CN106329580B - 一种火力发电机组负荷偏差自动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火力发电机组负荷偏差自动控制方法，步骤包括根据被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况判断火力发电机组是否稳态运行，如果非稳态运行，则判断被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为增加负荷还是减少负荷，若为增加负荷则在机组限速负荷指令接近目标负荷指令值时，若机组实际功率小于目标负荷指令值，则在原负荷指令值基础上增加第一指定负荷值；若为减少负荷则在机组限速负荷指令接近目标负荷指令值时，若机组实际功率大于目标负荷指令值，则在原负荷指令值基础上减小第二指定负荷值。本发明能够在火力发电机组负荷变动时使机组实际功率以目标变负荷速率达到负荷目标值，提高火力发电机组的负荷调节性能。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电机组控制技术，具体涉及一种火力发电机组负荷偏差自动控制方法。
背景技术
随着特高压输电线路陆续投运，以及风电、太阳能等新能源广泛应用，电网结构日趋复杂，电网日负荷曲线的高峰和低谷之差不断增大，对电网的安全、稳定、优质、经济运行提出了更高要求。为保证电能质量和清洁能源的充分利用，电网调度系统要求火力发电机组具备深度快速变负荷能力，具有快速的负荷响应性能和良好的负荷调节性能，深度参与电网调峰、调频。火力发电机组是通过实际功率与负荷指令的偏差信号进行PID运算，形成汽轮机流量指令信号，送至汽轮机数字电液控制系统，调节汽轮机高压调门开度，来控制机组负荷。变负荷后期，当火力发电机组实际功率接近负荷指令值时，由于负荷偏差减小，PID调节作用变弱，难以保证实际功率以目标变负荷速率达到负荷目标值，导致机组负荷调节性能达不到电网调度系统要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够在火力发电机组负荷变动时使机组实际功率以目标变负荷速率达到负荷目标值，提高火力发电机组的负荷调节性能的火力发电机组负荷偏差自动控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种火力发电机组负荷偏差自动控制方法，步骤包括：
1）根据被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况判断火力发电机组是否稳态运行，如果被控制的火力发电机组稳态运行，则跳转重新执行步骤1）；否则，判断被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为增加负荷还是减少负荷，如果负荷指令变化情况为增加负荷，则跳转执行步骤2）；否则，跳转执行步骤3）；
2）在机组限速负荷指令接近目标负荷指令值时，若机组实际功率小于目标负荷指令值，则在原负荷指令值基础上增加第一指定负荷值；跳转执行步骤1）；
3）在机组限速负荷指令接近目标负荷指令值时，若机组实际功率大于目标负荷指令值，则在原负荷指令值基础上减小第二指定负荷值；跳转执行步骤1）。
优选地，所述步骤1）的详细步骤包括：
1.1）将被控制的火力发电机组t时刻的限速负荷指令减去t时刻的前一时刻t-1时刻的限速负荷指令，得到限速负荷指令变化率△M；
1.2）根据限速负荷指令变化率△M判断被控制的火力发电机组的负荷增减需求，如果预设的连续e秒限速负荷指令变化率△M的值为0，则判定被控制的火力发电机组稳态运行，对火力发电机组既不增加负荷也不减少负荷，跳转重新执行步骤1.1）；否则，判定被控制的火力发电机组非稳态运行，跳转执行步骤1.3）；
1.3）判断限速负荷指令变化率△M的值是否大于0，如果限速负荷指令变化率△M的值大于0，则判定被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为增加负荷，则跳转执行步骤2）；否则，如果限速负荷指令变化率△M的值小于0，则判定被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为减少负荷，跳转执行步骤3）。
优选地，所述预设的连续e秒为预设的连续5秒。
