CN106169767A - 火电机组一次调频与agc的协调控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及火机电组协调控制技术领域，是一种火电机组一次调频与AGC的协调控制方法，包括以下步骤，第一步：判断电网高低频率，判断AGC控制系统增减负荷；第二步：当高频率与增负荷同时为1，输出增负荷和保持信号；第三步：当低频率与减负荷同时为1，输出减负荷和保持信号；第四步：增负荷触发，闭锁AGC的增负荷指令，优先一次调频功能的减负荷指令；第五步：减负荷触发，闭锁AGC的减负荷指令，优先一次调频功能的增负荷指令；第六步：在原有AGC指令的基础上叠加功率补偿量；第七步：一次调频发挥作用后，AGC系统恢复正负向的功率调整功能，本发明增加了电网频率控制的保障防线，降低了电网频率事故扩大的风险。
Description
技术领域
本发明涉及火机电组协调控制技术领域，是一种火电机组一次调频与AGC的协调控制方法。
背景技术
在火电机组投入AGC控制模式后，调度端控制系统或调度员会根据联络线功率计划曲线对机组下发功率控制指令，机组会根据调度下发的功率指令，通过协调控制系统控制机组汽轮机、锅炉和其他辅机设备，调整机组的实际功率至AGC功率指令，当电网频率发生较大变化时，机组的一次调频功能会根据频率的变化进行功率补偿，短时改变机组的输出功率，导致机组输出的实际负荷发生变化，来补偿电力供需平衡，维持电网频率，但当AGC功率指令与一次调频的功率补偿作用方向相反时，就会出现功率突增(突减)后，功率又很快跌落(升高)，使一次调频的功率补偿量无法维持，使频率在事故状态恢复缓慢，甚至恶化电网频率，导致电网事故扩大。
发明内容
本发明提供了一种火电机组一次调频与AGC的协调控制方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决在AGC功率指令与一次调频的功率补偿作用方向相反时，一次调频的功率补偿量无法维持，频率在事故状态恢复缓慢，导致恶化电网频率的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：火电机组一次调频与AGC的协调控制方法，包括
第一步：机组在AGC控制模式下，电网频率发生较大变化超限时，对电网频率的安全限值进行判断，在频率判断单元中通过高限报警模块与低限报警模块判断频率是高频率还是低频率，同时在负荷判断单元中通过高限报警模块与低限报警模块判断AGC系统是在增负荷还是减负荷，若判断后为高频率、增负荷进入第二步，若判断后为低频率、减负荷进入第三步；
第二步：对频率、负荷进行判断后，在增减闭锁判断单元中高频率和增负荷做逻辑与运算，若高频率与增负荷同时为1，则输出增闭锁信号，同时通过脉冲输出模块输出保持信号去控制切换块进行速率切换，之后进入第四步；
第三步：对频率、负荷进行判断后，在增减闭锁判断单元中低频率和减负荷做逻辑与运算，若低频率和减负荷同时为1，则输出减闭锁信号，同时通过脉冲输出模块输出保持信号去控制切换块进行速率切换，之后进入第五步；
第四步：增闭锁信号触发，在最大值设定单元中改变AGC的最大值设定，通过最大值限制单元闭锁AGC向增负荷方向调节的能力，即闭锁AGC的反向调节功能，优先一次调频功能的减负荷指令，之后进入第六步；
第五步：减闭锁信号触发时，在最小值设定单元中改变AGC最小值设定，通过最小值限制单元闭锁AGC向减负荷方向调节的能力，即闭锁AGC的反向调节功能，优先一次调频功能的增负荷指令，之后进入第六步；
第六步：在AGC反向调节闭锁的同时，在功率补偿单元中实际转速与额定转速通过减法块Δ计算输出转速差信号，转速信号差通过函数块f（x）将转速差信号折算为功率补偿量，一次调频在原有AGC指令的基础上叠加功率补偿量，控制汽轮机完成发电功率的调节，之后进入第七步；
第七步：一次调频发挥作用后，频率逐渐恢复至频率限值以内，增闭锁或减闭锁信号消除，最大值设定或最小值设定恢复到闭锁前状态，AGC系统恢复正负向的功率调整功能。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述第一步中判断频率是高频率还是低频率时，在频率判断单元中，高限报警模块的限值为50.1Hz，电网频率大于50.1Hz时为高频率，输出为1，低限报警模块的限值为49.9Hz，电网频率小于49.9Hz时为低频率，输出为1。
