CN104810851B - 火电机组agc方式下负荷调节速率动态调整的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整的方法及装置，包括：减法器模块DEV1、绝对值模块ABS、函数设定模块F(x)依次串联连接，减法器模块DEV2和高低幅值判断模块HLALM串联连接，所述模拟量发生器A1、函数设定模块F(x)以及高低幅值判断模块HLALM的输出端分别接入选择器模块AXSEL的输入端。本发明有益效果：通过调节速率的动态调整，能有效保证机组在主汽压力稳定时快速进行负荷调整，以迅速达到调度所要求的负荷目标值，实现考核指标的最优化。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组自动发电控制领域，尤其涉及一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整的方法及装置。
背景技术
随着新能源并网、负荷增长和电网规模的不断增大，以及我国电力工业装机容量的增加和用电侧负荷峰谷差的增大，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，大型火电机组经常处于宽负荷区间运行，范围一般在50％～100％额定负荷，并且要求机组具备快速、准确、稳定的响应负荷变化需求。
AGC考核主要从调节速率K1、调节精度K2、响应时间K3三方面进行考核。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。
图2为火电机组常规控制装置示意图，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A2和A3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；RTLMT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，其负荷调节速率值在模拟量发生器A1中设定，设定后保持固定，分别送至正向速率端PR和负向速率端NR。机组若要投入AGC，前提是机组工作在协调(CCS)方式下，此时的机组负荷指令LDSP是经过速率限制以及负荷下限、上限限制后的值，所述调节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。
《华北区域发电厂并网运行管理实施细则》规定，一般的直吹式制粉系统的汽包炉的火电机组为机组额定有功功率的1.5％；一般的带中间储仓式制粉系统的火电机组为机组额定有功功率的2％。也就是说，图2中的调节速率A1值应设为1.5％Pe或2％Pe。但机组在AGC方式下运行时，由于机组本身特性的差异，以及网络传输及信号转换等造成的信号滞后和迟延，各机组负荷响应时间和响应能力不同，为达到调度控制考核标准，一般将机组调节速率设定的略高于基本要求值。机组升降负荷的调节速率在超过调度控制部门规定的基本要求值后，虽不直接影响考核的性能指标，但速率较快的机组其相对运行周期会缩短，为AGC考核带来一定的帮助。在AGC方式下运行时，机组为协调控制模式(CCS)，此时汽轮机侧调节功率，锅炉侧调节压力，汽轮机侧功率若调节速率过快，即调节速率过高，会造成主汽压力波动增大，给机组协调运行的稳定性和负荷控制的精度带来一定的负面影响，进而影响到调度控制部门考核等其它性能指标。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题，设计了一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整的方法及装置，它根据机组本身的运行特性，动态选择最为适合的负荷调节速率，在保证机组协调运行的稳定基础上，兼顾综合改善各项考核结果，实现源网共赢。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整的方法，包括以下步骤：
(1)计算机组主汽压力设定值与主汽压力测量值之间的偏差值，并求取计算出的主汽压力偏差的绝对值；
(2)根据主汽压力偏差的绝对值，生成主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数，并输出当前负荷调节速率动态调整值；
(3)计算机组负荷设定值与负荷测量值之间的偏差值，并判断所述偏差值是否超过设定的限制范围；
(4)如果步骤(3)中的偏差值超过设定的限制范围，则输出人工设定的负荷调节速率值；如果所述偏差值没有超过设定的限制范围，则根据主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数输出当前负荷调节速率动态调整值。
所述主汽压力偏差的绝对值越大，对应的调节速率动态调整值越低；主汽压力偏差的绝对值越小，对应的调节速率动态调整值越高；主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数输出的下限为调度控制部门下发的额定调节速率，上限为1.4-1.7倍的额定调节速率。
一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整装置，包括：减法器模块DEV1、减法器模块DEV2、绝对值模块ABS、函数设定模块F(x)、模拟量发生器A1、选择器模块AXSEL以及高低幅值判断模块HLALM；
所述减法器模块DEV1、绝对值模块ABS、函数设定模块F(x)依次串联连接，减法器模块DEV2和高低幅值判断模块HLALM串联连接，所述模拟量发生器A1、函数设定模块F(x)以及高低幅值判断模块HLALM的输出端分别接入选择器模块AXSEL的输入端。
所述减法器模块DEV1的输入信号分别为：主汽压力设定值和主汽压力测量值。
所述减法器模块DEV2的输入信号分别为：机组负荷设定值和机组负荷测量值。
所述函数设定模块F(x)用于生成主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数，并输出当前负荷调节速率动态调整值。