优选地，所述步骤2）的详细步骤包括：
2.1）将被控制的火力发电机组的目标负荷指令值减去限速负荷指令，得到负荷指令偏差信号△N；
2.2）判断负荷指令偏差信号△N在第一指定负荷区间之间的条件是否满足，如果满足则判定被控制的火力发电机组限速负荷指令即将达到目标负荷指令值，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
2.3）将被控制的火力发电机组的实际功率减去目标负荷指令值，得到目标负荷偏差信号△P；判断目标负荷偏差信号△P小于0的条件是否满足，如果满足则判定被控制的火力发电机组实际功率未达到目标负荷，则在原负荷指令M基础上增加指定第一指定负荷值，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
2.4）判断目标负荷偏差信号△P在第一指定时长内均大于等于0条件是否满足，如果满足则判断火力发电机组实际功率达到目标负荷，将负荷指令恢复为原负荷指令值M，跳转执行步骤1）；否则，跳转执行步骤2.2）。
优选地，所述步骤2.2）中的第一指定负荷区间为0MW～+5MW之间。
优选地，所述步骤2.3）中的第一指定负荷值为3MW。
优选地，所述步骤2.4）中的第一指定时长为3秒。
优选地，所述步骤3）的详细步骤包括：
3.1）将被控制的火力发电机组的目标负荷指令值减去限速负荷指令，得到负荷指令偏差信号△N；
3.2）判断负荷指令偏差信号△N在第二指定负荷区间之间条件是否满足，如果满足则判定被控制的火力发电机组限速负荷指令即将达到目标负荷指令，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
3.3）将被控制的火力发电机组的实际功率减去目标负荷指令值，得到目标负荷偏差信号△P；判断目标负荷偏差信号△P大于0的条件是否满足，如果满足则判断被控制的火力发电机组实际功率未达到目标负荷，则在原负荷指令M基础上减少第二指定负荷值，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
3.4）判断目标负荷偏差信号△P在第二指定时长内均小于等于0条件是否满足，如果条件满足，则判断火力发电机组实际功率达到目标负荷，将负荷指令恢复为原负荷指令值M，跳转执行步骤1）；否则，跳转执行步骤3.2）。
优选地，所述步骤3.2）中的第二指定负荷区间为-5MW～0MW之间。
优选地，所述步骤3.3）中的第二指定负荷值为3MW。
优选地，所述步骤3.4）中的第二指定时长为3秒。
本发明火力发电机组负荷偏差自动控制方法具有下述优点：针对火力发电机组负荷变动过程中当实际功率接近负荷指令值或负荷小幅度扰动时，由于负荷偏差小，负荷控制PID调节作用减弱，导致实际功率难以以目标变负荷速率达到负荷目标值、负荷调节性能不佳的缺点，本发明根据限速负荷指令变化率判断被控制的火力发电机组负荷变化方向；如果为增加负荷，当限速负荷指令接近目标负荷指令时，若实际功率未达到目标负荷，则在原负荷指令基础上增加第一指定负荷值；如果为减少负荷，当限速负荷指令接近目标负荷指令时，若实际功率未达到目标负荷，则在原负荷指令基础上减小第二指定负荷值；当实际功率达到目标负荷时，将负荷指令恢复为原负荷指令值，该方法可使火力发电机组在变动负荷时，实际功率以目标变负荷速率达到负荷目标值，提高火力发电机组的负荷调节性能。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例火力发电机组负荷偏差自动控制方法的步骤包括：
1）根据被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况判断火力发电机组是否稳态运行，如果被控制的火力发电机组稳态运行，则跳转重新执行步骤1）；否则，判断被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为增加负荷还是减少负荷，如果负荷指令变化情况为增加负荷，则跳转执行步骤2）；否则，跳转执行步骤3）；
2）在机组限速负荷指令接近目标负荷指令值时，若机组实际功率小于目标负荷指令值，则在原负荷指令值基础上增加第一指定负荷值；跳转执行步骤1）；
3）在机组限速负荷指令接近目标负荷指令值时，若机组实际功率大于目标负荷指令值，则在原负荷指令值基础上减小第二指定负荷值；跳转执行步骤1）。