上述第一步中判断AGC控制系统是在增负荷还是减负荷时，把第2小值比较模块输出的信号与速率限制模块输出的信号在负荷判断单元中进行减法运算，计算所得差值通过高限报警模块与低限报警模块进行负荷判断，高限报警模块限值为1.5，差值大于1.5时为增负荷，输出为1，低限报警模块限值为-1.5，差值小于-1.5时为减负荷，输出为1。
本发明通过对电网频率的限值判断，闭锁AGC的反向调节，而不干预同向调节；在频率越限时，当高频率与增负荷同时满足条件时，即闭锁AGC的增负荷指令，优先一次调频功能的减负荷指令，维持电网频率稳定；当低频率与减负荷同时满足条件时，即闭锁AGC的减负荷指令，优先一次调频功能的增负荷指令，维持电网频率稳定，但如果AGC的调整方向与一次调频的功率补偿方向一致，则不进行限制，当电网频率恢复的限制范围内时，则解除闭锁，允许机组继续按照AGC系统下发的指令进行调整，增加电网频率控制的保障防线，降低电网频率事故扩大的风险。
附图说明
图1为本发明的逻辑原理图。
图2为本发明的流程示意图。
附图1中的编码分别为：1为频率判断单元，2为负荷判断单元，3为增减闭锁判断模块，4为负荷变化率单元，5为最小值设定模块，6为最大值设定模块，7为最小值限制单元，8为最大值限制单元，9为功率补偿单元。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1：如附图1、2所示，该火电机组一次调频与AGC的协调控制方法包括以下步骤：
第一步：机组在AGC控制模式下，电网频率发生较大变化超限时，对电网频率的安全限值进行判断，在频率判断单元1中通过高限报警模块与低限报警模块判断频率是高频率还是低频率，同时在负荷判断单元2中通过高限报警模块与低限报警模块判断AGC系统是在增负荷还是减负荷，若判断后为高频率、增负荷进入第二步，若判断后为低频率、减负荷进入第三步；
第二步：对频率、负荷进行判断后，在增减闭锁判断单元3中高频率和增负荷做逻辑与运算，若高频率与增负荷同时为1，则输出增闭锁信号，同时通过脉冲输出模块输出保持信号去控制切换块进行速率切换，之后进入第四步；
第三步：对频率、负荷进行判断后，在增减闭锁判断单元3中低频率和减负荷做逻辑与运算，若低频率和减负荷同时为1，则输出减闭锁信号，同时通过脉冲输出模块输出保持信号去控制切换块进行速率切换，之后进入第五步；
在增减闭锁判断单元3中，在增闭锁与减闭锁分别输出后做逻辑或运算，当增闭锁与减闭锁任一个输出为1时，通过脉冲输出模块输出保持信号，此脉冲输出模块为5秒产生一次脉冲，在输出保持信号后，负荷变化率单元4中的切换模块将原有的负荷变换率切换为由数值设定模块设定的0MW/min,然后把负荷变换率传输给速率限制模块，由速率限制模块根据负荷变化率的设定值进行速率计算，来限制AGC指令的速率变化，在保持信号输出变为0时，切换块会以1~2MW/min的速率逐渐将负荷变化率由0切换回原值。
第四步：增闭锁信号触发，在最大值设定单元6中改变AGC的最大值设定，通过最大值限制单元8闭锁AGC向增负荷方向调节的能力，即闭锁AGC的反向调节功能，优先一次调频功能的减负荷指令，之后进入第六步；
第五步：减闭锁信号触发时，在最小值设定单元5中改变AGC最小值设定，通过最小值限制单元7闭锁AGC向减负荷方向调节的能力，即闭锁AGC的反向调节功能，优先一次调频功能的增负荷指令，之后进入第六步；
第六步：在AGC反向调节闭锁的同时，在功率补偿单元9中实际转速与额定转速通过减法块Δ计算输出转速差信号，转速信号差通过函数块f（x）将转速差信号折算为功率补偿量，一次调频在原有AGC指令的基础上叠加功率补偿量，控制汽轮机完成发电功率的调节，之后进入第七步；
第七步：一次调频发挥作用后，频率逐渐恢复至频率限值以内，增闭锁或减闭锁信号消除，最大值设定或最小值设定恢复到闭锁前状态，AGC系统恢复正负向的功率调整功能。
通过本发明，机组在AGC控制模式下，频率发生较大变化超限时，将一次调频的频率控制优先级别提高，在频率发生较大变化时，优先维持频率稳定，保障电网安全，待频率恢复到安全范围内时，在进行联络线功率的调整，增加电网频率控制的保障防线，降低电网频率事故扩大的风险。
如附图1、2所示，第一步中判断频率是高频率还是低频率时，在频率判断单元1中，高限报警模块的限值为50.1Hz，电网频率大于50.1Hz时为高频率，输出为1，低限报警模块的限值为49.9Hz，电网频率小于49.9Hz时为低频率，输出为1。
