CN103670539A - 补偿发电机组动态特性联合调频控制方法、系统与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种补偿发电机组动态特性联合调频控制方法、系统与装置，存写CCS侧和DEH侧一次调频校正量的折线函数，根据汽轮机转速信号，获得功率指令校正量和汽轮机调门开度指令校正量，对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理，之后与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果，根据整合结果和汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令，再与将汽轮机调门开度指令校正量整合，获得汽轮机调门指令，对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。整个过程，普适性强、组态方便，能够精准实现对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制，有利于电力系统的安全运行。

Description

补偿发电机组动态特性联合调频控制方法、系统与装置

技术领域

本发明涉及发电机组技术领域，特别是涉及补偿发电机组动态特性联合调频控制方法与系统。

背景技术

并网发电机组的一次调频功能是稳定电力系统频率的最为直接和快速的手段。目前电力系统运行均需要机组具备而且需投入一次调频功能。然而，目前CCS(Coordinated Control System，协调控制系统)与DEH(Digital Electro-HydraulicControl System,汽轮机数字电液控制系统)联合一次调频控制系统往往存在以下问题：1）为了满足调频贡献量，发电侧盲目将一次调频量加大，致使电力系统调频过程出现超调现象，甚至会引起电力系统局部的有功低频振荡使得一次调频经常出现超调现象；2）由于在CCS与DEH联合调频中未考虑到有功变化的动态特性，往往在调频初期易发生调频量双倍的现象，即调频量过大。这些问题不利于电力系统的安全运行。

发明内容

基于此，有必要针对现有CCS与DEH联合一次调频控制方法不利于电力系统的安全运行的问题，提供一种有利于电力系统的安全运行的补偿发电机组动态特性联合调频控制方法、系统与装置。

一种补偿发电机组动态特性联合调频控制方法，包括步骤：

存写CCS侧一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出功率指令校正量，存写DEH一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出汽轮机调门开度指令校正量；

对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理；

将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果；

根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令；

将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令；

根据所述汽轮机调门指令，对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。

一种补偿发电机组动态特性联合调频控制系统，包括：

存写模块，用于存写CCS侧一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出功率指令校正量，存写DEH一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出汽轮机调门开度指令校正量；

补偿模拟处理模块，用于对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理；

整合模块，用于将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果；

原有汽轮发电机调门指令获取模块，用于根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令；

汽轮机调门指令获取模块，用于将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令；

控制模块，用于根据所述汽轮机调门指令，对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。

一种补偿发电机组动态特性联合调频控制装置，包括第一函数发生器功能模块、第二函数发生器功能模块、第一数值加法功能模块、第二数值加法功能模块、汽轮发电机有功动态特性补偿模块以及汽轮机功率调节模块；

所述第一函数发生器功能模块、汽轮发电机有功动态特性补偿模块、所述第一数值加法功能模块以及所述汽轮机功率调节模块设置于汽轮发电机CCS侧，且依次连接，所述第二函数发生器功能模块与所述第二数值加法功能模块设置于汽轮发电机DEH侧，所述第二函数发生器功能模块通过所述第二数值加法功能模块与所述汽轮机功率调节模块连接；

所述第一函数发生器功能模块，用于存写CCS侧一次调频校正量的折线函数，根据输入的汽轮机转速信号，输出功率指令校正量，所述第二函数发生器功能模块，用于存写存写DEH一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出汽轮机调门开度指令校正量，所述第一数值加法功能模块，用于将所述第一函数发生器功能模块输出的功率指令校正量与原有汽轮发电机有功指令整合，并将得到的结果输入至所述汽轮机功率调节模块中，所述汽轮机功率调节模块，用于根据输入的所述第一数值加法功能模块输出的指令和汽轮发电机有功功率，输出原有的汽轮机调门指令，所述第二值加法功能模块，用于将所述第二函数发生器功能模块输出的汽轮机调门开度指令校正量与所述汽轮机功率调节模块输出的原有的汽轮机调门指令整合，输出汽轮机调门指令，所述汽轮发电机有功动态特性补偿模块，用于模拟、补偿汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性。

