CN104052071B - 一种发电机组智能一次调频方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电机组智能一次调频方法，采用“快动缓回”或“快动慢回”方式来实现调频，包括以下步骤：1)智能调频模块实时采集电网频率，得到电网频差；2)智能调频模块判断电网频差是否在死区范围内，若为否，执行步骤3)；3)智能调频模块进一步判断该电网频差为高于还是低于死区范围，若为高于死区范围最大值，执行步骤4)，若为低于死区范围最小值，则执行步骤5)；4)智能调频模块发送高频闭增信号给PID功率控制器，PID控制器输出闭锁增加机组功率；5)智能调频模块发送低频闭减信号给PID功率控制器，PID控制器输出闭锁减小机组功率。与现有技术相比，本发明具有提高电网频率控制品质等优点。

Description

一种发电机组智能一次调频方法

技术领域

本发明涉及一种发电机组调频技术，尤其是涉及一种发电机组智能一次调频方法。

背景技术

电网频率是发电出力与用电负荷平衡的依据，当发电出力与用电负荷大小相等时，电网频率稳定；发电出力大于用电负荷时，电网频率升高；发电出力小于用电负荷时，电网频率降低。一次调频，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统自动控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。

图1为现有的发电机组一次调频的原理图，当电网频率偏离额定值时，发电机组的控制系统改变机组有功功率。目前发电机组一次调频控制要求如图1的F(X)，输入为电网频差，输出为一次调频的要求值，函数关系如图2所示，其为一种有死区的比例控制方法，即电网频率偏差超过死区时，按频率偏差的比例关系改变机组的有功功率，目前国内电网一般要求一次调频死区不超过0.033Hz。

由于它是一种有差频率调节系统，不能消除电网的频率偏差，只能限制电网频率变化，最终通过二次调频(AGC)慢慢地消除频差。另外在这种调频方式下由于电网频率快速振荡，发电机组调频装置出现晃动，设备磨损增加，严重会造成设备损坏。对于汽轮发电机组调频装置一般指汽机调门，对于水电机组一般指水轮机的进水导叶，对于燃气轮机机组，调频装置一般指进入燃气轮机的燃料调节阀。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高电网频率控制品质、延长设备寿命的发电机组智能一次调频方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种发电机组智能一次调频方法，其特征在于，该调频方法采用“快动缓回”或“快动慢回”方式来实现调频，具体包括以下步骤：

1)智能调频模块实时采集电网频率，并将其与标准电网频率进行比较，得到电网频差；

2)智能调频模块判断电网频差是否在死区范围内，若为否，执行步骤3)，否则返回步骤1)；

3)智能调频模块进一步判断该电网频差为高于还是低于死区范围，若为高于死区范围最大值，执行步骤4)，若为低于死区范围最小值，则执行步骤5)；

4)智能调频模块发送高频闭增信号给PID功率控制器，PID控制器输出闭锁增加机组功率，当电网频差低于正恢复值时，PID控制器停止输出闭锁增信号，并返回步骤1)；

5)智能调频模块发送低频闭减信号给PID功率控制器，PID控制器输出闭锁减小机组功率，当电网频差高于负恢复值时，PID控制器停止输出闭锁减信号，并返回步骤1)。

所述的闭锁为方向闭锁，即禁止与频率恢复反向的调节作用。

所述的死区范围范围为-0.033Hz～0.033Hz，其中最大值为0.033Hz，最小值为-0.033Hz，所述的正恢复值为0.01Hz，负恢复值为-0.01HZ。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过一次调频改进，贡献更多的调频电量，更好地与二次调频(AGC)结合，减小或消除电网的频率偏差，提高电网频率控制品质。

2、消除一次调频引起的调频装置晃动，减少机组的调频扰动，减少发电机组调频磨损，延长设备的寿命。

附图说明

图1为现有的一次调频原理图；

图2为现有的一次调频要求值函数关系图；

图3为本发明智能一次调频原理图；

图4为本发明智能一次调频逻辑图；

图5为现有的调频效果图；

图6为本发明的调频效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

依据常规的一次调频功能，当电网频率变化超出死区，发电机组通过前馈等方法快速改变发电机组的出力，如出力变化小于一次调频要求值，控制器的PID功能继续改变出力，使出力变化达到要求值，如出力变化超出要求值，控制器的PID会反调，使出力变化量等于要求，在电网频率恢复(频差减小)过程中，发电机组调频作用会按比例同步减弱，抑制了机组的调频性能，另外由于电网频率快速振荡，发电机组调频装置易出现晃动。如图5是一个常规的一次调频动作过程，发电机组出力因电网频率下降快速增加，又因电网频率回升而快速下降，并因电网频率振荡而往复变化，造成调节机构晃动。

