CN104538951B - 火力发电机组ctf运行方式下一次调频控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法及系统,包括：将功率偏差信号乘以比例增益K进行量程标幺，保证功率偏差信号与压力偏差信号为同一量程；将压力偏差信号和功率偏差信号加权相加后送入汽机主控中进行调节，所述压力偏差信号和功率偏差信号的权重分别由权值函数F1(X)和F2(X)计算得出；本发明有益效果：通过两个权值函数的设置，避免了因为调节主汽压力而造成的功率反调，保证了一次调频的功率补偿量满足电网调度的要求。

Description

火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法及系统
技术领域
本发明涉及火力发电机组一次调频控制领域，尤其涉及一种火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法及系统。
背景技术
并网运行的发电机组必须具备一次调频功能。一次调频是指汽轮机调速系统根据电网频率的变化自动调节汽门开度，改变汽轮机功率以适应负荷变化，从而保证区域电网的频率稳定。火力发电机组的协调控制系统分为两种：以锅炉跟随为基础的协调控制系统(CBF)，和以汽机跟随为基础的协调控制系统(CTF)。
在CBF方式下，锅炉侧负责调节主蒸汽压力，汽机侧负责调节机组功率，其相对应的一次调频控制方案较为成熟。
而在CTF方式下，锅炉侧负责调节机组功率，汽机侧负责调节主蒸汽压力，其一次调频功能与汽机侧调节目标存在冲突：一次调频是利用锅炉的蓄能来支持一次调频的能量，释放锅炉蓄能势必带来主汽压力的变化，而汽机侧为保持主汽压力稳定会调节汽机调门开度，造成机组功率变化从而又反过来造成一次调频补偿量不足。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术问题，提出了一易于工程实现、可满足电网调度要求的火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法及系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法,包括：
将功率偏差信号乘以比例增益K进行量程标幺，保证功率偏差信号与压力偏差信号为同一量程；
将压力偏差信号和功率偏差信号加权相加后送入汽机PID控制器中进行调节，所述压力偏差信号和功率偏差信号的权重分别由权值函数F1(X)和F2(X)计算得出；
电网频率处于一次调频的调节死区时，汽机PID控制器的输入偏差信号等于压力偏差信号，火力发电机组处于正常调节状态，汽机PID控制器对压力偏差信号进行调节，来维持主汽压力稳定；
电网频率超出一次调频的调节死区时，一次调频动作，汽机PID控制器的输入偏差信号等于功率偏差信号，此时汽机PID控制器转为对功率偏差信号进行调节，以满足火力发电机组功率达到一次调频补偿量的要求；
所述权值函数F1(X)和F2(X)分别根据电网频率产生，所述权值函数F1(X)和F2(X)分别设置如下：
电网频率处于一次调频的调节死区时,F1(X)＝1,F2(X)＝0；
电网频率超出一次调频的调节死区时，F1(X)＝0,F2(X)＝1；
设置电网频率过渡区域，使得电网频率在一次调频的调节死区向超出一次调频的调节死区过渡时，权值函数F1(X)和F2(X)的值逐渐切换。
一种火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法的系统，包括：
压力偏差信号接入第一乘法器的一个输入端，第一函数发生器接入第一乘法器的另一个输入端；
功率偏差信号经过比例放大器后接入第二乘法器的一个输入端，第二函数发生器接入第二乘法器的另一个输入端；
所述第一乘法器和第二乘法器的输出端分别接入加法器的两个输入端，所述加法器的输出端连接汽机主控PID控制器。
所述第一函数发生器和第二函数发生器的输出值由电网频率值决定。
电网频率处于一次调频的调节死区时，第一函数发生器的输出为1，第二函数发生器的输出为0；
电网频率超出一次调频的调节死区时，第一函数发生器的输出切换为0，第二函数发生器的输出切换为1。
设置电网频率过渡区域，使得电网频率在一次调频的调节死区向超出一次调频的调节死区过渡时，第一函数发生器和第二函数发生器的输出值逐渐切换。
本发明有益效果：
本发明通过两个权值函数的设置，在一次调频的调节死区内，汽机侧仍负责调节主汽压力，当超出调节死区时，汽机侧转为调节功率偏差来响应一次调频的功率补偿量，避免了因为调节主汽压力而造成的功率反调，保证了一次调频的功率补偿量满足电网调度的要求。
附图说明
图1为本发明火力发电机组CTF方式下一次调频控制方法控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
一种火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法，如图1所示，包括：
(1)功率偏差信号乘以比例增益环节K进行量程标幺，以保证与压力偏差信号为同一量程；
(2)根据电网频率产生两个权值函数：F1(X)和F2(X)，分别与压力偏差信号和功率偏差信号相乘；
(3)将压力偏差信号和功率偏差信号加权相加后送入汽机主控中进行调节，偏差的权重由两个F(X)函数计算得出；
(4)权值函数F1(X)和F2(X)设置如下：
频率(Hz) F1(X) F2(X)
50.1833 0 1
50.05 0 1
50.0333 1 0
49.9667 1 0
49.95 0 1
49.8167 0 1
(5)电网频率在49.9667Hz到50.0333Hz之间，处于一次调频的调节死区，汽机PID控制器的输入偏差信号等于压力偏差，机组处于正常调节状态，汽机侧调节主汽压力。
(6)电网频率超出调节死区(高于50.05Hz或49.95Hz)，一次调频动作，汽机PID控制器的输入偏差信号等于功率偏差，此时汽机主控不再调节主汽压力，转为调节功率偏差。
(7)为避免函数值从“0”到“1”的突变，电网频率在49.95Hz到49.9667Hz之间和50.0333Hz到50.05Hz之间设置过渡区域，在此区间内函数值从“0”逐渐切换到“1”。
一种采用火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法的系统，包括：
压力偏差信号接入第一乘法器的一个输入端，第一函数发生器接入第一乘法器的另一个输入端；功率偏差信号经过比例放大器后接入第二乘法器的一个输入端，第二函数发生器接入第二乘法器的另一个输入端；第一乘法器和第二乘法器的输出端分别接入加法器的两个输入端，所述加法器的输出端连接汽机主控PID控制器。
第一函数发生器和第二函数发生器的输出值由电网频率值决定，电网频率处于一次调频的调节死区时，第一函数发生器的输出为1，第二函数发生器的输出为0；电网频率超出一次调频的调节死区时，第一函数发生器的输出切换为0，第二函数发生器的输出切换为1。
设置电网频率过渡区域，使得电网频率在一次调频的调节死区向超出一次调频的调节死区过渡时，第一函数发生器和第二函数发生器输出值逐渐切换。
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)

1.一种火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法,其特征是，包括：
将功率偏差信号乘以比例增益K进行量程标幺，保证量程标幺后的功率偏差信号与压力偏差信号为同一量程；
将压力偏差信号和量程标幺后的功率偏差信号加权相加后送入汽机主控PID控制器中进行调节，所述压力偏差信号和量程标幺后的功率偏差信号的权重分别由权值函数F1(X)和F2(X)计算得出；
电网频率处于一次调频的调节死区时，汽机主控PID控制器的输入偏差信号等于压力偏差信号，火力发电机组处于正常调节状态，汽机主控PID控制器对压力偏差信号进行调节，来维持主汽压力稳定；
电网频率超出一次调频的调节死区时，一次调频动作，汽机主控PID控制器的输入偏差信号等于量程标幺后的功率偏差信号，此时汽机主控PID控制器转为对功率偏差信号进行调节，以满足火力发电机组功率达到一次调频补偿量的要求；
所述权值函数F1(X)和F2(X)分别根据电网频率产生，所述权值函数F1(X)和F2(X)分别设置如下：
电网频率处于一次调频的调节死区时,F1(X)＝1,F2(X)＝0；
电网频率超出一次调频的调节死区时，F1(X)＝0,F2(X)＝1；
设置电网频率过渡区域，使得电网频率在一次调频的调节死区向超出一次调频的调节死区过渡时，权值函数F1(X)和F2(X)的值逐渐切换。
2.一种采用权利要求1所述的火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法的系统，其特征是，包括：
压力偏差信号接入第一乘法器的一个输入端，第一函数发生器接入第一乘法器的另一个输入端；
功率偏差信号经过比例放大器后接入第二乘法器的一个输入端，第二函数发生器接入第二乘法器的另一个输入端；
所述第一乘法器和第二乘法器的输出端分别接入加法器的两个输入端，所述加法器的输出端连接汽机主控PID控制器。
3.如权利要求2所述的一种采用火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法的系统，其特征是，所述第一函数发生器和第二函数发生器的输出值由电网频率值决定。
4.如权利要求3所述的一种采用火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法的系统，其特征是，
电网频率处于一次调频的调节死区时，第一函数发生器的输出为1，第二函数发生器的输出为0；
电网频率超出一次调频的调节死区时，第一函数发生器的输出切换为0，第二函数发生器的输出切换为1。
5.如权利要求3所述的一种采用火力发电机组CTF运行方式下一次调频控制方法的系统，其特征是，
设置电网频率过渡区域，使得电网频率在一次调频的调节死区向超出一次调频的调节死区过渡时，第一函数发生器和第二函数发生器的输出值逐渐切换。
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