CN103713613B - Propr模式下火电机组负荷优化控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法，具体步骤为：步骤一：对调度中心下发的AGC负荷指令值进行分析，通过函数对负荷指令值进行优化处理；步骤二：对修正后的AGC负荷指令值和机组实际功率值进行求差、判断，生成一汽机主控前馈量；步骤三：对修正后的AGC负荷指令值和机组实际功率值进行求差、判断，进行负荷变化率的切换。本发明通过对机组的负荷指令值和实际功率值进行分析处理，对机组的负荷实时变化情况进行判断，对机组的汽机主控进行前馈优化调整，并且对机组的负荷变化率进行折线优化处理，从而在保证机组在PROPR模式下调节速率指标的同时，有效提升调节精度和响应时间指标，确保了电网负荷的供需平衡，保证了电网频率的稳定。

Description

PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法
技术领域
本发明涉及一种火电机组负荷优化控制方法，尤其是一种PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法。
背景技术
随着我国电力系统的快速发展，电网容量越来越大，对电能的品质也要求越来越高，为了电网的安全稳定运行，各大型火电机组都要求投入AGC功能，尤其是要PROPR(等可调比例正常调节)模式，这种模式要求机组的负荷变化范围大(一般要求50％--100％额定负荷)，在此范围内要求机组快速、准确、稳定的响应电网发出的负荷变化需求。
(1)AGC考核标准
如图1典型AGC机组设点控制过程所示，这是网内某台机组一次典型的AGC机组设点控制过程。图中,Pmin,i是该机组可调的下限出力，Pmax,i是其可调的上限出力，PNi是其额定出力，Pdi是其启停磨临界点功率。整个过程可以这样描述：T0时刻以前，T1时刻以前，该机组稳定运行在出力值P1附近，T0时刻，AGC控制程序对该机组下发功率为P2的设点命令，机组开始涨出力，到T1时刻可靠跨出P1的调节死区，然后到T2时刻进入启磨区间，一直到T3时刻，启磨过程结束，机组继续涨出力，至T4时刻第一次进入调节死区范围，然后在P2附近小幅振荡，并稳定运行于P2附近，直至T5时刻，AGC控制程序对该机组发出新的设点命令,功率值为P3，机组随后开始降出力的过程，T6时刻可靠跨出调节死区，至T7时刻进入P3的调节死区，并稳定运行于其附近。
AGC考核主要涉及调节速率、调节精度、响应时间三个主要指标：
1)调节速率K1：是指机组响应设点指令的速率，可分为上升速率和下降速率。
2)调节精度K2：是指机组响应稳定以后，实际出力和设点出力之间的差值。
3)响应时间K3：是指EMS(调度能量管理系统)发出指令之后，机组出力在原出力点的基础上，可靠地跨出与调节方向一致的调节死区所用的时间。
(2)火电机组常规负荷控制方案
图2中，T为切换器,进行支路切换；A为模拟量发生器，可设定模拟量数值；≮、≯为不小于和不大于判断器，分别接收来自模拟量发生器A的负荷下限和负荷上限的限定，不超过设定值则输出与输入相同；V≯为速率限制器，接收负荷变化率的限定，可控制输入量的变化速率。机组若要投入AGC，前提是机组工作在协调(CCS)方式下，此时的负荷指令LDSP是经过速率限制以及负荷下限、上限限制后的值，所述速率以及负荷上下限由电厂操作人员设定。当在CCS方式下投入AGC后，LDSP前的切换器切至AGC支路，LDSP的值即为中调指令；否则为电厂操作员设定的指令。
火电机组在投入协调控制方式(CCS)时，一般而言协调控制方式为汽轮机侧进行负荷控制；锅炉侧控制压力。而在目前电网调度模式下，电网考核的是机组的调节速率、调节精度和响应时间，因此火电机组对汽轮机侧的控制要求比较严格，控制的精度要求较高。常规火电机组协调方式下汽机主控逻辑如图3所示。其中，PID环节PV输入量为现场变送器采集来的机组实际功率值，SP输入量为一次调频前负荷指令值(LDC OUT)与一次调频产生的负荷增量的叠加值，PV与SP的差值经过PID运算最终生成汽机主控指令，进而控制汽轮机的调门开度，改变蒸汽流量，从而达到控制机组负荷的目的。有时为加快反映速度，可以引入负荷指令的比例微分前馈。