本实施例中，步骤1）的详细步骤包括：
1.1）将被控制的火力发电机组t时刻的限速负荷指令减去t时刻的前一时刻t-1时刻的限速负荷指令，得到限速负荷指令变化率△M；
1.2）根据限速负荷指令变化率△M判断被控制的火力发电机组的负荷增减需求，如果预设的连续e秒（本实施例中具体为连续5秒）限速负荷指令变化率△M的值为0，则判定被控制的火力发电机组稳态运行，对火力发电机组既不增加负荷也不减少负荷，跳转重新执行步骤1.1）；否则，判定被控制的火力发电机组非稳态运行，跳转执行步骤1.3）；
1.3）判断限速负荷指令变化率△M的值是否大于0，如果限速负荷指令变化率△M的值大于0，则判定被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为增加负荷，则跳转执行步骤2）；否则，如果限速负荷指令变化率△M的值小于0，则判定被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为减少负荷，跳转执行步骤3）。
本实施例中，步骤2）的详细步骤包括：
2.1）将被控制的火力发电机组的目标负荷指令值减去限速负荷指令，得到负荷指令偏差信号△N；
2.2）判断负荷指令偏差信号△N在第一指定负荷区间（本实施例中，第一指定负荷区间为0MW～+5MW之间）之间的条件是否满足，如果满足则判定被控制的火力发电机组限速负荷指令即将达到目标负荷指令值，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
2.3）将被控制的火力发电机组的实际功率减去目标负荷指令值，得到目标负荷偏差信号△P；判断目标负荷偏差信号△P小于0的条件是否满足，如果满足则判定被控制的火力发电机组实际功率未达到目标负荷，则在原负荷指令M基础上增加指定第一指定负荷值（本实施例中第一指定负荷值为3MW），跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
2.4）判断目标负荷偏差信号△P在第一指定时长（本实施例中第一指定时长为3秒）内均大于等于0条件是否满足，如果满足则判断火力发电机组实际功率达到目标负荷，将负荷指令恢复为原负荷指令值M，跳转执行步骤1）；否则，跳转执行步骤2.2）。
本实施例中，步骤3）的详细步骤包括：
3.1）将被控制的火力发电机组的目标负荷指令值减去限速负荷指令，得到负荷指令偏差信号△N；
3.2）判断负荷指令偏差信号△N在第二指定负荷区间（本实施例中第二指定负荷区间为-5MW～0MW之间）之间条件是否满足，如果满足则判定被控制的火力发电机组限速负荷指令即将达到目标负荷指令，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
3.3）将被控制的火力发电机组的实际功率减去目标负荷指令值，得到目标负荷偏差信号△P；判断目标负荷偏差信号△P大于0的条件是否满足，如果满足则判断被控制的火力发电机组实际功率未达到目标负荷，则在原负荷指令M基础上减少第二指定负荷值（本实施例中第二指定负荷值为3MW），跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
3.4）判断目标负荷偏差信号△P在第二指定时长（本实施例中第二指定时长为3秒）内均小于等于0条件是否满足，如果条件满足，则判断火力发电机组实际功率达到目标负荷，将负荷指令恢复为原负荷指令值M，跳转执行步骤1）；否则，跳转执行步骤3.2）。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种火力发电机组负荷偏差自动控制方法，其特征在于步骤包括：
1）根据被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况判断火力发电机组是否稳态运行，如果被控制的火力发电机组稳态运行，则跳转重新执行步骤1）；否则，判断被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为增加负荷还是减少负荷，如果负荷指令变化情况为增加负荷，则跳转执行步骤2）；否则，跳转执行步骤3）；
2）在机组限速负荷指令接近目标负荷指令值时，若机组实际功率小于目标负荷指令值，则在原负荷指令值基础上增加第一指定负荷值；跳转执行步骤1）；