所述主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值对应函数的下限R1为调度控制部门下发的额定调节速率，上限R2为1.4-1.7倍的额定调节速率。
所述高低幅值判断模块HLALM的上限值输入端与模拟量发生器A连接；高低幅值判断模块HLALM的下限值输入端输入的数值与上限值大小相等、方向相反。
将调节速率人工设定值和函数设定模块F(x)输出的负荷调节速率动态调整值分别送至模拟量切换器AXSEL的Z1端和Z2端，将高低幅值判断模块HLALM输出的指令信号送至模拟量切换器AXSEL的置位端S。
减法器模块DEV2的输出值超过高低幅值判断模块HLALM的上限值或低于高低幅值判断模块HLALM的下限值时，高低幅值判断模块HLALM发出“1”切换指令，此时选择器模块AXSEL的输出为模拟量发生器A1的输出值；否则，选择器模块AXSEL的输出为函数设定模块F(x)的输出值。
本发明的有益效果是：
(1)并网机组的AGC性能的好坏直接影响电网运行的稳定，通过本发明在有效降低实际AGC过程中各个系统的转换以及网络传输等因素造成的不良影响的同时，能够提高机组对电网负荷变化响应的快速性，确保机组的负荷调节能力达到调度考核标准的要求。
(2)通过调节速率的动态调整，能有效保证机组在主汽压力稳定时快速进行负荷调整，以迅速达到调度所要求的负荷目标值，实现考核指标的最优化。
(3)通过主汽压力偏差幅值大小的判断实现调节速率的动态调整，保证机组主汽压力波动较大时不至于影响进一步扩大，确保机组的安全、稳定运行。
附图说明
图1为典型AGC机组设点控制过程示意图；
图2为火电机组常规控制装置示意图；
图3为本发明火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整系统示意图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整的方法，包括以下步骤：
(1)计算机组主汽压力设定值与主汽压力测量值之间的偏差值，并求取计算出的主汽压力偏差的绝对值；
(2)根据主汽压力偏差的绝对值，生成主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数，并输出当前负荷调节速率动态调整值；
主汽压力偏差的绝对值越大，对应的调节速率动态调整值越低；主汽压力偏差的绝对值越小，对应的调节速率动态调整值越高；主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数输出的下限为调度控制部门下发的额定调节速率，上限为1.4-1.7倍的额定调节速率。
(3)计算机组负荷设定值与负荷测量值之间的偏差值，并判断所述偏差值是否超过设定的限制范围；
(4)如果步骤(3)中的偏差值超过设定的限制范围，则输出人工设定的负荷调节速率值；如果所述偏差值没有超过设定的限制范围，则根据主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数输出当前负荷调节速率动态调整值。
一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整的装置，如图3所示，包括：减法器模块DEV1、减法器模块DEV2、绝对值模块ABS、函数设定模块F(x)、模拟量发生器A1、选择器模块AXSEL以及高低幅值判断模块HLALM、模拟量发生器A、乘法器MUL以及常数值-1；
减法器模块DEV1、绝对值模块ABS、函数设定模块F(x)依次串联连接，减法器模块DEV2和高低幅值判断模块HLALM串联连接，模拟量发生器A1、函数设定模块F(x)以及高低幅值判断模块HLALM的输出端分别接入选择器模块AXSEL的输入端。
其中，模拟量发生器A1的输出端与选择器模块AXSEL的Z1端连接，函数设定模块F(x)的输出端与选择器模块AXSEL的Z2端连接，高低幅值判断模块HLALM的输出端与选择器模块AXSEL的置位端S连接。
减法器模块DEV1的输入信号分别为：主汽压力设定值和主汽压力测量值。减法器模块DEV2的输入信号分别为：机组负荷设定值和机组负荷测量值。
函数设定模块F(x)用于生成主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数；函数输出的下限R1为调度控制部门下发的额定调节速率，上限R2为1.4-1.7倍的额定调节速率；函数F(x)中△P1和△P2的设定参考中国电力行业标准中的《火电发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》的要求，△P1取负荷动态扰动下主汽压力偏差应小于的数值，△P2取稳态下主汽压力偏差应小于的数值。
高低幅值判断模块HLALM的上限值输入端与模拟量发生器A连接，所述模拟量发生器A和常数值-1分别接入乘法器MUL的输入端，乘法器MUL的输出端与高低幅值判断模块HLALM的下限值输入端连接。高低幅值判断模块HLALM的上限值和下限值为调度控制部门下发的AGC单次负荷调节幅值的1.1-1.2倍。
本发明装置的工作原理如下：
机组主汽压力设定值与主汽压力测量值分别送至减法模块DEV1中，求取两者之间的偏差值，求取到的主汽压力偏差值送至绝对值模块ABS中，求取计算出的主汽压力偏差的绝对值；将求取的主汽压力偏差的绝对值，送至函数设定模块F(x)中，生成主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值对应函数，主汽压力偏差绝对值越大，调节速率越低；主汽压力偏差绝对值越小，调节速率越高。
机组负荷设定值与负荷测量值分别送至减法模块DEV2中，求取两者之间的偏差值，并将负荷偏差值送至高低幅值判断模块HLALM进行判断，负荷偏差值超过HLALM模块的上限值或低于HLALM模块的下限值时，发出“1”切换指令；HLALM模块的上限值由模拟量发生器A设定，下限值由模拟量发生器A中的设定值乘以“-1”，即上下限值大小相等，正负相反，限值大小为调度控制部门下发的AGC单次负荷调节幅值。
