；根据厂内各机组的容量确定的按容量系数分配或按相同系数分配功能，实现机组在可调范围内按分配系数成比例增减负荷指令，自动满足全厂的负荷指令要求。本发明在自动满足火电厂的全厂发电负荷要求的同时，可灵活、快速、准确调整各机组的目标负荷值在安全、经济运行值，保证机组在厂级或本地的发电控制方式时一次调频都能发挥正常作用。

Description

火电厂厂级自动发电控制的负荷同操自动分配方法

技术领域

本发明属于火电厂自动化领域，同样适用在水电厂的自动发电控制的负荷同操自动分配算法中，是一种能全面适应调度与电厂对机组AGC自动负荷分配的计算方法。

背景技术

随着电力系统规模的日益扩大，及国家对火力发电机组节能减排的要求不断提高，机组的经济、环保运行越来越重要，机组负荷分配就是其中一个关系经济、环保非常重要的问题。机组负荷分配是在预先规定的调度周期内合理确定所有可用机组的启、停机状态和电厂各机组间的负荷分配，并满足各种约束条件，使系统总运行费用最小。据国内外统计资料表明，实现经济负荷分配可节约0.1％～1.5％的燃料。

发明内容

火电厂厂级自动发电控制的负荷同操自动分配方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

机组等负荷容量比的自动负荷分配算法框图结构为：厂级AGC负荷指令X与分配父模块连接、分配父模块分别与各分配子模块连接；各分配子模块分别通过跟踪指令YF1～YFn、手动或者自动状态A1～An、偏置B1～Bn反馈到与分配父模块；

n为全厂台机组数，i为第i台机组标示，全厂AGC负荷指令(X)，通过分配父模块根据全厂AGC负荷指令(X)及各分配子模块反馈的：跟踪指令(YF1～YFn)、手/自动状态(A1～An)、偏置(B1～Bn)，计算出公共指令(Y)，输出至各分配子模块，子模块由分配系数Ki与输出指令的偏置计算输出指令(Y1～Yn)，作为各机组的自动分配负荷指令；各分配子模块输出的机组负荷跟踪指令YF_i与厂级负荷指令X满足：

$X=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFi}$

其中：n为全厂机组台数，i为第i台机组标示。根据各机组的负荷指令偏值B_i、手/自动状态A_i反馈信号，计算出送至各分配子模块的公共指令值Y。设各机组的容量分配系数为K₁，K₂，...，K_n，则满足：

$X=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Bi}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{KiY}$

又因投入自动的分配子模块指令YFai满足：

YFai＝KaiY+Bai

其中Kai为自动状态的机组分配系数，Bai为自动状态的机组偏置；手动状态的分配子模块跟踪指令为YFmi，在本算法中，手动状态的分配子模块偏值Bmi、分配系数Kmi均置为0；把手、自动状态的分配子模块跟踪指令YFi代入式2，并设投入自动的分配子模块数有L个，则：

$Y=(X-\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Bai}-\underset{i=1}{\overset{n-L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFmi})/\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Kai}$

其中：

为投入自动的分配子模块的所有偏值；

为在手动的分配子模块跟踪的输出值之和；

为在自动的分配子模块的分配系数之和；

同时，为保证机组投入厂级AGC时的无扰切换，分配控制子模块下发的机组负荷指令在机组未投入厂级AGC时跟踪机组实发功率减一次调频量。在机组侧的协调控制中，机组实际功率指令是机组AGC指令与一次调频量的叠加结果，即：机组实际功率指令值＝机组AGC负荷指令+机组一次调频量；

另外在实现分配模块功能的逻辑中，还要增加以下功能：

(1)父分配模块逻辑。A、人工及外部逻辑判断的切自动；B、子分配模块手/自动切换瞬间，防止指令突变产生扰动的闭锁逻辑；

(2)子分配模块逻辑。A、人工及外部逻辑判断的切自动；B、取消分配逻辑，机组未并网时自动切为手动并置输出指令为0；E、子模块达上、下限的处理，未交AGC成组控制时子模块达上、下限应不起限制作用，反之才起作用；

在机组投入厂级AGC自动分配时，算法本身保证了各机组厂级AGC投入是无扰切换。

在机组切除厂级AGC自动分配时，输出指令保持切换前值，实现了无扰切换；

在投入厂级AGC自动分配的机组达到上(下)限时，通过偏置值B_i自动跟踪公共指令值Y与上(下)限的差，实现负荷自动分配的无扰重构；

控制逻辑中，还需自动计算全厂AGC的负荷上下限，给分配计算与调度限值用；

全厂负荷上限P_HL为：

$P_{\mathrm{HL}}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFti}+\underset{i=1}{\overset{n-m}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\mathrm{HLi}}$