实际运行证明，这种控制方案可以通过人为增大机组的负荷变化率，来提高考核指标总的调节速率，但是负荷变化率的增大会造成机组的主汽压力波动较大，从而对机组负荷的控制精度造成负面影响，影响到调节精度和响应时间，最终会造成整体考核结果不理想，严重时运行控制结果在调度的考核评价中出现品质不达标情况。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法，它通过对机组的负荷实时变化情况进行判断，对机组的汽机主控进行前馈优化调整，并且对机组的负荷变化率进行折线优化处理，从而在保证机组在PROPR模式下调节速率指标的同时，有效提升调节精度和响应时间，进而确保机组的整体控制指标达到优秀。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法，具体步骤为：
步骤一：对调度中心下发的AGC负荷指令值进行求差分析，找出在指定负荷点下的偏差量，并将偏差量叠加到原指令值上，通过非线性修正函数对指令进行优化处理；
步骤二：对修正后的AGC负荷指令值和机组实际功率值进行求差、判断，求出偏差量，将偏差量送至一饱和非线性环节，生成一汽机主控前馈量；
步骤三：对修正后的AGC负荷指令值和机组实际功率值进行求差、判断，求出偏差量，根据偏差量是否超过设定限值，通过控制切换器模块的选择开关，进行负荷变化率的切换。
所述步骤一的具体步骤为：利用GPS同步对时系统，将同一时间点下的调度中心下发的AGC负荷指令值和CCS接收到的负荷指令值进行求差。
所述步骤二中，死区的设置原则为功率偏差值小幅震荡下不应产生汽机主控前馈量，设置为±0.1-0.3MW，饱和非线性环节的具体函数如下：
所述步骤三的具体步骤为：
将偏差量送至一高低限报警模块中，设置上下限，越限则输出“1”，反之为“0”；将高低限报警模块的输出作为一切换器T2的选择开关，修正后的负荷变化率值和原有的负荷变化率值同时送至切换器T2的两个切换输入端中，若为“1”，则将原有的负荷变化率值送出，为“0”，则切换器T2将修正后的负荷变化率值送出。
所述高低限报警模块的上下限H/L的设置原则为：按规定300MW机组在PROPR模式下单次负荷调节的幅值为±3MW，其计算调节速率的负荷取点在负荷实际变化至±2MW之前，因此将H和L分别设置为2和-2。
所述切换器T2的两个输入值设置原则为：一个为原有负荷变化率值，另一个为原有负荷变化率值的60％-70％，也就是说，当实际功率变化将至负荷指令值时，以较低的负荷变化率接近，进而提高调节精度指标。
本发明的有益效果：本发明通过对机组的负荷指令值和实际功率值进行分析处理，对机组的负荷实时变化情况进行判断，对机组的汽机主控进行前馈优化调整，并且对机组的负荷变化率进行折线优化处理，从而在保证机组在PROPR模式下调节速率指标的同时，有效提升调节精度和响应时间，切实有效的确保了火电机组控制品质和考核指标，进而确保了电网负荷的供需平衡，保证了电网频率的稳定。
附图说明
图1为本发明典型AGC机组设点控制过程；
图2为火电机组负荷产生逻辑图；
图3为火电机组协调方式下汽机主控逻辑图；
图4为优化后火电机组协调方式下汽机主控逻辑图；
图5为优化后火电机组负荷产生逻辑图；
图6为饱和非线性函数的折线图。
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4、图5所示，在某300MW亚临界、中间再热、凝汽式燃煤机组中加以应用。
(1)因为调度考核机组的负荷范围一般为50％-100％额定功率，因此只需对150-300MW之间的负荷点进行修正，利用GPS同步对时系统，取出同一时间点下调度中心下发的AGC负荷指令值和CCS接收到的负荷指令值送入减法器模块中，找出在指定负荷点下的偏差量，并将偏差量叠加到原指令值上，生成一非线性修正函数F(x)，如表1所示。
表1