3）在机组限速负荷指令接近目标负荷指令值时，若机组实际功率大于目标负荷指令值，则在原负荷指令值基础上减小第二指定负荷值；跳转执行步骤1）；
所述步骤1）的详细步骤包括：
1.1）将被控制的火力发电机组t时刻的限速负荷指令减去t时刻的前一时刻t-1时刻的限速负荷指令，得到限速负荷指令变化率△M；
1.2）根据限速负荷指令变化率△M判断被控制的火力发电机组的负荷增减需求，如果预设的连续e秒限速负荷指令变化率△M的值为0，则判定被控制的火力发电机组稳态运行，对火力发电机组既不增加负荷也不减少负荷，跳转重新执行步骤1.1）；否则，判定被控制的火力发电机组非稳态运行，跳转执行步骤1.3）；
1.3）判断限速负荷指令变化率△M的值是否大于0，如果限速负荷指令变化率△M的值大于0，则判定被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为增加负荷，则跳转执行步骤2）；否则，如果限速负荷指令变化率△M的值小于0，则判定被控制的火力发电机组的负荷指令变化情况为减少负荷，跳转执行步骤3）。
2.根据权利要求1所述的火力发电机组负荷偏差自动控制方法，其特征在于，所述预设的连续e秒为预设的连续5秒。
3.根据权利要求1所述的火力发电机组负荷偏差自动控制方法，其特征在于，所述步骤2）的详细步骤包括：
2.1）将被控制的火力发电机组的目标负荷指令值减去限速负荷指令，得到负荷指令偏差信号△N；
2.2）判断负荷指令偏差信号△N在第一指定负荷区间之间的条件是否满足，如果满足则判定被控制的火力发电机组限速负荷指令即将达到目标负荷指令值，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
2.3）将被控制的火力发电机组的实际功率减去目标负荷指令值，得到目标负荷偏差信号△P；判断目标负荷偏差信号△P小于0的条件是否满足，如果满足则判定被控制的火力发电机组实际功率未达到目标负荷，则在原负荷指令M基础上增加指定第一指定负荷值，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
2.4）判断目标负荷偏差信号△P在第一指定时长内均大于等于0条件是否满足，如果满足则判断火力发电机组实际功率达到目标负荷，将负荷指令恢复为原负荷指令值M，跳转执行步骤1）；否则，跳转执行步骤2.2）。
4.根据权利要求3所述的火力发电机组负荷偏差自动控制方法，其特征在于，所述步骤2.2）中的第一指定负荷区间为0MW～+5MW之间。
5.根据权利要求3所述的火力发电机组负荷偏差自动控制方法，其特征在于，所述步骤2.3）中的第一指定负荷值为3MW。
6.根据权利要求3所述的火力发电机组负荷偏差自动控制方法，其特征在于，所述步骤2.4）中的第一指定时长为3秒。
7.根据权利要求1所述的火力发电机组负荷偏差自动控制方法，其特征在于，所述步骤3）的详细步骤包括：
3.1）将被控制的火力发电机组的目标负荷指令值减去限速负荷指令，得到负荷指令偏差信号△N；
3.2）判断负荷指令偏差信号△N在第二指定负荷区间之间条件是否满足，如果满足则判定被控制的火力发电机组限速负荷指令即将达到目标负荷指令，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
3.3）将被控制的火力发电机组的实际功率减去目标负荷指令值，得到目标负荷偏差信号△P；判断目标负荷偏差信号△P大于0的条件是否满足，如果满足则判断被控制的火力发电机组实际功率未达到目标负荷，则在原负荷指令M基础上减少第二指定负荷值，跳转执行下一步；否则，跳转执行步骤1）；
3.4）判断目标负荷偏差信号△P在第二指定时长内均小于等于0条件是否满足，如果条件满足，则判断火力发电机组实际功率达到目标负荷，将负荷指令恢复为原负荷指令值M，跳转执行步骤1）；否则，跳转执行步骤3.2）。
8.根据权利要求7所述的火力发电机组负荷偏差自动控制方法，其特征在于，所述步骤3.2）中的第二指定负荷区间为-5MW～0MW之间。
9.根据权利要求7所述的火力发电机组负荷偏差自动控制方法，其特征在于，所述步骤3.3）中的第二指定负荷值为3MW，所述步骤3.4）中的第二指定时长为3秒。
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