其中：

-未投厂级负荷分配的子模块的跟踪输出值之和；

-投厂级负荷分配的机组AGC上限之和。类似，全厂负荷下限P_LL为：

$P_{\mathrm{LL}}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFti}+\underset{i=1}{\overset{n-m}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{L{L}_i}$

其中：

-未投厂级负荷分配的子模块的跟踪输出值之和；-投厂级负荷分配的机组AGC下限之和。

本发明的有益效果是，电厂厂级负荷优化经济分配具有以下优点：

(1)不仅减少了上层EMS的计算量与复杂程度，而且实现了真正的厂端经济分配；

(2)更有利于优化机组的运行水平，提高机组的安全稳定性能；

(3)更加符合电力调度分级管理的原则，更加适合市场经济条件下电厂经营管理运作方式。

火电厂厂级自动发电控制的负荷同操自动分配方法，是电厂机组厂级负荷优化分配运行的基础，也可以配合各种自动经济分配计算，灵活、快速、准确地实现负荷经济分配，同时又不因为自动经济分配算法的局限性、适应性而影响机组的安全经济运行。

附图说明

图1为机组等负荷容量比的自动负荷分配算法框图。

具体实施方式

火电厂厂级自动发电控制的负荷同操自动分配方法，本发明方法包括下列步骤：

机组等负荷容量比的自动负荷分配算法框图结构为：厂级AGC负荷指令X与分配父模块连接、分配父模块分别与各分配子模块连接；各分配子模块分别通过跟踪指令YF1～YFn、手动或者自动状态A1～An、偏置B1～Bn反馈到与分配父模块；

n为全厂台机组数，i为第i台机组标示，厂级AGC负荷指令X，通过分配父模块根据全厂AGC负荷指令X及各分配子模块反馈的：跟踪指令YF1～YFn、手动或者自动状态A1～An、偏置B1～Bn，计算出公共指令Y，输出至各分配子模块，子模块由分配系数Ki与输出指令的偏置计算输出指令Y1～Yn，作为各机组的自动分配负荷指令；

各分配子模块输出的机组负荷跟踪指令YF_i与厂级负荷指令X满足：

$X=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFi}$

根据各机组的负荷指令偏值B_i、手/自动状态A_i反馈信号，计算出送至各分配子模块的公共指令值Y，设各机组的容量分配系数为K₁，K₂，...，K_n，则满足：

$X=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Bi}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{KiY}$

又因投入自动的分配子模块跟踪指令YFai满足：

YFai＝KaiY+Bai

其中Kai为自动状态的机组分配系数，Bai为自动状态的机组偏置；手动状态的分配子模块跟踪指令为YFmi，在本算法中，手动状态的分配子模块偏值Bmi、分配系数Kmi均设置为0；把手动、自动状态的分配子模块跟踪指令YFi代入式2，并设投入自动的分配子模块数有L个，则：

$Y=(X-\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Bai}-\underset{i=1}{\overset{n-L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFmi})/\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Kai}$

其中：

为投入自动的分配子模块的所有偏值；

为在手动的分配子模块跟踪的输出值之和；

为在自动的分配子模块的分配系数之和；

同时，为保证机组投入厂级AGC时的无扰切换，分配控制子模块下发的机组负荷指令在机组未投入厂级AGC时跟踪机组实发功率减一次调频量；在机组侧的协调控制中，机组实际功率指令是机组AGC指令与一次调频量的叠加结果，即：机组实际功率指令值＝机组AGC负荷指令+机组一次调频量；

在实现分配模块功能的逻辑中，还增加以下接口功能：

(1)父分配模块逻辑：A、人工及外部逻辑判断的切自动；B、子分配模块手动或者自动切换瞬间，防止指令突变产生扰动的闭锁逻辑；

(2)子分配模块逻辑：A、人工及外部逻辑判断的切自动；B、取消分配逻辑，机组未并网时自动切为手动并置输出指令为0；E、子模块达上、下限的处理，未交AGC成组控制时子模块达上、下限应不起限制作用，反之才起作用；

在机组投入厂级AGC自动分配时，算法本身保证了各机组厂级AGC投入是无扰切换；在机组切除厂级AGC自动分配时，输出指令保持切换前值，也实现了无扰切换；

在投入厂级AGC自动分配的机组达到上或者下限时，通过偏置值B_i自动跟踪公共指令值Y与上或者下限的差，实现负荷自动分配的无扰重构；

控制逻辑中，还需自动计算全厂AGC的负荷上下限，给分配计算与调度限值用；

全厂负荷上限P_HL为：

$P_{\mathrm{HL}}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFti}+\underset{i=1}{\overset{n-m}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\mathrm{HLi}}$

