CN106842946B - 火电机组agc方式下负荷应急调整方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电机组AGC方式下负荷应急调整方法及装置，该装置能灵活快速调整火电机组的调节速率，其技术方案包括一用于采集主蒸汽压力偏差值的模拟量信号采集器S、高低限报警模块HLALM、开关量信号采集器DI、逻辑非模块、逻辑或模块、RS触发器、模拟量切换器AXSEL、乘法器MUL、A2函数发生器和A1函数发生器；开关量信号采集器DI的输出分为两路，一路与RS触发器的置位端相连，另一路通过逻辑非模块与逻辑或模块的输入相连；RS触发器的输出与模拟量切换器AXSEL、乘法器MUL依次连接；A2函数发生器、A1函数发生器分别连接至模拟量切换器AXSEL的输入端、乘法器MUL的输入端。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组调频调峰领域，尤其涉及一种电网故障下火电机组负荷应急灵活快速调整方法及装置。
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，在特高压电网和大区电网互联的新形势下，各级电网联系日渐紧密，电网和机组之间协调配合的要求也越来越高。为了电网的安全稳定运行，各大型火电机组都要求投入自动发电控制(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；A1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A3和A4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A2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。
各大区域电网均提出了各自的火电机组并网管理规定，对AGC等机组并网性能提出了具体考核管理标准。如《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。但当电网发生故障，如特高压直流单双极闭锁、大型电厂脱网等大规模电量缺口事故时，会造成电网频率快速下降且降幅较大，如2015年9月19日21:58，锦苏直流双极闭锁，损失功率540万千瓦，华东电网频率最低波动至49.563Hz，且经过221秒后方恢复至49.80Hz。针对此类大规模功率缺口造成的电网频率大幅波动问题，一方面需要火电机组的一次调频快速起作用，同时要求机组能够以较快的调节速率提升负荷，以使频率快速回归至50Hz，降低对用电设备的不利影响，恢复被切负荷用户的正常供电。2016年6月，国家能源局下发《关于下达火电灵活改造试点项目的通知》，要求加快技术创新，提升火电运行灵活性。同时，火电机组尤其是汽包炉机组，锅炉具有一定的蓄热能力，可以在一定时间内以较快的调节速率进行负荷的增减，也就是说机组的调节速率可超过电网下发的并网管理规定的要求值。因此，如何合理的调整火电机组的调节速率，使其在确保自身安稳运行的同时，提升其对电网频率的动态调整能力，是电网快速发展的一项重大需求。
发明内容
本发明的为了解决上述问题，提出了火电机组AGC方式下负荷应急调整方法及装置，该装置能灵活快速调整火电机组的调节速率，提升火电机组对电网调频调峰的贡献力度，快速有效地保证电网系统的频率稳定。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种火电机组AGC方式下负荷应急调整方法，当电网发生电量缺口事故后，判断区域控制偏差值是否超出第一设定范围和主蒸汽压力偏差值是否超出第二设定范围：
(1)若机组区域控制偏差值超出第一设定范围且主蒸汽压力偏差值未超出第二设定范围，则进行人为加速负荷调整；
(2)若机组区域控制偏差值未超出第一设定范围，则进行负荷自动调整；
(3)若机组区域控制偏差值超出第一设定范围且主蒸汽压力偏差值超出第二设定范围时，则进行负荷自动调整。
本发明可以根据区域控制偏差值的大小，同时确保自身安稳运行的情况下，启动加速负荷调制工作模式，可以使机组在一定时间内以较快的调节速率进行负荷的增减，提高机组对电网频率变化响应的准确性。
进一步的，人为加速负荷调整包括设定一加速调节倍数，根据标准调节速率与加速调节倍数之积输出加速调节速率。其有益效果是调节方式简单有效，加速调节速率可以通过改变加速调节倍数来变化，易调节易执行。
进一步的，所述负荷自动调整采用标准调节速率。标准调节速率按照全国各不同区域《发电厂并网运行管理实施细则》中的规定设置。
