CN106410857A - 单元发电机组一次调频功能实现方法 - Google Patents

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张长志
倪玮晨
李浩然
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State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种单元发电机组一次调频功能实现方法，包括步骤：(1)将发电机组的额定转速值与机组的实际转速值进行偏差计算，再经函数f1(x)变换成频差‑功率信号，然后经函数f2(x)进行标幺处理成一次调频功率‑阀位增量信号；(2)将中调负荷指令或现场值班员发出的手动负荷指令信号经速率限制、功率限幅处理，与函数f1(x)转换后的频差‑功率信号叠加求和，然后再与机组的实际负荷反馈信号进行偏差运算，再经比例‑积分处理后与函数f2(x)输出叠加求和形成电调综合调门指令。本发明既保证机组一次调频的响应速度，又保证机组参与一次调频的持续性，保证机组的一次调频功能始终在投入状态。

Description

单元发电机组一次调频功能实现方法
技术领域
本发明属于工程测量技术领域，特别是一种单元发电机组一次调频功能实现方法。
背景技术
随着科学技术的发展，社会对电能质量的要求越来越高，这就要求并网发电机组不仅具备快速适应外界负荷变化的能力，还必须具备快速调整电网频率的能力。汽轮发电机组调速系统根据电网频率的变化自动改变调速汽门的开度,调节汽轮发电机组的功率以适应电网频率波动的能力，即为一次调频。所有并网运行的各台发电机组的调速系统都具备一次调频功能，共同承担电网的一次调频工作，电网才能快速消除频率波动。新建的大容量单元发电机组或经过控制系统技术改造的单元发电机组其控制系统普遍采用数字电液调节系统，其一次调频功能需要由数字电液调节系统组态编程实现，原先采用机械液压调节控制技术的汽轮发电机组固有的一次调频能力失去，由于不同的电调生产厂家在设计理念、实现方法上存在一些差异，造成汽轮发电机组一次调频功能存在较多问题，甚至一些发电机组一次调频功能长期不能正常投入，导致电网频率波动时不能自动消除，存在一定的安全隐患。为此电监会要求电力技术监督部门强制对汽轮发电机组的一次调频功能进行定期试验验证，以保证发电机组的一次调频功能始终在正常投入状态。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种单元发电机组一次调频功能实现方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种单元发电机组一次调频功能实现方法，包括步骤如下：
(1)在单元发电机组的数字电液调节系统控制回路中，将发电机组的额定转速值与机组的实际转速值进行偏差计算，产生的转速偏差信号再进行转速不等率功-频函数f1(x)计算变换成频差-功率信号，然后将该频差-功率信号经过函数f2(x)标幺处理，转换成一次调频功率-阀位增量指令；
(2)在单元发电机组协调控制系统的功率控制回路中，将发电机组协调控制系统接收的中调负荷指令或现场值班员发出的手动负荷指令经过速率限制、功率限幅处理，与转速不等率功-频函数f1(x)转换后的频差-功率信号叠加求和，产生单元发电机组的实际负荷指令信号，然后再与机组的实际负荷反馈信号进行偏差运算，再经过比例-积分运算处理，产生机组负荷控制指令，再与函数f2(x)输出的一次调频功率-阀位增量指令叠加求和，形成电调综合调门指令，调节单元发电机组的负荷，实现一次调频功能。
而且，所述步骤(1)中转速不等率功-频函数f1(x)为分段函数，由6个坐标点(-150，-8％Pe)、(-14，-8％Pe)、(-2，0)、(2，0)、(14，8％Pe)、(150，8％Pe)拟合而成；其中，Pe为单元发电机组的额定功率，单位为MW；所述标幺处理函数f2(x)是一校正系数，函数f2(x)将转速不等率功-频函数f1(x)计算后输出的频差-功率信号转换成一次调频功率-阀位增量指令信号，取值在0.6～1.5之间。
而且，所述步骤(2)中速率限制模块是将输入的机组负荷指令信号的变化速率限制在机组额定负荷的0-2％范围内；所述功率限幅模块是将输入信号的功率限制在机组额定负荷的50％-100％范围内；所述比例-积分运算处理模块的数学描述式是：式中Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒，S为拉普拉斯变换因子，无量纲，E(s)为比例-积分运算模块的偏差输入。
本发明的优点和积极效果是：
1、现役发电机组的一次调频控制功能采取本发明实现后，经过多次联调试验和长期运行考核验证，机组响应电网频率变化的能力有效提高，既能保证机组一次调频的响应速度，又保证机组参与一次调频的持续性，同时可以保证机组的一次调频功能始终在投入状态。
2、本发明满足机组一次调频响应15秒内达到目标负荷的75％、30秒达到目标负荷90％及机组转速不等率为4％～5％的技术指标要求，并且控制稳定，机组的主要技术指标均高于《汽轮机调节控制系统试验导则》(DL/T711-1999)的要求，有效提高机组参加电网一次调频的能力，电网的供电质量有了明显的改善。
附图说明
图1是本发明方法的逻辑结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其它实施方式，同样属于本发明保护的范围。
一种单元发电机组一次调频功能实现方法，如图1所示，包括步骤如下：
(1)在单元发电机组的数字电液调节系统(DEH)控制回路中，一次调频功能采取将频差信号经转速不等率功-频函数转换的信号叠加在汽轮机调速汽门指令处的方法实现。发电机组的额定转速值(3000rpm)与机组的实际转速值经过偏差计算，产生的转速偏差信号经过转速不等率功-频函数f1(x)计算变换成频差-功率信号，该信号经过函数f2(x)标幺处理转换成一次调频功率-阀位增量指令，其中所述转速不等率功-频函数f1(x)为分段函数由6个坐标点(-150，-8％Pe)、(-14，-8％Pe)、(-2，0)、(2，0)、(14，8％Pe)、(150，8％Pe)拟合而成，Pe为单元发电机组的额定功率，单位为(MW)；标幺处理函数f2(x)是一校正系数，将转速不等率功-频函数f1(x)计算后输出的频差-功率信号转换成一次调频功率-阀位增量指令信号，即根据单元发电机组调速系统的特性对功-频函数f1(x)按照发电机组一次调频的转速不等率技术指标要求进行校正，一般需要通过试验获得，取值在0.6～1.5之间；
(2)在单元发电机组协调控制系统的功率控制回路中也要具备一次调频功能，即一次调频功能应由发电机组的协调控制系统和电调系统共同完成，以保证机组一次调频的响应速度和机组参与一次调频的持续性。发电机组协调控制系统接收的中调负荷指令或现场值班员发出的手动负荷指令经过速率限制、功率限幅处理，与频差信号经转速不等率功-频函数f1(x)转换后的一次调频负荷增量信号叠加求和，产生单元发电机组的实际负荷指令信号，然后再与机组的实际负荷反馈信号进行偏差运算，再经过比例-积分(PI)运算处理，产生机组负荷控制指令，再与函数f2(x)输出的一次调频功率-阀位增量指令叠加求和，形成电调综合调门指令，调节单元发电机组的负荷，实现其一次调频功能。
其中，所述速率限制模块是将输入的机组负荷指令信号的变化速率限制在机组额定负荷的0-2％范围内；所述功率限幅模块是将输入信号的功率限制在机组额定负荷的50％-100％范围内，以保证机组的负荷变化在正常调整范围内；所述比例-积分(PI)运算处理模块的数学描述式是：式中Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒，S为拉普拉斯变换因子，无量纲，E(s)为比例-积分运算模块的偏差输入，公式中各参数可根据实际情况做适当调整。
(3)转速不等率功-频函数f1(x)的输出同时至单元发电机组的电调控制系统和协调控制系统的功率控制回路中，由二者共同参与实现单元发电机组的一次调频功能，以保证单元发电机组一次调频功能的一致性和相互匹配实现，提高了完成的效果及保证电调侧的一次调频功能始终在投入状态。