如附图1、2所示，第一步中判断AGC控制系统是在增负荷还是减负荷时，把通过第2小值比较模块输出的信号与速率限制模块输出的信号在负荷判断模块2中进行减法运算，计算所得差值通过高限报警模块与低限报警模块进行负荷判断，高限报警模块限值为1.5，差值大于1.5时为增负荷，输出为1，低限报警模块限值为-1.5，差值小于-1.5时为减负荷，输出为1。
如附图2所示，最小值限制单元7和最大值限制单元8形成了一个动态循环，从第2小值比较模块输出的信号会分别返回到第1小值比较模块和第2大值比较模块；其中一组返回到第1小值比较模块中信号与最小值设定单元5输出的设定值进行小值比较，比较后输出的信号进入第1大值比较模块中与输入到第1大值比较模块的AGC指令进行大值比较，比较后输出的信号进入第2小值比较模块；另外一组返回到第2大值比较模块中的信号与最大值设定单元6输出的设定值进行大值比较,比较后输出的信号进入第2小值比较模块；以上两组进入第2小值比较模块中信号进行小值比较，比较后输出的信号分别进入负荷判断单元2和速率限制模块，同时此信号再次返回到第1小值比较模块和第2大值比较模块进行动态循环比较。
实施例2：如附图1、2所示，机组在AGC控制模式下，电网频率发生较大变化，电网频率为大于50.1Hz时火电机组一次调频与AGC的协调控制方法包括以下步骤：
第一步：在频率判断单元1中，电网频率通过高限报警模块，由于高限报警模块的限值为50.1Hz，频率大于50.1Hz时输出为1，此时电网频率大于50.1Hz，故为高频率，输出为1，同时把经过第2小值比较模块进行比较输出的信号与通过速率限制模块输出的信号在负荷判断单元2中的减法块内进行减法运算，计算所得差值大于1.5，通过高限报警模块输出为1，为增负荷，之后进入第二步；
第二步：高频率信号与增负荷信号进入增减闭锁判断单元3中做逻辑与运算，由于高频率信号与增负荷信号都为1，故输出增闭锁信号，故增闭锁信号为1，减闭锁信号为0，增闭锁信号和减闭锁信号做逻辑或运算，输出保持信号；之后进入第三步；
第三步：由增减闭锁判断单元3输出的增闭锁信号进入最大值设定单元6，最大值设定单元6中的切换块将输出由原来的最大值设定切换到实际负荷，输出的实际负荷通过第2大值比较模块与第2小值比较模块的输出信号做大值比较，比较后输出的信号进入第2小值比较模块中与AGC指令进行小值比较，由于AGC指令最大不会高于当前的实际负荷，故通过第2小值比较模块输出AGC指令，限制AGC向增负荷方向调节，之后进入第四步；
第四步：由增减闭锁判断单元3输出的保持信号进入负荷变化率单元4，负荷变化率单元4中的切换块将原有的负荷变换率切换为由数值设定模块设定的0MW/min，然后把负荷变换率传输给速率限制模块，由速率限制模块根据负荷变化率的设定值进行速率计算，来限制AGC指令的速率变化，之后进入第五步；
第五步：把第2小值比较模块输出的AGC指令通过速率限制模块进行速率限制，然后输出AGC指令信号，同时功率补偿单元9中的实际转速与额定转速通过减法块Δ计算输出转速差信号，转速差信号通过函数块f（x）将转速差信号折算为功率补偿量，此时将速率限制模块输出的AGC指令信号与功率补偿单元9中输出的功率补偿量进行叠加，叠加后的输出在PID功率控制模块进行计算，最后输出阀位指令去控制汽轮机增减功率，之后进入第六步；
第六步：一次调频发挥作用后，频率逐渐恢复至频率限值以内，增闭锁或减闭锁信号消除，最大值设定恢复到闭锁前状态，AGC系统恢复正负向的功率调整功能。
实施例3：如附图1、2所示，机组在AGC控制模式下，电网频率发生较大变化，电网频率为小于49.9Hz时火电机组一次调频与AGC的协调控制方法包括以下步骤：
第一步：在频率判断单元1中，电网频率通过低限报警模块，由于低限报警模块的限值为49.9Hz，频率小于49.9Hz时输出为1，此时电网频率小于49.9Hz，故为低频率，输出为1，同时把经过第2小值比较模块进行比较输出的信号与通过速率限制模块输出的信号在负荷判断单元2中的减法块内进行减法运算，计算所得差值小于-1.5，故通过低限报警模块输出为1，为减负荷，之后进入第二步；
第二步：低频率信号与减负荷信号进入增减闭锁判断单元3中做逻辑与运算，由于低频率信号与减负荷信号都为1，故输出减闭锁信号，故减闭锁信号为1，增闭锁信号为0，增闭锁信号和减闭锁信号做逻辑或运算，输出保持信号；之后进入第三步；