进一步的，所述第一设定范围根据电网应急能力设定，第二设定范围根据电力行业DL/T 657-2006设定。当电网发生故障，如特高压直流单双极闭锁、大型电厂脱网等大规模电量缺口事故时，区域电网调度端的区域控制偏差ACE值会跃变为一较大的差值，第一设定范围的选取根据电网的容忍能力或应急能力而定，第二设定范围可以根据DL/T 657-2006《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》规定设置。
本发明还提出了一种采用上述方法的火电机组AGC方式下负荷应急调整装置，包括一用于采集主蒸汽压力偏差值的模拟量信号采集器S、高低限报警模块HLALM、开关量信号采集器DI、逻辑非模块、逻辑或模块、RS触发器、模拟量切换器AXSEL、乘法器MUL、A2函数发生器和A1函数发生器；
所述模拟量信号采集器S、高低限报警模块HLALM、逻辑或模块依次连接，逻辑或模块的输出与RS触发器的复位端相连；开关量信号采集器DI的输出分为两路，一路与RS触发器的置位端相连，另一路通过逻辑非模块与逻辑或模块的输入相连；RS触发器的输出与模拟量切换器AXSEL、乘法器MUL依次连接；A2函数发生器、A1函数发生器分别连接至模拟量切换器AXSEL的输入端、乘法器MUL的输入端。
当区域控制偏差值超出第一设定范围时，电网主站向开关量信号采集器DI发送电网故障机组应急模式投/退信号为1，当区域控制偏差值未超出第一设定范围时，所述电网故障机组应急模式投/退信号为0。
本发明的这一设置根据主蒸汽压力偏差值和由区域控制偏差引起的电网故障机组应急模式投/退信号，通过一系列的逻辑模块，生成对应条件下的工作模式选择信号，具有成本小，效率高，可靠性较好的优点。
进一步的，所述的高低限报警模块HLALM的高限值与低限值大小相等、方向相反。其有益效果是可以按照DL/T 657-2006《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》规定设置，当为直吹式机组时，高低限值分别为0.6和-0.6；当为中储式机组时，高低限值分别为0.5和-0.5，针对不同的机组可以灵活应用。
进一步的，所述A2函数发生器输出加速调节倍数，范围一般为1.3—2.0；A1函数发生器输出标准调节速率。采用函数发生器作为加速调节或标准调节速率的输出装置，可以实现灵活调节的目的，且信号输出稳定，有利于火电机组在AGC方式下的负荷调整。
进一步的，所述模拟量切换器AXSEL的一个输入端连接函数发生器A2，另一个输入端为常量1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)并网机组的调频调峰性能的好坏直接影响电网频率的稳定，通过本发明能够充分利用火电机组锅炉的蓄热能力，可以使机组在一定时间内以较快的调节速率进行负荷的增减，提高机组对电网频率变化响应的准确性。
(2)本发明可以合理调整火电机组的调节速率，使其在确保自身安稳运行的同时，提升其对电网频率的动态调整能力，一方面保持机组的安全运行，一方面能进一步提高电网频率的稳定性，进而确保广大用户的电气设备及电力设备的安全、有效运行。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
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方式下负荷应急调整方法及装置示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
术语解释部分:
1、区域控制偏差ACE：网间潮流i时刻区域控制偏差值，即△Pi+B×△fi。
△Pi----网间潮流i时刻计划值与实际值偏差。
B----频率偏差系数。
△fi----电网频率i时刻标准值与实际值偏差。
2、主蒸汽压力偏差值是通过计算主蒸汽压力设定值与主蒸汽压力测量值之间的偏差得到的。
实施例1：
如图3所示，一种电网故障下火电机组负荷应急灵活快速调整装置，包括模拟量信号采集器、开关量信号采集器、乘法器MUL、RS触发器、函数发生器、逻辑或模块、逻辑非模块、高低限报警模块和模拟量切换器，其中：
所述开关量信号采集器DI接收电网下发的电网故障机组应急模式投/退信号，一路送至RS触发器的置位端S，一路经逻辑非模块NOT进行取反后送至逻辑或模块OR的一个输入端X1，所述模拟量信号采集器S接收机组主蒸汽压力设定值与主蒸汽压力测量值求差得出的主蒸汽压力偏差值信号，经高低限报警模块HLALM后送至逻辑或模块OR的另一个输入端X2，逻辑或模块OR的输出连接至RS触发器的复位端R；