本发明补偿发电机组动态特性联合调频控制方法、系统与装置，首先存写CCS侧和DEH侧一次调频校正量的折线函数，根据汽轮机转速信号，分别获得功率指令校正量和汽轮机调门开度指令校正量，之后对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理，将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果，根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令，将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令，根据汽轮机调门指令对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。整个过程，普适性强、组态方便，无需采用计算机编程方法实现，利用目前DCS系统组态软件中现有的功能块即可实现，而且可读性强，方便算法逻辑的复用，能够精准实现对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制，补模拟汽轮机调门变化与有功功率之间的动态特性，从而保证了汽轮机功率调节器输入的指令与实际有功值在一次调频动态变化中保持平衡，使得控制器的输出不应一次调频动作而超调，有利于电力系统的安全运行。

附图说明

图1为本发明补偿发电机组动态特性联合调频控制方法第一个实施例的流程示意图；

图2为本发明补偿发电机组动态特性联合调频控制方法第二个实施例的流程示意图；

图3为本发明补偿发电机组动态特性联合调频控制系统第一个实施例的结构示意图；

图4为本发明补偿发电机组动态特性联合调频控制系统第二个实施例的结构示意图；

图5为本发明补偿发电机组动态特性联合调频控制装置其中一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示，一种补偿发电机组动态特性联合调频控制方法，包括步骤：

S100：存写CCS侧一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出功率指令校正量，存写DEH一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出汽轮机调门开度指令校正量。

在大型火力发电机组中，都采用单元制运行。由于锅炉和汽轮机的动态特性差异很大，而负荷控制又相互关联，因而必须采用协调控制系统。协调控制系统能够协调监控好大型火力发电机组的大范围的负荷变动，良好的静态、动态跟踪性能、稳定性能等。DEH汽轮机数字电液控制系统主要功能有：汽轮机转数控制、自动同期控制、负荷控制、参与一次调频、机、炉协调控制、快速减负荷、主汽压控制、单阀、多阀控制、阀门试验、轮机程控启动、OPC控制、甩负荷及失磁工况控制、双机容错与DCS系统实现数据共享。汽轮机转速信号可以是实时采集获取的。

S200：对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理。

模拟汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性，可以满足电网运行所需的一次调频的快速性、准确性与持续性，一方面确保了电力系统的稳定性，同时可以改善机组的运行寿命和经济性。

S300：将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果。

汽轮发电机有功指令是实时采集获取的。将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，即计算两个参数数值之和，可以通过数值加法功能模块实现。

S400：根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令。

汽轮发电机有功功率是实时采集获取的，根据整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，即可获得原有汽轮发电机调门指令，原有汽轮发电机调门指令是在CCS侧的。

S500：将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令。

在DEH侧，输出的汽轮机调门开度指令校正量与CCS侧输入过来的原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令。

S600：根据所述汽轮机调门指令，对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。

本发明补偿发电机组动态特性联合调频控制方法，首先存写CCS侧和DEH侧一次调频校正量的折线函数，根据汽轮机转速信号，分别获得功率指令校正量和汽轮机调门开度指令校正量，之后对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理，将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果，根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令，将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令，根据汽轮机调门指令对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。整个过程，普适性强、组态方便，无需采用计算机编程方法实现，利用目前DCS系统组态软件中现有的功能块即可实现，而且可读性强，方便算法逻辑的复用，能够精准实现对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制，另外，补模拟汽轮机调门变化与有功功率之间的动态特性，从而保证了汽轮机功率调节器输入的指令与实际有功值在一次调频动态变化中保持平衡，使得控制器的输出不应一次调频动作而超调，有利于电力系统的安全运行。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S300之前还有步骤：

S220：实时获取汽轮发电机有功指令。

实时获取汽轮发电机有功指令，可以实时感知汽轮发电机当前的工作状态，真实反映其工作情况，采集到的数据之后的计算结果也能更加准确对汽轮机进行调整与控制。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S400之前还有步骤：

S320：实时获取汽轮发电机有功功率。

实时获取汽轮发电机有功功率，可以实时感知汽轮发电机当前的工作状态，真实反映其工作情况，采集到的数据之后的计算结果也能更加准确对汽轮机进行调整与控制。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S500之后还有步骤：

S520：将所述汽轮机调门指令保存。

在处理获得汽轮机调门指令之后，为了确保数据的安全避免数据意外遗失，以及便于今后查阅研究，需要对汽轮机调门指令进行保存。

如图3所示，一种补偿发电机组动态特性联合调频控制系统，包括：

存写模块100，用于存写CCS侧一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出功率指令校正量，存写DEH一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出汽轮机调门开度指令校正量；

