CN102646980B - 单元火力发电机组一次调频补偿控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型单元火力发电机组一次调频补偿控制方法，根据发电机组瞬时发电负荷指令及发电机组一次调频投入上、下限值，通过算法模块，自动计算出一次调频理论补偿负荷限幅值，设定H/L限幅模块的高低限幅值；2)根据电网运行频率波动差值或汽轮机转速波动值，通过设定函数F1(x)计算出发电机组一次调频理论补偿负荷值，通过H/L限幅模块保证发电机组调频动作不超过发电机组正常调节范围，限制发电机组一次调频补偿指令在-ΔP～ΔP之间；3)一次调频补偿修正，根据发电机组运行实时调节级压力、主汽压、主气温参数，通过F2(x)计算修正一次调频指令输出，保证发电机组一次调频动作满足设计要求，稳定电网供电频率。
Description
技术领域
本发明涉及一种火力发电机组调频补偿控制方法，尤其是一种单元火力发电机组一次调频补偿控制方法。
背景技术
火电发电机组在我国电力生产中占有重要地位，随着我国大型发电机组发展及特高压、智能电网的建设，对火力发电机组灵活调频功能要求越来越高。而现实情况是电力生产企业由于燃料质量、机组运行方式等因素的影响，机组一次调频性能不能按照机组设计实现预定调频补偿，进而影响电网的供电质量。
火力发电机组一次调频能力设计有明确要求，按照机组的额定容量设有多大的机组调频能力，调频动态响应时间必须满足电网运行需求。但是，发电机组的一次调频能力受机组多方面因素影响，比如机组燃料变化、机组的运行方式等。按照当前机组一次调频设计，当机组滑压运行时，尤其机组调节阀门开度大时，机组一次调频能力明显下降，不能完成设计出力，影响电网的供电质量。综合考虑火力发电单元机组安全运行及保证机组设计一次调频设计能力实现是该控制系统设计着重解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种单元火力发电机组一次调频补偿控制方法，该方法的一次调频灵活限幅，保证机组负荷工作在可控范围内；并根据机组运行状态自动修正一次调频指令，保证机组一次调频出力达到设计出力，稳定电网供电频率。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
1.一种单元火力发电机组一次调频控制方法，步骤如下：
1）根据发电机组瞬时发电负荷P及发电机组一次调频投入上、下限值P1、P2，通过SUB、MAX、MIN算法模块，自动计算出一次调频理论补偿负荷限幅值，来设定H/L限幅模块的高低限幅值。
2）根据电网运行频率波动差值或汽轮机转速波动值Δf/Δn，通过设定函数F1(x)计算出发电机组一次调频理论补偿负荷值，通过H/L限幅模块保证发电机组调频动作不超过发电机组正常调节范围内，限制发电机组一次调频补偿指令在-ΔP～ΔP之间，防止发电机组出现大幅扰动，保证发电机组安全稳定运行。
3）一次调频补偿修正，根据发电机组运行实时调节级压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度参数，通过F2(x)计算修正一次调频指令输出，保证发电机组一次调频动作在各个运行工况下满足设计要求，尽快修正电网频率波动，保证电网供电质量。
其中，ΔP：机组一次调频补偿理论值，取ΔP=机组额定容量*k1，国家电网印发《火力发电机组一次调频试验导则》技术要求规定：机组额定容量小于250MW时，k1不小于10%；机组额定容量大于等于250MW小于等于350MW级机组，k1不小于8%；机组额定容量大于350MW小于等于500MW级机组，k1不小于7%；500MW以上机组，k1不小于6%。
SUB：减法计算模块。
MAX：两输入变量，输出取大计算模块。
MIN：两输入变量，输出取小计算模块。
F1(x)：计算函数，根据机组转速不等率设置一次调频补偿曲线，该函数为六点分段函数，即x0、x1、x2、x3、x4、x5，其中x2与x3之间为一次调频动作死区，对应调频指令为0，机组最大调频补偿作用转速差（x1、x4）=3000*机组转速不等率*k1+死区；最大调频补偿负荷ΔP（F1(x1)、F1(x4)）=机组额定容量*k1；最大调频转速差（x0、x5）=3000*机组转速不等率；此处k1与ΔP中k1为同一变量参数。
F2(x)：计算函数，根据调节级压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度计算出一次调频补偿系数，具体函数表达式如下：
其中：P额定为机组机前额定主蒸汽压力；P实际为机组机前实际运行主蒸汽压力；P1额定为机组额定调节级压力；P1实际为机组实际运行调节级压力；T额定为机组机前额定主蒸汽温度；T实际为机组机前实际运行主蒸汽温度；k2为比例修正系数，取k2=1。