Claims (3)

1.一种单元发电机组一次调频功能实现方法，其特征在于包括步骤如下：
(1)在单元发电机组的数字电液调节系统控制回路中，将发电机组的额定转速值与机组的实际转速值进行偏差计算，产生的转速偏差信号再经过转速不等率功-频函数f1(x)计算变换成频差-功率信号，然后将该频差-功率信号经过函数f2(x)标幺处理，转换成一次调频功率-阀位增量指令；
(2)在单元发电机组协调控制系统的功率控制回路中，将发电机组协调控制系统接收的中调负荷指令或现场值班员发出的手动负荷指令经过速率限制、功率限幅处理，与转速不等率功-频函数f1(x)转换后的频差-功率信号叠加求和，产生单元发电机组的实际负荷指令信号，然后再与机组的实际负荷反馈信号进行偏差运算，再经过比例-积分运算处理，产生机组负荷控制指令，再与函数f2(x)输出的一次调频功率-阀位增量指令叠加求和，形成电调综合调门指令，调节单元发电机组的负荷，实现一次调频功能。
2.根据权利要求1所述的单元发电机组一次调频功能实现方法，其特征在于：所述步骤(1)中转速不等率功-频函数f1(x)为分段函数，由6个坐标点(-150，-8％Pe)、(-14，-8％Pe)、(-2，0)、(2，0)、(14，8％Pe)、(150，8％Pe)拟合而成；其中，Pe为单元发电机组的额定功率，单位为MW；所述标幺处理函数f2(x)是一校正系数，函数f2(x)将转速不等率功-频函数f1(x)计算后输出的频差-功率信号转换成一次调频功率-阀位增量指令信号，取值在0.6～1.5之间。
3.根据权利要求1所述的单元发电机组一次调频功能实现方法，其特征在于：所述步骤(2)中速率限制模块是将输入的机组负荷指令信号的变化速率限制在机组额定负荷的0-2％范围内；所述功率限幅模块是将输入信号的功率限制在机组额定负荷的50％-100％范围内；所述比例-积分运算处理模块的数学描述式是：式中Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒，S为拉普拉斯变换因子，无量纲，E(s)为比例-积分运算模块的偏差输入。
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