补偿模拟处理模块200，用于对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理；

整合模块300，用于将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果；

原有汽轮发电机调门指令获取模块400，用于根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令；

汽轮机调门指令获取模块500，用于将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令；

控制模块600，用于根据所述汽轮机调门指令，对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。

本发明补偿发电机组动态特性联合调频控制系统，存写模块100存写CCS侧和DEH侧一次调频校正量的折线函数，根据汽轮机转速信号，分别获得功率指令校正量和汽轮机调门开度指令校正量，补偿模拟处理模块200对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理，整合模块300将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果，原有汽轮发电机调门指令获取模块400根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令，汽轮机调门指令获取模块500将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令，控制模块600根据汽轮机调门指令对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。整个过程，普适性强、组态方便，无需采用计算机编程方法实现，利用目前DCS系统组态软件中现有的功能块即可实现，而且可读性强，方便算法逻辑的复用，能够精准实现对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制，补偿模拟处理模块200，补模拟汽轮机调门变化与有功功率之间的动态特性，从而保证了汽轮机功率调节器输入的指令与实际有功值在一次调频动态变化中保持平衡，使得控制器的输出不应一次调频动作而超调，有利于电力系统的安全运行。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述补偿发电机组动态特性联合调频控制系统还包括：

汽轮发电机有功指令获取模块700，用于实时获取汽轮发电机有功指令。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述补偿发电机组动态特性联合调频控制系统还包括：

汽轮发电机有功功率获取模块800，用于实时获取汽轮发电机有功功率。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述补偿发电机组动态特性联合调频控制系统还包括：

存储模块900，用于将所述汽轮机调门指令保存。

如图5所示，一种补偿发电机组动态特性联合调频控制装置，包括第一函数发生器功能模块510、第二函数发生器功能模块520、第一数值加法功能模块530、第二数值加法功能模块540、汽轮发电机有功动态特性补偿模块550以及汽轮机功率调节模块560；

所述第一函数发生器功能模块510、汽轮发电机有功动态特性补偿模块550、所述第一数值加法功能模块530以及所述汽轮机功率调节模块560设置于汽轮发电机CCS侧，且依次连接，所述第二函数发生器功能模块520与所述第二数值加法功能模块540设置于汽轮发电机DEH侧，所述第二函数发生器功能模块520通过所述第二数值加法功能模块540与所述汽轮机功率调节模块560连接；

所述第一函数发生器功能模块510，用于存写CCS侧一次调频校正量的折线函数，根据输入的汽轮机转速信号，输出功率指令校正量，所述第二函数发生器功能模块520，用于存写存写DEH一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出汽轮机调门开度指令校正量，所述第一数值加法功能模块530，用于将所述第一函数发生器功能模块510输出的功率指令校正量与原有汽轮发电机有功指令整合，并将得到的结果输入至所述汽轮机功率调节模块560中，所述汽轮机功率调节模块560，用于根据输入的所述第一数值加法功能模块530输出的指令和汽轮发电机有功功率，输出原有的汽轮机调门指令，所述第二值加法功能模块，用于将所述第二函数发生器功能模块520输出的汽轮机调门开度指令校正量与所述汽轮机功率调节模块560输出的原有的汽轮机调门指令整合，输出汽轮机调门指令，所述汽轮发电机有功动态特性补偿模块550，用于模拟、补偿汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性。

汽轮发电机有功动态特性补偿模块550，在一次调频回路的CCS侧中引入该模块，可以补模拟汽轮机调门变化与有功功率之间的动态特性，从而保证了汽轮机功率调节器输入的指令与实际有功值在一次调频动态变化中保持平衡，使得控制器的输出不应一次调频动作而超调。该模块包含有一个惯性功能块，惯性功能块用于模拟汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性，通常采用一阶惯性功能块。其中，该惯性增益等于1.0，相应的惯性时间常数需依据具体汽轮发电机的动态来确定。通过惯性环节补偿动态特性，可以保证汽轮机调节器在一次调频动作的初期，功率控制器入口偏差平衡，必免了一次调频的双倍校正量的发生，减少了汽轮机的超调。