所述RS触发器输出端D的信号送至模拟量切换器AXSEL的切换置位端S，模拟量切换器AXSEL的输出送至乘法器MUL的一个输入端Z2，所述乘法器MUL的另一个输入端Z1接函数发生器A1；
当区域控制偏差值超出第一设定范围时，电网主站向开关量信号采集器DI发送电网故障机组应急模式投/退信号为1，当区域控制偏差值未超出第一设定范围时，所述电网故障机组应急模式投/退信号为0。
本发明的这一设置根据主蒸汽压力偏差值和由区域控制偏差引起的电网故障机组应急模式投/退信号，通过一系列的逻辑模块，生成对应条件下的工作模式选择信号，具有成本小，效率高，可靠性较好的优点。
模拟量切换器AXSEL的输入端Z2为常量1，输入端Z1接收函数发生器A2设定的数值；函数发生器A1为标准调节速率，按机组所属电网的并网运行管理实施细则要求进行设定；函数发生器A2根据机组性能试验得出，范围一般为1.3—2.0。采用函数发生器作为加速调节或标准调节速率的输出装置，可以实现灵活调节的目的，且信号输出稳定，有利于火电机组在AGC方式下的负荷调整。
所述高低限报警模块HLALM的高低限值按照DL/T 657-2006《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》规定设置：直吹式机组上下限分别为0.6和-0.6，中储式机组上下限分别为0.5和-0.5，针对不同的机组可以灵活应用。
实施例2：
一种火电机组AGC方式下负荷应急调整方法，当电网发生电量缺口事故后，判断区域控制偏差值是否超出第一设定范围和主蒸汽压力偏差值是否超出第二设定范围：
(1)若机组区域控制偏差值超出第一设定范围且主蒸汽压力偏差值未超出第二设定范围，则进行人为加速负荷调整；
(2)若机组区域控制偏差值未超出第一设定范围，则进行负荷自动调整；
(3)若机组区域控制偏差值超出第一设定范围且主蒸汽压力偏差值超出第二设定范围时，则进行负荷自动调整。
当电网发生故障，如特高压直流单双极闭锁、大型电厂脱网等大规模电量缺口事故时，区域电网调度端的ACE(区域控制偏差)会跃变为一较大的差值，会调整该电网内投入AGC的机组进行负荷调整，以使电网频率回归至50Hz正常运行。
为加快电网频率的回归，电网下发至机组的开关量信号“电网故障机组应急模式投/退信号”会变为高电平1，使机组进入快速调节模式：
(1)若主蒸汽压力偏差值在规定的范围内，即未超出高低限报警模块HLALM的高低限值之外，则高低限报警模块HLALM的输出为低电平0，由于逻辑或模块OR的两个输入端均为低电平0，故RS触发器输出端D输出保持高电平1，模拟量切换器AXSEL的置位端S也为1，此时，模拟量切换器AXSEL的输出为输入端Z1的值，即将函数发生器A2设定的数值输出至乘法器MUL的输入端Z2，与乘法器MUL的输入端Z1所接收的函数发生器A1中设定的标准调节速率进行相乘，生成最终的负荷调节速率，直至“电网故障机组应急模式投/退信号”消失，即开关量信号采集器DI的输出为低电平0；
(2)若主蒸汽压力偏差值未在规定的范围内，即超出高低限报警模块HLALM的高低限值设定的范围，则高低限报警模块HLALM的输出为高电平1，由于逻辑或模块OR存在一个输入端为高电平，则其输出为低电平0，RS触发器的复位端为1，则其输出端D输出为低电平0，模拟量切换器AXSEL的置位端S也为0，此时，模拟量切换器AXSEL的输出为输入端Z2的常量值“1”，输出至乘法器MUL的输入端Z2，与乘法器MUL的输入端Z1所接收的函数发生器A1中设定的标准调节速率进行相乘，最终的负荷调节速率依然为标准调节速率，即此时为正常负荷调节，不参与应急快速负荷调整。
实施例3：
以华北区域内山东电网为例，其调频调峰按照《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％。以山东网内某300MW直吹式汽包炉机组为例，按规定，其调节速率为300×1.5％＝4.5MW/min，即模拟量发生器A1中所设的标准调节速率为4.5，也就是机组在正常AGC调节时的负荷调节速率。高低限报警模块HLALM的高低限值上限H设定为0.6和下限L设定为-0.6。该机组经现场性能试验，负荷调节速率不大于8MW/min时，主蒸汽压力等主要参数均能控制在规定范围内，故函数发生器A2设为8÷4.5＝1.77。
当电网发生故障，电网下发至机组的开关量信号“电网故障机组应急模式投/退信号”变为高电平1，使机组进入快速调节模式：
