CN105391078A - 发电机组一次调频闭环控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机组一次调频闭环控制方法，包括：获取实际电网频率与电网标准频率的频差信号；判断上述频差信号是否在调频死区外，若超出调频死区，利用频差信号，根据频差信号与调频负荷的对应函数，得到理论调频功率，将理论调频功率与调频动作时的瞬时发电机组功率叠加得到调频闭环回路的功率目标值，并将功率目标值与发电机组实际发电功率构成PID闭环回路，输出调频负荷指令。本发明的方法能够精确控制发电机组一次调频贡献率，提高发电机组一次调频合格率，提高电网的稳定安全性。

Description

发电机组一次调频闭环控制方法

技术领域

本发明属于发电机组一次调频领域，具体涉及发电机组一次调频闭环控制方法。

背景技术

网频是电网负荷与发电机有功功率的平衡关系，是电网运行的重要控制参数，关系到整个电网的安全性、稳定性、经济性等众多因素。发电机组的一次调频功能，其重要目的是当电网频率发生变化时，各发电机组快速响应，及时调整有功功率，使电网频率重新回到调频死区内，确保电网频率的安全性、稳定性。

一次调频贡献率是目前电网对发电机组一次调频性能最重要的考核参数，其表征的是当电网频率发生偏离时，机组实际贡献的一次调频频负荷与理论计算的贡献负荷比值，一次调频贡献率越大，说明发电机组在电网频率发生改变时，对电网频率的调节作用越大，对电网稳定性越有利。

目前发电机组的一次调频逻辑均设计为转速差与调频负荷的函数对应关系，为有差调节系统。又由于汽轮机的一次调频特性是一个多环节、多因素的系统，汽轮机阀门的流量特性、主蒸汽压力、负荷段、调节回路的参数等因素均会影响到调频负荷函数的最终调节效果。

在对众多发电机组进行一次调频测试试验后，发现目前这种有差调节的一次调频逻辑，无法满足所有机组、所有工况下的调频需求，从而导致很多机组一次调频贡献率偏低，无法满足电网运行需求。

发明内容

本发明提供了发电机组一次调频闭环控制方法，旨在解决现有技术的一次调频方法无法满足所有机组、所有工况下的调频需求，从而导致很多机组一次调频贡献率偏低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的发电机组一次调频闭环控制方法包括：

1)实时获取实际电网频率与电网标准频率的频差信号；

2)判断步骤1)中的频差信号是否在调频死区外，若超出调频死区，执行步骤3)，若在调频死区内，返回步骤1)；

3)利用步骤1)中的频差信号，根据频差信号与调频负荷的对应函数，得到理论调频功率，将理论调频功率与调频动作时的瞬时发电机组功率叠加得到调频闭环回路的功率目标值，并执行步骤4)；

4)将功率目标值与发电机组实际发电功率构成PID闭环回路，输出调频负荷指令；若发电机组实际发电功率小于调频闭环回路的功率目标值，输出增大调频负荷指令，若发电机组实际发电功率大于调频闭环回路的功率目标值，输出减小调频负荷指令。

将理论调频功率乘以系数修正后，作为一次调频闭环控制的前馈部分。

步骤1)中所述频差信号是由汽轮机额定转速与汽轮机实际转速的差值表示。

所述当汽轮机额定转速与汽轮机实际转速的差值的绝对值小于1.8转时，处于调频死区内。

所述系数为0.6。

本发明的发电机组一次调频闭环控制方法在计算得到理论调频功率后，计算调频闭环回路的功率目标值，将功率目标值与发电机组实际功率构成PID闭环回路，计算输出调频功率指令，本发明的方法能够精确控制发电机组一次调频贡献率，提高发电机组一次调频合格率，提高电网的稳定安全性。

附图说明

图1为本实施例的理论调频功率计算逻辑图；

图2为本实施例的调频闭环回路功率目标值计算逻辑图；

图3为本实施例的调频负荷指令计算逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

本实施例发电机组一次调频闭环控制方法的具体实现方法包括：

1)实时获取实际电网频率与电网标准频率的频差信号；

2)判断步骤1)中的频差信号是否在调频死区外，若超出调频死区，执行步骤3)，若在调频死区内，返回步骤1)；

3)利用步骤1)中的频差信号，根据频差信号与调频负荷的对应函数，得到理论调频功率，将理论调频功率与调频动作时的瞬时发电机组功率叠加得到调频闭环回路的功率目标值，并执行步骤4)；