本发明的有益效果是，本发明主要解决了两个问题：一是一次调频灵活限幅，保证机组发电负荷工作在可控范围内，防止机组发电负荷在机组稳燃负荷及接近满负荷出力附近时，机组一次调频大幅度动作引起机组运行工况恶化，造成机组设备损坏，避免机组非计划停运带来的较大经济损失；二是根据机组运行状态自动修正一次调频指令，保证机组调频出力在发电机组各个不同运行工况下，快速响应达到设计一次调频补偿出力，稳定电网供电频率，保障电网运行安全。
附图说明
图1是本发明的设计原理框图；
图2是本发明控制逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，单元火力发电机组一次调频补偿控制方法设计原理各个环节如下：
块1：修正前一次调频指令高限值；
块2：修正前一次调频指令；
块3：修正前一次调频指令低限值；
块4：一次调频指令限幅块，保证调频指令在机组运行允许范围内；
块5：一次调频指令修正算法块，运算得出修正后一次调频指令值；
块6：一次调频修正系数算法块，得出一次调频修正调整系数；
块7：来自现场测量设备的介质数据，提供一次调频指令修正数据源。
块8：机组指令修正块，得出机组瞬时负荷指令值；
块9：机组高压调节阀门执行机构，通过开关调门，完成机组负荷的调节。
如图2所示，单元火力发电机组一次调频补偿控制方法，步骤如下：
1）根据发电机组瞬时发电负荷指令P及发电机组一次调频投入上、下限值P1、P2，通过SUB、MAX、MIN算法模块，自动计算出一次调频理论补偿负荷限幅值，来设定H/L限幅模块的高低限幅值；
2）根据电网运行频率波动差值或汽轮机转速波动值Δf/Δn，通过设定函数F1(x)计算出发电机组一次调频理论补偿负荷值，通过H/L限幅模块保证发电机组调频动作不超过发电机组正常调节范围内，限制发电机组一次调频补偿指令在-ΔP～ΔP之间，防止发电机组出现大幅扰动，保证发电机组安全稳定运行；
3）一次调频补偿修正，根据发电机组运行实时调节级压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度参数，通过F2(x)计算修正一次调频指令输出，保证发电机组一次调频动作在各个运行工况下满足设计要求，尽快修正电网频率波动，保证电网供电质量；
其中，P:机组瞬时发电负荷指令；
P1：机组一次调频投入负荷上限；
P2：机组一次调频投入负荷下限；
Δf/Δn：电网运行频率波动差值或汽轮机转速波动值；
ΔP：机组一次调频补偿理论值，取ΔP=机组额定容量*k1（国家电网印发《火力发电机组一次调频试验导则》技术要求规定：机组额定容量小于250MW时，k1不小于10%；机组额定容量大于等于250MW小于等于350MW级机组，k1不小于8%；机组额定容量大于350MW小于等于500MW级机组，k1不小于7%；500MW以上机组，k1不小于6%）；
SUB：减法计算模块；
MAX：两输入变量，输出取大计算模块；
MIN：两输入变量，输出取小计算模块；
MUL：乘法计算模块；
H/L限幅模块：限制输出值在固定范围内；
F1(x)：计算函数，根据机组转速不等率设置一次调频补偿曲线，该函数为六点分段函数，即x0、x1、x2、x3、x4、x5，其中x2与x3之间为一次调频动作死区，对应调频指令为0，机组最大调频补偿作用转速差（x1、x4）=3000*机组转速不等率*k1+死区；最大调频补偿负荷ΔP（F1(x1)、F1(x4)）=机组额定容量*k1；最大调频转速差（x0、x5）=3000*机组转速不等率；此处k1与ΔP中k1为同一变量参数。
例如某发电机组额定容量为600MW，机组转速不等率为5%，k1=6%，调频死区为±2rpm，此函数设置为：
F2(x)：计算函数，根据调节级压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度计算出一次调频补偿系数，具体函数表达式如下：
其中：P额定为机组机前额定主蒸汽压力；P实际为机组机前实际运行主蒸汽压力；P1额定为机组额定调节级压力；P1实际为机组实际运行调节级压力；T额定为机组机前额定主蒸汽温度；T实际为机组机前实际运行主蒸汽温度；k2为比例修正系数，取k2=1。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (1)
1.一种单元火力发电机组一次调频控制方法，其特征是，步骤如下：
1）根据发电机组瞬时发电负荷P及发电机组一次调频投入上、下限值P1、P2，通过SUB、MAX、MIN算法模块，自动计算出一次调频理论补偿负荷限幅值，来设定H/L限幅模块的高低限幅值；
