CN107346900B - 基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法及系统，其中该方法包括根据电网一次调频考核系统中机组的运行模式来确定机组一次调频合格率指标标准值；将机组一次调频合格率指标标准值与考核系统中机组实际一次调频合格率指标进行对比，得到机组一次调频合格率指标偏差；根据机组一次调频合格率指标偏差是否超出应调整的范围来对机组一次调频功率变化量进行动态调整；其中，调整的参数大小依据考核系统中有功变化量指标进行设定。本发明可动态调整机组调频性能，提高火电机组对调度一次调频响应的准确性，满足电网对机组一次调频动作做功的需求，在确保其调频能力的同时兼顾机组自身安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于机组调频领域，尤其涉及一种基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法及系统。
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，网厂协调功能中的一次调频成为稳定电网的有效手段之一。发电机组一次调频功能是汽轮发电机组固有的功能，主要是通过调节DEH系统的进汽调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常的情况下，快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，维持电网的安全。
一次调节对系统频率变化的响应快，根据IEEE的统计，电力系统综合的一次调节特性时间常数一般在10秒左右；由于发电机的一次调节仅作用于原动机的阀门位置，而未作用于火力发电机组的燃烧系统，当阀门开度增大时，是锅炉中的蓄热暂时改变了原动机的功率，由于燃烧系统中的化学能量没有发生变化，随着蓄热量的减少，原动机的功率又会回到原来的水平。因而，火力发电机组一次调节的作用时间是短暂的。不同类型的火力发电机组，由于蓄热量的不同，一次调节的作用时间为0.5到2分钟不等。发电机的一次调节采用的调整方法是有差特性法，其优点是所有机组的调整只与一个参变量有关(即与系统频率有关)，机组之间互相影响小。
目前，电网调度管理对机组的一次调频性能考核计算参数来源于调度计划和EMS(能量管理系统)。机组对应的频率、有功等测点信息定义在WAMS(广域监测系统)遥测定义表中，根据WAMS中定义遥测信息从PMU(同步向量测量装置)实时库中获取一次调频扰动计算的频率、有功、转速、一次调频前后指令等遥测数据。由于一次调频存在的快速性、短暂性等特性，再加上机组运行时间较长后，机组的设备特性会发生一定的变化，造成调频控制精度的降低，导致电网考核中的有功变化量指标不达标、月度一次调频合格率低于规定值等问题，从而导致机组受到电网的考核。
综上所述，电厂主要通过人员定期比对电网一次调频考核系统中下发的一次调频合格率等指标，人工对相关参数进行调整，存在调整滞后、调整精度低等问题。同时，由于AGC(自动发电控制)方式下，存在部分时间与一次调频反向调节问题，电网根据机组是否AGC模式运行，对一次调频合格率存在不同指标标准，都需电厂运行人员有针对性的进行调频参数处理。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法。该方法能在确保其调频能力的同时兼顾机组自身安全稳定运行。
本发明的一种基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法，包括：
根据电网一次调频考核系统中机组的运行模式来确定机组一次调频合格率指标标准值；
将机组一次调频合格率指标标准值与考核系统中机组实际一次调频合格率指标进行对比，得到机组一次调频合格率指标偏差；
根据机组一次调频合格率指标偏差是否超出应调整的范围来对机组一次调频功率变化量进行动态调整；其中，调整的参数大小依据考核系统中有功变化量指标进行设定。
进一步的，电网一次调频考核系统中机组的运行模式包括AGC模式和非AGC模式。
由于在AGC模式运行下，存在部分时间与一次调频反向调节问题，电网根据机组是否在AGC模式下运行，对一次调频合格率存在不同指标标准，因此，需要有针对性的进行调频参数处理。
进一步的，机组一次调频合格率指标标准值由各区域电网标准要求决定。
由于不同区域电网的标准要求不同，那么各个地区电网中机组一次调频合格率指标标准值也相应不同。
进一步的，若机组一次调频合格率指标偏差超出限值，则依据考核系统中有功变化量指标所生成的死区非线性函数对原有的一次调频功率变化量进行动态调整。
例如：死区非线性函数为：有功变化量在一定范围内(-0.001至0.001)波动时，输出为1，超出范围后，在0.8-1.2范畴内进行修正。
本发明还提供了一种应用所述的基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法的控制系统。