(1)若主蒸汽压力偏差值在规定的范围内，即未超出高低限报警模块HLALM的高低限值之外，则高低限报警模块HLALM的输出为低电平0，由于逻辑或模块OR的两个输入端均为低电平0，故RS触发器输出端D输出保持高电平1，模拟量切换器AXSEL的置位端S也为1，此时，模拟量切换器AXSEL的输出为输入端Z1的值，即将函数发生器A2设定的数值1.77输出至乘法器MUL的输入端Z2，与乘法器MUL的输入端Z1所接收的函数发生器A1中设定的标准调节速率值4.5进行相乘，生成最终的负荷调节速率，即此时负荷调节速率为：4.5×1.77＝8MW/min，直至“电网故障机组应急模式投/退信号”消失，即开关量信号采集器DI的输出为低电平0；
(2)若主蒸汽压力偏差值未在规定的范围内，即超出高低限报警模块HLALM的高低限值设定的范围，则高低限报警模块HLALM的输出为高电平1，由于逻辑或模块OR存在一个输入端为高电平，则其输出为低电平0，RS触发器的复位端为1，则其输出端D输出为低电平0，模拟量切换器AXSEL的置位端S也为0，此时，模拟量切换器AXSEL的输出为输入端Z2的常量值“1”，输出至乘法器MUL的输入端Z2，与乘法器MUL的输入端Z1所接收的函数发生器A1中设定的标准调节速率进行相乘，最终的负荷调节速率依然为标准调节速率4.5MW/min，即此时为正常负荷调节，不参与应急快速负荷调整。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种火电机组AGC方式下负荷应急调整方法，其特征在于：当电网发生电量缺口事故后，判断区域控制偏差值是否超出第一设定范围和主蒸汽压力偏差值是否超出第二设定范围：
(1)若机组区域控制偏差值超出第一设定范围且主蒸汽压力偏差值未超出第二设定范围，则进行人为加速负荷调整；
(2)若机组区域控制偏差值未超出第一设定范围，则进行负荷自动调整；
(3)若机组区域控制偏差值超出第一设定范围且主蒸汽压力偏差值超出第二设定范围时，则进行负荷自动调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：人为加速负荷调整包括设定一加速调节倍数，根据标准调节速率与加速调节倍数之积输出加速调节速率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述负荷自动调整采用标准调节速率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一设定范围根据电网应急能力设定，第二设定范围根据电力行业DL/T 657-2006设定。
5.基于权利要求1所述的火电机组AGC方式下负荷应急调整方法的调整装置，其特征在于：包括一用于采集主蒸汽压力偏差值的模拟量信号采集器S、高低限报警模块HLALM、开关量信号采集器DI、逻辑非模块、逻辑或模块、RS触发器、模拟量切换器AXSEL、乘法器MUL、A2函数发生器和A1函数发生器；
所述模拟量信号采集器S、高低限报警模块HLALM、逻辑或模块依次连接，逻辑或模块的输出与RS触发器的复位端相连；开关量信号采集器DI的输出分为两路，一路与RS触发器的置位端相连，另一路通过逻辑非模块与逻辑或模块的输入相连；RS触发器的输出与模拟量切换器AXSEL、乘法器MUL依次连接；A2函数发生器、A1函数发生器分别连接至模拟量切换器AXSEL的输入端、乘法器MUL的输入端。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的高低限报警模块HLALM的高限值与低限值大小相等、方向相反。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：当为直吹式机组时，高低限值分别为0.6和-0.6；当为中储式机组时，高低限值分别为0.5和-0.5。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述A2函数发生器输出加速调节倍数，范围为1.3—2.0；A1函数发生器输出标准调节速率。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述模拟量切换器AXSEL的一个输入端连接函数发生器A2，另一个输入端为常量1。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：当区域控制偏差值超出第一设定范围时，电网主站向采集开关量信号采集器DI发送电网故障机组应急模式投/退信号为1，当区域控制偏差值未超出第一设定范围时，所述电网故障机组应急模式投/退信号为0。
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