(2)将经过修正的AGC负荷指令值和机组实际功率值送至减法器模块中，对两者进行减法运算，求出偏差量，将偏差量送至一饱和非线性环节，分析运算后输出一数值作为汽机主控的前馈。其中，死区的设置原则为功率偏差值小幅震荡下不应产生汽机主控前馈量，可设置为±0.1-0.3MW。按规定300MW机组在PROPR模式下单次负荷调节的幅值为±3MW，此机组根据实际情况，设置具体函数如表2、图6所示，实际运行证明可有效提升响应时间指标K3。
表2饱和非线性函数
(3)将修正后的AGC负荷指令值和机组实际功率值送至减法器模块中，对两者进行减法运算，求出偏差量，将偏差量送至高低限报警模块中，越限则输出“1”，反之为“0”；将高低限报警模块的输出作为一切换器T2的选择开关，修正后的负荷变化率值和原有的负荷变化率值同时送至切换器T2的两个切换输入端中，若为“1”，则将原有的负荷变化率值送出，为“0”，则切换器T2将修正后的负荷变化率值送出。
其中，高低限报警模块的上下限(H/L)的设置原则为：按规定300MW机组在PROPR模式下单次负荷调节的幅值为±3MW，其计算调节速率的负荷取点在负荷实际变化至±2MW之前，因此将H和L分别设置为2和-2。
切换器T2两个输入值设置原则为：一个为原有负荷变化率值，另一个为原有负荷变化率值的60％-70％。也就是说，当实际功率变化将至负荷指令值时，以较低的负荷变化率接近，进而提高调节精度指标。
如表3所示，1-3行7月份考核指标数据为优化前，后3行8月份考核指标数据为优化后，通过对比可以看出，在保证调节速率的前提下，技改后机组的调节精度和响应时间都有了明显提高，综合性能指标KP(KP＝K1*K2*K3)提高14％以上。
表3
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 (5)

1.一种PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法，其特征是，具体步骤为：
步骤一：对调度中心下发的AGC负荷指令值进行求差分析，找出在指定负荷点下的偏差量，并将偏差量叠加到原指令值上，通过非线性修正函数对指令进行优化处理；
步骤二：对修正后的AGC负荷指令值和机组实际功率值进行求差、判断，求出偏差量，将偏差量送至一饱和非线性环节，生成一汽机主控前馈量；
步骤三：对修正后的AGC负荷指令值和机组实际功率值进行求差、判断，求出偏差量，根据偏差量是否超过设定限值，通过控制切换器模块的选择开关，进行负荷变化率的切换；
所述步骤三的具体步骤为：
将偏差量送至一高低限报警模块中，设置上下限，越限则输出“1”，反之为“0”；将高低限报警模块的输出作为一切换器T2的选择开关，修正后的负荷变化率值和原有的负荷变化率值同时送至切换器T2的两个切换输入端中，若为“1”，则将原有的负荷变化率值送出，为“0”，则切换器T2将修正后的负荷变化率值送出。
2.如权利要求1所述一种PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法，其特征是，所述步骤一的具体步骤为：利用GPS同步对时系统，将同一时间点下的调度中心下发的AGC负荷指令值和CCS接收到的负荷指令值进行求差。
3.如权利要求1所述一种PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法，其特征是，所述步骤二中，死区的设置原则为功率偏差值小幅震荡下不应产生汽机主控前馈量，设置为±0.1-0.3MW，饱和非线性环节的具体函数如下：
4.如权利要求1所述的一种PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法，其特征是，所述高低限报警模块的上下限H/L的设置原则为：按规定300MW机组在PROPR模式下单次负荷调节的幅值为±3MW，其计算调节速率的负荷取点在负荷实际变化至±2MW之前，因此将H和L分别设置为2和-2。
5.如权利要求4所述的一种PROPR模式下火电机组负荷优化控制方法，其特征是，所述切换器T2的两个输入值设置原则为：一个为原有负荷变化率值，另一个为原有负荷变化率值的60％-70％。
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