本发明还提供了控制系统，包括：
模拟量选择器AXSEL1，其置位端与电网一次调频考核系统的运行模式输出端相连；所述模拟量选择器AXSEL1的两个输入端分别与AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值和非AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值分别相连；及
减法器DEV，其第一输入端与模拟量选择器AXSEL1的输出端相连，所述减法器DEV的第二输入端与考核系统中机组实际一次调频合格率指标相连；及
高低限报警模块HLALM，其输入端与减法器DEV的输出端相连；及
模拟量选择器AXSEL2，其置位端与高低限报警模块HLALM的输出端相连；及
死区非线性函数模块F(x)，其输入端与考核系统中有功变化量指标相连，输出端接入模拟量选择器AXSEL2的第一输入端，模拟量选择器AXSEL2的第二输入端的输入值为常数1；
乘法器模块MUL，其第一输入端与模拟量选择器AXSEL2的输出端相连，第二输入端与机组一次调频功率变化量相连；所述乘法器模块MUL输出优化后机组一次调频功率变化量。
进一步的，AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值和非AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值分别由各区域电网标准要求决定。
由于不同区域电网的标准要求不同，那么各个地区电网中机组一次调频合格率指标标准值也相应不同。
进一步的，所述死区非线性函数模块F(x)中的函数是根据考核系统中有功变化量指标所生成的。
例如：死区非线性函数为：有功变化量在一定范围内(-0.001至0.001)波动时，输出为1，超出范围后，在0.8-1.2范畴内进行修正。
进一步的，所述AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值为模拟量发生器A2所设定的数值。
进一步的，所述非AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值为模拟量发生器A1所设定的数值。
进一步的，所述高低限报警模块HLALM的高限值输入端和低限输入端分别设置为预设常数。
例如：高低限报警模块HLALM的高限值输入端设为常数5，低限值输入端设为常数-5。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)由于并网机组的一次调频性能的好坏直接影响电网频率的稳定，本发明根据电网一次调频考核数据动态调整控制系数，在提高调整实时性的同时大大降低人工重复性长期参数调整工作。
(2)本发明通过电网考核系统中的相关指标有针对性的调整机组一次调频功率变化量，有效地改善了机组调频的性能，提高了火电机组对调度一次调频响应的准确性，满足了电网对机组一次调频动作做功的需求，进而确保了其调频能力，降低了电网系统的频率波动。
(3)本发明能够解决火电机组一次调频考核指标差等实际难题，在保证机组安全稳定运行的同时，能够有效地满足电网对于机组一次调频的要求，满足调频调峰需求。
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为本发明的基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法流程图；
图2为本发明的基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法的控制系统示意图。
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。
图1为本发明的基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法流程图。
如图1所示，本发明的一种基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法，包括：
步骤1：根据电网一次调频考核系统中机组的运行模式来确定机组一次调频合格率指标标准值；
其中，电网一次调频考核系统中机组的运行模式包括AGC模式和非AGC模式。
由于在AGC模式运行下，存在部分时间与一次调频反向调节问题，电网根据机组是否在AGC模式下运行，对一次调频合格率存在不同指标标准，因此，需要有针对性的进行调频参数处理。
步骤2：将机组一次调频合格率指标标准值与考核系统中机组实际一次调频合格率指标进行对比，得到机组一次调频合格率指标偏差；
具体地，机组一次调频合格率指标标准值由各区域电网标准要求决定。
由于不同区域电网的标准要求不同，那么各个地区电网中机组一次调频合格率指标标准值也相应不同。
步骤3：根据机组一次调频合格率指标偏差是否超出应调整的范围来对机组一次调频功率变化量进行动态调整；其中，调整的参数大小依据考核系统中有功变化量指标进行设定。