本发明补偿发电机组动态特性联合调频控制装置，存写CCS侧和DEH侧一次调频校正量的折线函数，根据汽轮机转速信号，分别获得功率指令校正量和汽轮机调门开度指令校正量，对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理，将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果，根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令，将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令，根据汽轮机调门指令对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。整个装置，普适性强、组态方便。无需采用计算机编程方法实现，利用目前DCS系统组态软件中现有的功能块即可实现，而且可读性强，方便算法逻辑的复用，能够精准实现对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制，补模拟汽轮机调门变化与有功功率之间的动态特性，从而保证了汽轮机功率调节器输入的指令与实际有功值在一次调频动态变化中保持平衡，使得控制器的输出不应一次调频动作而超调，有利于电力系统的安全运行。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种补偿发电机组动态特性联合调频控制方法，其特征在于，包括步骤：

存写CCS侧一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出功率指令校正量，存写DEH一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出汽轮机调门开度指令校正量；

对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理；

将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果；

根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令；

将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令；

根据所述汽轮机调门指令，对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。

2.根据权利要求1所述的补偿发电机组动态特性联合调频控制方法，其特征在于，所述将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果之前还有步骤：

实时获取汽轮发电机有功指令。

3.根据权利要求1或2所述的补偿发电机组动态特性联合调频控制方法，其特征在于，所述根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令之前还有步骤：

实时获取汽轮发电机有功功率。

4.根据权利要求1或2所述的补偿发电机组动态特性联合调频控制方法，其特征在于，将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令之后还有步骤：

将所述汽轮机调门指令保存。

5.一种补偿发电机组动态特性联合调频控制系统，其特征在于，包括：

存写模块，用于存写CCS侧一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出功率指令校正量，存写DEH一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出汽轮机调门开度指令校正量；

补偿模拟处理模块，用于对功率指令校正量进行汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性的模拟补偿处理；

整合模块，用于将处理后的功率指令校正量与获取的汽轮发电机有功指令整合，获得整合结果；

原有汽轮发电机调门指令获取模块，用于根据所述整合结果和获取的汽轮发电机有功功率，获得原有汽轮发电机调门指令；

汽轮机调门指令获取模块，用于将所述汽轮机调门开度指令校正量与所述原有汽轮发电机调门指令整合，获得汽轮机调门指令；

控制模块，用于根据所述汽轮机调门指令，对汽轮发电机进行CCS与DEH联合调频控制。

6.根据权利要求5所述的补偿发电机组动态特性联合调频控制系统，其特征在于，还包括：

汽轮发电机有功指令获取模块，用于实时获取汽轮发电机有功指令。

7.根据权利要求5或6所述的补偿发电机组动态特性联合调频控制系统，其特征在于，还包括：

汽轮发电机有功功率获取模块，用于实时获取汽轮发电机有功功率。

8.根据权利要求5或6所述的补偿发电机组动态特性联合调频控制系统，其特征在于，还包括：

存储模块，用于将所述汽轮机调门指令保存。

9.一种补偿发电机组动态特性联合调频控制装置，其特征在于，包括第一函数发生器功能模块、第二函数发生器功能模块、第一数值加法功能模块、第二数值加法功能模块、汽轮发电机有功动态特性补偿模块以及汽轮机功率调节模块；

所述第一函数发生器功能模块、汽轮发电机有功动态特性补偿模块、所述第一数值加法功能模块以及所述汽轮机功率调节模块设置于汽轮发电机CCS侧，且依次连接，所述第二函数发生器功能模块与所述第二数值加法功能模块设置于汽轮发电机DEH侧，所述第二函数发生器功能模块通过所述第二数值加法功能模块与所述汽轮机功率调节模块连接；

所述第一函数发生器功能模块，用于存写CCS侧一次调频校正量的折线函数，根据输入的汽轮机转速信号，输出功率指令校正量，所述第二函数发生器功能模块，用于存写存写DEH一次调频校正量的折线函数，并根据输入的汽轮机转速信号，输出汽轮机调门开度指令校正量，所述第一数值加法功能模块，用于将所述第一函数发生器功能模块输出的功率指令校正量与原有汽轮发电机有功指令整合，并将得到的结果输入至所述汽轮机功率调节模块中，所述汽轮机功率调节模块，用于根据输入的所述第一数值加法功能模块输出的指令和汽轮发电机有功功率，输出原有的汽轮机调门指令，所述第二值加法功能模块，用于将所述第二函数发生器功能模块输出的汽轮机调门开度指令校正量与所述汽轮机功率调节模块输出的原有的汽轮机调门指令整合，输出汽轮机调门指令，所述汽轮发电机有功动态特性补偿模块，用于模拟、补偿汽轮机调门与汽轮发电机有功功率之间的动态特性。

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