如图3，在原有的调频回路中增加一个“智能调频”功能，它与控制器有机结合，构成一个智能化的一次调频控制系统。如图4是一种具体的实施方法，“频差判断”用于判断电网频率高低，如一次调频动作死区为0.033Hz，则当电网频率低于49.967Hz时，“频差判断”的“低频闭减”信号出1，此时PID控制器输出闭锁减小，当电网频率恢复到高49.967Hz的某值时，闭锁减小作用解除；当电网频率高于50.033Hz时，“频差判断”的“高频闭增”信号出1，此时PID控制器输出闭锁增大，当电网频率恢复到低50.033Hz的某值时，闭锁增大作用解除。

当电网频差超出一次调频动作死区时，通过前馈和PID快速改变发电机组的出力，并且达到或超过最大频差的出力变化要求值。“智能调频”通过方向闭锁的方法，禁止与频率恢复反向的调节作用，即使机组调频出力超出此要求值，或者电网频率恢复过程中，也不会反向调节，并且保持到电网频差小于恢复值才结束一次调频动作，贡献了更多的调频电量，避免了调频装置的晃动。达到快动缓回或快动慢回调频性能。此时，AGC指令也修正到合适的数值，一次调频功能复位后，电网处于平衡状态，频率恢复到额定值。

如图6是智能调频一次调频实际动作过程，电网频率下降至49.967Hz时，一次调频动作，机组出力快速增加，按如图2的函数计算出的理论出力是584MW，而实际出力增加到了591MW，出力变化量超过了要求值，但机组没有出现减小出力的调节作用，出力保持，电网频率回升时，也没有减小出力，另外电网频率恢复过程中，尽管电网频率有振荡，调节作用没有变化，当电网频率回升至49.967Hz以内时，一次调频动作退出，机组出力回到原值。

由图6动作效果可见，“智能化一次调频”以“快动缓回”或“快动慢回”的策略，能充分发挥出发电机组的调频性能，为电网贡献出更多的调频电量，提高电网的安全和频率质量。另外有效消除了发电机组在调频过程中因电网频率振荡造成的调频装置晃动，减少了设备磨，损延长了设备寿命。有效地解决了如图5出现的缺陷。

一次调频死区(0.033Hz)一般由电网确定，“智能一次调频”的恢复值和恢复速率应按电网的特性确定，合理设置这些参数并与AGC有机结合能有效消除电网频差，而且不出现过调。

实施例2

“智能调频”除通过控制系统的方向闭锁实现“快动缓回”外，还可通过如图4控制器输入和输出限制等方法实现，如通过调频指令返回时速率限制或惯性等方法实现“快动慢回”一次调频功能。

Claims (2)

1.一种发电机组智能一次调频方法，其特征在于，该调频方法采用“快动缓回”方式来实现调频，即在调频过程中快速恢复电网频率，在调频结束阶段缓慢退出，能充分发挥出发电机组的调频性能，为电网贡献出更多的调频电量，提高电网的安全和频率质量，一次调频方法具体包括以下步骤：

1)智能调频模块实时采集电网频率，并将其与标准电网频率进行比较，得到电网频差；

2)智能调频模块判断电网频差是否在死区范围内，若为否，执行步骤3)，否则返回步骤1)；

3)智能调频模块进一步判断该电网频差为高于还是低于死区范围，若为高于死区范围最大值，执行步骤4)，若为低于死区范围最小值，则执行步骤5)；

4)智能调频模块发送高频闭增信号给PID功率控制器，PID功率控制器输出闭增信号进行方向闭锁并增加机组功率，当电网频差低于正恢复值时，PID功率控制器停止输出闭增信号，并返回步骤1)；

5)智能调频模块发送低频闭减信号给PID功率控制器，PID功率控制器输出闭减信号进行方向闭锁并减小机组功率，当电网频差高于负恢复值时，PID功率控制器停止输出闭减信号，并返回步骤1)；

所述的方向闭锁是禁止与电网频率恢复反向的调节作用，使机组调频出力变化超出要求值或者电网频率恢复过程中，也不会反向调节，并且保持到电网频差达到恢复值才结束一次调频动作，避免了调频装置的晃动。

2.根据权利要求1所述的一种发电机组智能一次调频方法，其特征在于，所述的死区范围为-0.033Hz～0.033Hz，其中最大值为0.033Hz，最小值为-0.033Hz，所述的正恢复值为0.01Hz，负恢复值为-0.01HZ。