若机组一次调频合格率指标偏差超出限值，则依据考核系统中有功变化量指标所生成的死区非线性函数对原有的一次调频功率变化量进行动态调整。
例如：死区非线性函数为：有功变化量在一定范围内(-0.001至0.001)波动时，输出为1，超出范围后，在0.8-1.2范畴内进行修正。
由于并网机组的一次调频性能的好坏直接影响电网频率的稳定，本发明根据电网一次调频考核数据动态调整控制系数，在提高调整实时性的同时大大降低人工重复性长期参数调整工作。
本发明通过电网考核系统中的相关指标有针对性的调整机组一次调频功率变化量，有效地改善了机组调频的性能，提高了火电机组对调度一次调频响应的准确性，满足了电网对机组一次调频动作做功的需求，进而确保了其调频能力，降低了电网系统的频率波动。
本发明能够解决火电机组一次调频考核指标差等实际难题，在保证机组安全稳定运行的同时，能够有效地满足电网对于机组一次调频的要求，满足调频调峰需求。
图2为本发明的基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法的控制系统示意图。
如图2所示，本发明的基于考核数据的一次调频参数自调整控制系统，包括：
模拟量选择器AXSEL1，其置位端与电网一次调频考核系统的运行模式输出端相连；所述模拟量选择器AXSEL1的两个输入端分别与AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值和非AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值分别相连；及
减法器DEV，其第一输入端与模拟量选择器AXSEL1的输出端相连，所述减法器DEV的第二输入端与考核系统中机组实际一次调频合格率指标相连；及
高低限报警模块HLALM，其输入端与减法器DEV的输出端相连；及
模拟量选择器AXSEL2，其置位端与高低限报警模块HLALM的输出端相连；及
死区非线性函数模块F(x)，其输入端与考核系统中有功变化量指标相连，输出端接入模拟量选择器AXSEL2的第一输入端，模拟量选择器AXSEL2的第二输入端的输入值为常数1；
乘法器模块MUL，其第一输入端与模拟量选择器AXSEL2的输出端相连，第二输入端与机组一次调频功率变化量相连；所述乘法器模块MUL输出优化后机组一次调频功率变化量。
具体地，电网一次调频考核系统中的机组“AGC模式运行”开关量信号接入模拟量选择器AXSEL1的置位端S，模拟量选择器AXSEL1的输出端Y接入减法器模块DEV的输入端X1，考核系统中的机组“一次调频合格率”模拟量信号接入减法器模块DEV的输入端X2，减法器模块DEV的输出端Y接入高低限报警模块HLALM的输入端X，高低限报警模块HLALM的输出端D接入模拟量选择器AXSEL2的置位端S，考核系统中的“有功变化量”模拟量信号经函数模块F(x)后接入模拟量选择器AXSEL2的输入端X1，模拟量选择器AXSEL2的输出端Y接入乘法器模块MUL的输入端X1与采集到的机组一次调频功率变化量求乘积。
其中，模拟量选择器AXSEL1的输入端X1和输入端X2分别接收模拟量发生器A2和模拟量发生器A1所设定的数值。
例如：高低限报警模块HLALM的高限值输入端H设为常数5，低限值输入端L设为常数-5。
模拟量选择器AXSEL2的输入端X2设为常数1。
本发明的基于考核数据的一次调频参数自调整控制系统的工作原理为：
(1)当机组在AGC模式运行，则模拟量选择器AXSEL1的置位端S接收来自电网一次调频考核系统中的机组“AGC模式运行”开关量信号为高电平1，此时模拟量选择器AXSEL1将输入端X1的值，即模拟量发生器A2中所设定的电网规定的AGC模式下考核标准值输出，与考核系统中的机组“一次调频合格率”求出差值：
①若合格率差值小于5，则高低限报警模块HLALM的输出端D为低电平0，此时模拟量选择器AXSEL2将输入端X2的值，即常数1输出至乘法器MUL中，即此时不对一次调频功率变化量进行修正；
②若合格率差值大于5，即大于5或小于-5，则高低限报警模块HLALM的输出端D为高电平1，此时模拟量选择器AXSEL2将输入端X1的值，即考核系统中的“有功变化量”模拟量信号经函数模块F(x)后所生成的系数输出至乘法器MUL中，即此时需根据“有功变化量”对一次调频功率变化量进行动态修正。
(2)当机组不在AGC模式运行，则电网一次调频考核系统中的机组“AGC模式运行”开关量信号为低电平0，模拟量选择器AXSEL1的置位端S为低电平0，即模拟量发生器A1中所设定的电网规定的非AGC模式下考核标准值输出，与考核系统中的机组“一次调频合格率”求出差值：
①若合格率差值小于5，则高低限报警模块HLALM的输出端D为低电平0，此时模拟量选择器AXSEL2将输入端X2的值，即常数1输出至乘法器MUL中，即此时不对一次调频功率变化量进行修正；
②若合格率差值大于5，即大于5或小于-5，则高低限报警模块HLALM的输出端D为高电平1，此时模拟量选择器AXSEL2将输入端X1的值，即考核系统中的“有功变化量”模拟量信号经函数模块F(x)后所生成的系数输出至乘法器MUL中，即此时需根据“有功变化量”对一次调频功率变化量进行动态修正。
具体示例：
以山东电网为例，电网规定非AGC模式下一次调频合格率指标为80％，AGC模式下一次调频合格率指标为70％，即模拟量发生器A1中设定为80，模拟量发生器A2中设定为70；根据考核系统中的“有功变化量”模拟量信号所设定的函数F(x)为死区非线性函数，具体如下表1所示：
表1死区非线性函数F(x)
即有功变化量在一定范围内(-0.001至0.001)波动时，输出为1，超出范围后，在0.8-1.2范畴内进行修正，原因在于机组一次调频功率变化量的修正是有限的，即在一定范围内时可通过大小调整来实现，超出范围需进行更进一步的分析处理。
(1)当机组在AGC模式运行，若其一次调频合格率为65％-75％，则不对其原有的一次调频功率变化量进行修正，原因为由于机组压力等参数有波动导致的合格率小幅波动属机组正常情况；若其一次调频合格率为64％，即此时做功量不足，合格率偏差值触发高低限报警模块HLALM的5高限值范围，高低限报警模块HLALM输出端D为高电平1，模拟量选择器AXSEL2将F(x)根据有功变化量算出的大于1的系数输出至乘法器MUL，即对一次调频功率变化量进行放大处理，以提高相对功率变化量来满足电网需求的有功变化量。
(2)当机组在非AGC模式运行，若其一次调频合格率为75％-85％，则不对其原有的一次调频功率变化量进行修正；若其一次调频合格率为86％，即此时做功量过大，易引起机组主要参数波动，则合格率偏差值触发高低限报警模块HLALM的-5低限值范围，高低限报警模块HLALM输出端D为高电平1，模拟量选择器AXSEL2将F(x)根据有功变化量算出的小于1的系数输出至乘法器MUL，即对一次调频功率变化量进行降幅处理，以降低调频突变导致的机组参数大幅波动，保证机组安全稳定运行。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种基于考核数据的一次调频参数自调整控制方法的控制系统，包括根据电网一次调频考核系统中机组的运行模式来确定机组一次调频合格率指标标准值；将机组一次调频合格率指标标准值与考核系统中机组实际一次调频合格率指标进行对比，得到机组一次调频合格率指标偏差；根据机组一次调频合格率指标偏差是否超出应调整的范围来对机组一次调频功率变化量进行动态调整；其中，调整的参数大小依据考核系统中有功变化量指标进行设定；其特征在于，包括：
模拟量选择器AXSEL1，其置位端与电网一次调频考核系统的运行模式输出端相连；所述模拟量选择器AXSEL1的两个输入端分别与AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值和非AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值分别相连；及
减法器DEV，其第一输入端与模拟量选择器AXSEL1的输出端相连，所述减法器DEV的第二输入端与考核系统中机组实际一次调频合格率指标相连；及
高低限报警模块HLALM，其输入端与减法器DEV的输出端相连；及
模拟量选择器AXSEL2，其置位端与高低限报警模块HLALM的输出端相连；及
死区非线性函数模块F(x)，其输入端与考核系统中有功变化量指标相连，输出端接入模拟量选择器AXSEL2的第一输入端，模拟量选择器AXSEL2的第二输入端的输入值为常数1；
乘法器模块MUL，其第一输入端与模拟量选择器AXSEL2的输出端相连，第二输入端与机组一次调频功率变化量相连；所述乘法器模块MUL输出优化后机组一次调频功率变化量。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值和非AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值分别由各区域电网标准要求决定。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述死区非线性函数模块F(x)中的函数是根据考核系统中有功变化量指标所生成的。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值为模拟量发生器A2所设定的数值。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述非AGC模式下的机组一次调频合格率指标标准值为模拟量发生器A1所设定的数值。
6.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述高低限报警模块HLALM的高限值输入端和低限输入端分别设置为预设常数。
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