第三步：由增减闭锁判断单元3输出的减闭锁信进入最小值设定单元5，最小值设定单元5中的切换块将输出由原来的最小值设定切换到实际负荷，输出的实际负荷在第1小值比较模块中与第2小值比较模块的输出信号做小值比较，比较后输出的信号在第1大值比较模块中与AGC指令做大值比较，由于AGC指令最小不会低于当前的实际负荷，故通过第1大值比较模块输出AGC指令，输出的AGC指令在第2小值比较模块中与最大值设定做小值比较，比较后输出AGC指令，限制AGC向减负荷方向调节，之后进入第四步；
第四步：由增减闭锁判断单元3输出的保持信号进入负荷变化率单元4，负荷变化率单元4中的切换块将原有的负荷变换率切换为由数值设定模块设定的0MW/min，然后把负荷变换率传输给速率限制模块，由速率限制模块根据负荷变化率的设定值进行速率计算，来限制AGC指令的速率变化，之后进入第五步；
第五步：把第2小值比较模块输出的AGC指令通过速率限制模块进行速率限制，然后输出AGC指令信号，同时功率补偿单元9中的实际转速与额定转速通过减法块Δ计算输出转速差信号，转速差信号通过函数块f（x）将转速差信号折算为功率补偿量，此时将速率限制模块输出的AGC指令信号与功率补偿单元9中输出的功率补偿量进行叠加，叠加后的输出在PID功率控制模块进行计算，最后输出阀位指令去控制汽轮机增减功率，之后进入第六步；
第六步：一次调频发挥作用后，频率逐渐恢复至频率限值以内，增闭锁或减闭锁信号消除，最小值设定恢复到闭锁前状态，AGC系统恢复正负向的功率调整功能。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (3)
1.火电机组一次调频与AGC的协调控制方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：机组在AGC控制模式下，电网频率发生较大变化超限时，对电网频率的安全限值进行判断，在频率判断单元中通过高限报警模块与低限报警模块判断频率是高频率还是低频率，同时在负荷判断单元中通过高限报警模块与低限报警模块判断AGC系统是在增负荷还是减负荷，若判断后为高频率、增负荷进入第二步，若判断后为低频率、减负荷进入第三步；
第二步：对频率、负荷进行判断后，在增减闭锁判断单元中高频率和增负荷做逻辑与运算，若高频率与增负荷同时为1，则输出增闭锁信号，同时通过脉冲输出模块输出保持信号去控制切换块进行速率切换，之后进入第四步；
第三步：对频率、负荷进行判断后，在增减闭锁判断单元中低频率和减负荷做逻辑与运算，若低频率和减负荷同时为1，则输出减闭锁信号，同时通过脉冲输出模块输出保持信号去控制切换块进行速率切换，之后进入第五步；
第四步：增闭锁信号触发，在最大值设定单元中改变AGC的最大值设定，闭锁AGC向增负荷方向调节的能力，即闭锁AGC的反向调节功能，优先一次调频功能的减负荷指令，之后进入第六步；
第五步：减闭锁信号触发时，在最小值设定单元中改变AGC最小值设定，闭锁AGC向减负荷方向调节的能力，即闭锁AGC的反向调节功能，优先一次调频功能的增负荷指令，之后进入第六步；
第六步：在AGC反向调节闭锁的同时，功率补偿单元中实际转速与额定转速通过减法块Δ计算输出转速差信号，转速信号差通过函数块f（x）将转速差信号折算为功率补偿量，一次调频在原有AGC指令的基础上叠加功率补偿量，控制汽轮机完成发电功率的调节，之后进入第七步；
第七步：一次调频发挥作用后，频率逐渐恢复至频率限值以内，增闭锁或减闭锁信号消除，最大值设定或最小值设定恢复到闭锁前状态，AGC系统恢复正负向的功率调整功能。
2.根据权利要求1所述的火电机组一次调频与AGC的协调控制方法，其特征在于：第一步中判断频率是高频率还是低频率时，在频率判断单元中，高限报警模块的限值为50.1Hz，电网频率大于50.1Hz时为高频率，输出为1，低限报警模块的限值为49.9Hz，电网频率小于49.9Hz时为低频率，输出为1。
3.根据权利要求1所述的火电机组一次调频与AGC的协调控制方法，其特征在于：第一步中判断AGC控制系统是在增负荷还是减负荷时，把第2小值比较模块输出的信号与速率限制模块输出的信号在负荷判断单元中进行减法运算，计算所得差值通过高限报警模块与低限报警模块进行负荷判断，高限报警模块限值为1.5，差值大于1.5时为增负荷，输出为1，低限报警模块限值为-1.5，差值小于-1.5时为减负荷，输出为1。
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