其中：-未投厂级负荷分配的子模块的跟踪输出值之和；

-投厂级负荷分配的机组AGC上限之和；类似，全厂负荷下限P_LL为：

$P_{\mathrm{LL}}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFti}+\underset{i=1}{\overset{n-m}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\mathrm{LLi}}$

其中：

-未投厂级负荷分配的子模块的跟踪输出值之和；

-投厂级负荷分配的机组AGC下限之和。

本发明实施的平台为火电机组的厂级负荷分配系统，包括服务器、PC、DCS、FCS、PLC等平台，实施方式包括下列步骤：

(1)针对负荷分配系统的具体型号进行控制功能组态、编程与模拟试验；

(2)在机组运行时进行控制功能的调试与投用；

(3)进行厂级AGC投入后各机组的控制试验。

Claims (1)

1.火电厂厂级自动发电控制的负荷同操自动分配方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

机组等负荷容量比的自动负荷分配算法框图结构为：厂级AGC负荷指令X与分配父模块连接、分配父模块分别与各分配子模块连接；各分配子模块分别通过跟踪指令YF1～YFn、手动或者自动状态A1～An、偏置B1～Bn反馈到与分配父模块；

n为全厂台机组数，i为第i台机组标示，厂级AGC负荷指令X，通过分配父模块根据全厂AGC负荷指令X及各分配子模块反馈的：跟踪指令YF1～YFn、手动或者自动状态A1～An、偏置B1～Bn，计算出公共指令Y，输出至各分配子模块，子模块由分配系数Ki与输出指令的偏置计算输出指令Y1～Yn，作为各机组的自动分配负荷指令；

各分配子模块输出的机组负荷跟踪指令YF_i与厂级负荷指令X满足：

$X=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFi}$

根据各机组的负荷指令偏值B_i、手/自动状态A_i反馈信号，计算出送至各分配子模块的公共指令值Y，设各机组的容量分配系数为K₁，K₂，...，K_n，则满足：

$X=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Bi}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{KiY}$

又因投入自动的分配子模块跟踪指令YFai满足：

YFai＝KaiY+Bai

其中Kai为自动状态的机组分配系数，Bai为自动状态的机组偏置；手动状态的分配子模块跟踪指令为YFmi，在本算法中，手动状态的分配子模块偏值Bmi、分配系数Kmi均设置为0；把手动、自动状态的分配子模块跟踪指令YFi代入式2，并设投入自动的分配子模块数有L个，则：

$Y=(X-\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Bai}-\underset{i=1}{\overset{n-L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFmi})/\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Kai}$

其中：

为投入自动的分配子模块的所有偏值；

为在手动的分配子模块跟踪的输出值之和；为在自动的分配子模块的分配系数之和；

同时，为保证机组投入厂级AGC时的无扰切换，分配控制子模块下发的机组负荷指令在机组未投入厂级AGC时跟踪机组实发功率减一次调频量；在机组侧的协调控制中，机组实际功率指令是机组AGC指令与一次调频量的叠加结果，即：机组实际功率指令值＝机组AGC负荷指令+机组一次调频量；

在实现分配模块功能的逻辑中，还增加以下接口功能：

(1)父分配模块逻辑：A、人工及外部逻辑判断的切自动；B、子分配模块手动或者自动切换瞬间，防止指令突变产生扰动的闭锁逻辑；

(2)子分配模块逻辑：A、人工及外部逻辑判断的切自动；B、取消分配逻辑，机组未并网时自动切为手动并置输出指令为0；E、子模块达上、下限的处理，未交AGC成组控制时子模块达上、下限应不起限制作用，反之才起作用；

在机组投入厂级AGC自动分配时，算法本身保证了各机组厂级AGC投入是无扰切换；在机组切除厂级AGC自动分配时，输出指令保持切换前值，也实现了无扰切换；

在投入厂级AGC自动分配的机组达到上或者下限时，通过偏置值D_i自动跟踪公共指令值Y与上或者下限的差，实现负荷自动分配的无扰重构；

控制逻辑中，还需自动计算全厂AGC的负荷上下限，给分配计算与调度限值用；

全厂负荷上限P_HL为：

$P_{\mathrm{HL}}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFti}+\underset{i=1}{\overset{n-m}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\mathrm{HLi}}$

其中：

-未投厂级负荷分配的子模块的跟踪输出值之和；

-投厂级负荷分配的机组AGC上限之和；类似，全厂负荷下限P_LL为：

$P_{\mathrm{LL}}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{YFti}+\underset{i=1}{\overset{n-m}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{L{L}_i}$

其中：-未投厂级负荷分配的子模块的跟踪输出值之和；

-投厂级负荷分配的机组AGC下限之和。

Images