2）根据电网运行频率波动差值或汽轮机转速波动值Δf/Δn，通过设定函数F1(x)计算出发电机组一次调频理论补偿负荷值，通过H/L限幅模块保证发电机组调频动作不超过发电机组正常调节范围内，限制发电机组一次调频补偿指令在-ΔP～ΔP之间，防止发电机组出现大幅扰动，保证发电机组安全稳定运行；
3）一次调频补偿修正，根据发电机组运行实时调节级压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度参数，通过F2(x)计算修正一次调频指令输出，保证发电机组一次调频动作在各个运行工况下满足设计要求，尽快修正电网频率波动，保证电网供电质量；
其中，ΔP：机组一次调频补偿理论值，取ΔP=机组额定容量*k1，国家电网印发《火力发电机组一次调频试验导则》技术要求规定：机组额定容量小于250MW时，k1不小于10%；机组额定容量大于等于250MW小于等于350MW级机组，k1不小于8%；机组额定容量大于350MW小于等于500MW级机组，k1不小于7%；500MW以上机组，k1不小于6%；
SUB：减法计算模块；
MAX：两输入变量，输出取大计算模块；
MIN：两输入变量，输出取小计算模块；
F1(x)：计算函数，根据机组转速不等率设置一次调频补偿曲线，该函数为六点分段函数，即x0、x1、x2、x3、x4、x5，其中x2与x3之间为一次调频动作死区，对应调频指令为0，机组最大调频补偿作用转速差（x1、x4）=3000*机组转速不等率*k1+死区；最大调频补偿负荷ΔP（F1(x1)、F1(x4)）=机组额定容量*k1；最大调频转速差（x0、x5）=3000*机组转速不等率；此处k1与ΔP中k1为同一变量参数；
F2(x)：计算函数，根据调节级压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度计算出一次调频补偿系数，具体函数表达式如下：
其中：P额定为机组机前额定主蒸汽压力；
P实际为机组机前实际运行主蒸汽压力；
P1额定为机组额定调节级压力；
P1实际为机组实际运行调节级压力；
T额定为机组机前额定主蒸汽温度；
T实际为机组机前实际运行主蒸汽温度；
k2为比例修正系数，取k2=1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP. Effective date: 20121101 |
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Effective date of registration: 20121101 Address after: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500 Applicant after: SHANDONG ELECTRIC POWER Research Institute Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500 Applicant before: SHANDONG ELECTRIC POWER Research Institute |
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Effective date of registration: 20220207 Address after: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong Patentee after: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE OF STATE GRID SHANDONG ELECTRIC POWER Co. Patentee after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Address before: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong Patentee before: SHANDONG ELECTRIC POWER Research Institute Patentee before: STATE GRID CORPORATION OF CHINA |
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| TR01 | Transfer of patent right |