4)将功率目标值与发电机组实际发电功率构成PID闭环回路，输出调频负荷指令；若发电机组实际发电功率小于调频闭环回路的功率目标值，输出增大调频负荷指令，若发电机组实际发电功率大于调频闭环回路的功率目标值，输出减小调频负荷指令。

下面纤细阐述上述步骤：

对于步骤1)，将汽轮机额定转速3000转与汽轮机实际转速做差，汽轮机转速代表电网频率，所以，汽轮机额定转速与汽轮机实际转速的转速差代表电网的频差信号。

对于步骤2)，一次调频动作信号是一次调频逻辑中的一个标识性开关量，用于触发一次调频逻辑计算。通过转速差信号取绝对值，判断转速差值是否大于预设值，若大于预设值，认为处于调频死区外，为一次调频动作。

一般转速差值大于2转认为处于调频死区，但由于网频经常波动就在2转附近，所以，为了提高一次调频动作合格率，将一次调频动作值设置在1.8转。当然作为其他实施方式，预设值也可以为1.7或1.9转等，只要在2转附近即可。

对于步骤3)，由发电机组的不等率可以计算出频差信号与调频负荷的对应函数，图1中的F(X)函数即为频差信号与调频负荷的对应函数，频差信号通过函数计算，就得到理论调频功率。当一次调频动作信号动作时，锁定当前发电机组的实际发电功率。将发电机组的实际发电功率与理论调频功率相加就得到调频闭环回路的功率目标值，如图2所示。

其中，频差信号与调频负荷的对应函数F(X)的计算方式为现有技术，这里不再详细阐述。

对于步骤4)，如图3所示，将功率目标值与发电机组实际发电功率构成PID闭环回路，计算输出调频负荷指令。

当一次调频控制回路的前馈部分动作之后，当发电机组实际发电功率小于调频闭环回路计算的功率目标值，则该PID回路通过积分作用，会增大调频功率指令输出，以增加机组调频负荷贡献量。当发电机组实际发电功率大于调频闭环回路计算的功率目标值时，则该PID回路通过积分作用，会减小调频功率输出，在满足电网调频要求的情况下，有利于机组稳定。直至发电机组实际发电功率等于调频闭环回路计算的功率目标值，PID控制器停止输出调负荷指令，并返回步骤1)。

在上述计算过程中，可以将理论调频功率乘以系数修正后，作为一次调频闭环控制的前馈部分，达到当网频动作的时候，一次调频系统快速反应的目的。该系数为0～1之间的数，如0.6等等。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.发电机组一次调频闭环控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)实时获取实际电网频率与电网标准频率的频差信号；

2)判断步骤1)中的频差信号是否在调频死区外，若超出调频死区，执行步骤3)，若在调频死区内，返回步骤1)；

3)利用步骤1)中的频差信号，根据频差信号与调频负荷的对应函数，得到理论调频功率，将理论调频功率与调频动作时的瞬时发电机组功率叠加得到调频闭环回路的功率目标值，并执行步骤4)；

4)将功率目标值与发电机组实际发电功率构成PID闭环回路，输出调频负荷指令；若发电机组实际发电功率小于调频闭环回路的功率目标值，输出增大调频负荷指令，若发电机组实际发电功率大于调频闭环回路的功率目标值，输出减小调频负荷指令。

2.根据权利要求1所述发电机组一次调频闭环控制方法，其特征在于，将理论调频功率乘以系数修正后，作为一次调频闭环控制的前馈部分。

3.根据权利要求1所述发电机组一次调频闭环控制方法，其特征在于，步骤1)中所述频差信号是由汽轮机额定转速与汽轮机实际转速的差值表示。

4.根据权利要求2所述发电机组一次调频闭环控制方法，其特征在于，所述当汽轮机额定转速与汽轮机实际转速的差值的绝对值小于1.8转时，处于调频死区内。

5.根据权利要求2所述发电机组一次调频闭环控制方法，其特征在于，所述系数为0.6。