将调节速率人工设定值和调节速率动态调整值分别送至选择器模块AXSEL的Z1端和Z2端，将高低幅值判断模块HLALM输出的指令信号送至选择器模块AXSEL的置位端S；即当负荷变化幅值超出限值时，此时不为AGC方式，选择器模块AXSEL将Z1端的值输出，即此时负荷调节速率为人工设定值；负荷变化幅值小于限值时，选择器模块AXSEL将Z2端的值输出，即此时负荷调节速率为动态调整值。
具体示例1：以常规300MW级直吹式汽包炉机组为例，调度控制部门下发的AGC单次负荷调节幅值为3MW，额定调节速率为1.5％Pe＝1.5％*300＝4.5MW/min；按照《火电发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》的要求，300MW及以上机组在负荷动态扰动下主汽压力偏差应小于0.6MPa，稳态下偏差应小于0.3MPa，机组指标方达到合格。
因此，模拟量发生器A中置数3*1.1＝3.3，即HLALM的上限为3，下限为-3；函数F(x)中的△P1设为0.2MPa，△P2设为0.6MPa，R1为4.5MW/min，R2为1.6*4.5＝7.2MW/min；
当机组在AGC模式下调度进行负荷调度时，因为单次负荷调节幅值为3MW，此时DEV2的输出小于3.3MW，故HLALM的输出为数字信号“0”，AXSEL将Z2端信号输出，即此时输出的调节速率为根据主汽力偏差计算出的动态调整值，以实现稳定机组运行的目的。
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 (9)
1.一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)计算机组主汽压力设定值与主汽压力测量值之间的偏差值，并求取计算出的主汽压力偏差的绝对值；
(2)根据主汽压力偏差的绝对值，生成主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数，并输出当前负荷调节速率动态调整值；
(3)计算机组负荷设定值与负荷测量值之间的偏差值，并判断所述偏差值是否超过设定的限制范围；
(4)如果步骤(3)中的偏差值超过设定的限制范围，则输出人工设定的负荷调节速率值；如果所述偏差值没有超过设定的限制范围，则根据主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数输出当前负荷调节速率动态调整值；
所述主汽压力偏差的绝对值越大，对应的调节速率动态调整值越低；主汽压力偏差的绝对值越小，对应的调节速率动态调整值越高；主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数输出的下限为调度控制部门下发的额定调节速率，上限为1.4-1.7倍的额定调节速率。
2.一种采用如权利要求1所述的火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整方法的装置，其特征是，包括：减法器模块DEV1、减法器模块DEV2、绝对值模块ABS、函数设定模块F(x)、模拟量发生器A1、选择器模块AXSEL以及高低幅值判断模块HLALM；
所述减法器模块DEV1、绝对值模块ABS、函数设定模块F(x)依次串联连接，减法器模块DEV2和高低幅值判断模块HLALM串联连接，所述模拟量发生器A1、函数设定模块F(x)以及高低幅值判断模块HLALM的输出端分别接入选择器模块AXSEL的输入端。
3.如权利要求2所述的一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整方法的装置，其特征是，所述减法器模块DEV1的输入信号分别为：主汽压力设定值和主汽压力测量值。
4.如权利要求2所述的一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整方法的装置，其特征是，所述减法器模块DEV2的输入信号分别为：机组负荷设定值和机组负荷测量值。
5.如权利要求2所述的一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整方法的装置，其特征是，所述函数设定模块F(x)用于生成主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值的对应函数，并输出当前负荷调节速率动态调整值。
6.如权利要求5所述的一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整方法的装置，其特征是，所述主汽压力偏差绝对值与调节速率动态调整值对应函数的下限R1为调度控制部门下发的额定调节速率，上限R2为1.4-1.7倍的额定调节速率。
7.如权利要求2所述的一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整方法的装置，其特征是，所述高低幅值判断模块HLALM的上限值输入端与模拟量发生器A连接；高低幅值判断模块HLALM的下限值输入端输入的数值与上限值大小相等、方向相反。
8.如权利要求2所述的一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整的装置，其特征是，将调节速率人工设定值和函数设定模块F(x)输出的负荷调节速率动态调整值分别送至模拟量切换器AXSEL的Z1端和Z2端，将高低幅值判断模块HLALM输出的指令信号送至模拟量切换器AXSEL的置位端S。
9.如权利要求8所述的一种火电机组AGC方式下负荷调节速率动态调整的装置，其特征是，减法器模块DEV2的输出值超过高低幅值判断模块HLALM的上限值或低于高低幅值判断模块HLALM的下限值时，高低幅值判断模块HLALM发出“1”切换指令，此时选择器模块AXSEL的输出为模拟量发生器A1的输出值；否则，选择器模块AXSEL的输出为函数设定模块F(x)的输出值。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |