CN107359624B - 提高机组一次调频响应精准度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机组一次调频技术领域，是一种提高机组一次调频响应精准度的方法，包括步骤：第一在DEH控制系统中增加PMU频率；第二将基准频率与PMU频率做减法并将差值进行放大后输出至切换模块；第三将PMU频率信号输出至品质判断模块中进行品质判断；第四将品质判断模块判定为好点的PMU频率输出至切换模块，将频率差值切换为一次调频用转速差；第五将品质判定为坏点的PMU频率输出至切换模块，将DEH控制系统切回至原转速差信号输出端，将原转速差信号作为一次调频用转速差。本发明有效提高了机组一次调频响应精度和一次调频考核合格率，PMU频率信号本身对电网谐波具有很强的抗干扰，使机组的一次调频性能不受电网谐波的影响。

Description

提高机组一次调频响应精准度的方法
技术领域
本发明涉及提高机组一次调频性能技术领域，是一种提高机组一次调频响应精准度的方法。
背景技术
电力部门的首要任务是持续稳定地向用户提供质量（频率、电压等）符合国家规范要求的电能，以保证国家经济建设、人民生产生活的需要。供电频率的稳定性和准确性，是供电质量的重要指标。为了使供电频率稳定，电网调度部门需要时刻维持网内发电负荷与用电负荷相等。但在实际生产过程中，用电负荷会随生产生活的需要不断变化，发电负荷也会随工况过程变化，因此电网发电负荷和用电负荷的平衡随时都会被打破，从而引起供电频率变化。为了将电网频率控制在规定的范围内，目前采用一次、二次、三次调频相结合的方式来调整发电机组的发电负荷，使发电负荷与用电负荷相匹配，达到两者动态平衡。一次调频是指电网频率发生变化时，发电机组通过转速反馈调节系统自动根据实际转速偏离额定值的程度来改变发电负荷，从而补偿电网频率变化。
近年来新能源发展迅猛，风电、光伏等不可靠发电电源大规模并网，火电机组负荷明显压缩；同时电网网架结构快速变化发展，形成了特高压交直流混联系统，网架结构薄弱以及电网电压等级差大，电网安全稳定运行压力巨大。此种情况下对网内机组一次调频性能提出更高要求。利用机组实际转速与额定转速差经调频折线转化为调频量直接作用于汽机调门开度实现机组一次调频功能是目前的基本方式，为提高机组一次调频性能，一些机组在此基础上引入压力补偿系数，对调频量进行压力修正；一些机组引入调门开度修正系数，对调频量进行开度修正。这些方法都起到了一定作用，但随着电网要求越来越高，考核力度越来越大，这些方法已不能完全满足电网对机组一次调频考核性能的要求。
发明内容
本发明提供了一种提高机组一次调频响应精准度的方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有机组使用的转速差对一次调频响应精度低以及一次调频考核合格率低，不能满足电网对机组一次调频考核性能的要求的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：提高机组一次调频响应精准度的方法，包括以下步骤：
第一步，在DEH控制系统中增加PMU频率信号，同时启动原DEH控制系统并计算原转速差信号，原转速差信号=机组额定转速-机组实际转速，将原转速差信号输出至切换模块，之后进入第二步；
第二步，将基准频率与PMU频率做减法运算，将减法运算得到的差值进行放大，再将放大后的频率差值输出至切换模块，之后进入第三步；
第三步，将PMU频率信号输出至品质判断模块中进行品质判断，若品质判断模块判定PMU频率信号为好点时，之后进入第四步；若品质判断模块判定PMU频率信号为坏点时，之后进入第五步；
第四步，将品质判断模块判定为好点的PMU频率信号输出至切换模块，经切换模块将第二步中放大后的频率差值切换为DEH控制系统的一次调频用转速差，之后结束；
第五步，将品质判断模块判定为坏点的PMU频率信号输出至切换模块，经切换模块将DEH控制系统切回至原转速差信号输出端，将原转速差信号作为一次调频用转速差，结束。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述在第三步中，还包括将品质判断模块的结果输出至选择块。
上述在第三步中，还包括将第二步中放大后的频率差值与原转速差值做减法运算获得偏差值，将偏差值输出至选择块中，之后将品质判断模块的判定结果和偏差值在选择块中作或运算；即：
若偏差超过±3rpm或品质判断模块判定PMU频率信号为坏点，则DEH控制系统切回到原转速差信号；
若偏差超过±3rpm或品质判断模块判定PMU频率信号为好点，则DEH控制系统切回到原转速差信号；
若偏差小于±3rpm或品质判断模块判定PMU频率信号为坏点，则DEH控制系统切回到原转速差信号；
若偏差小于±3rpm且品质判断模块判定PMU频率信号为好点，则放大后的频率差值直接作为DEH控制系统一次调频用转速差。
上述在第三步中，将基准频率与PMU频率做减法运算，减法运算得到的差值的放大倍数为60倍。
本发明利用经过处理后的PMU频率代替原转速差实现机组一次调频功能，同时设置PMU频率与原有转速差自动切换功能，方便使用；由于PMU频率信号测量精度高且与调度一次调频考核信号完全同步，有效提高了机组一次调频响应精度和一次调频考核合格率，同时PMU频率信号本身对电网谐波具有很强的抗干扰性，使得机组的一次调频性能不受电网谐波的影响。
附图说明
附图1为本发明实施例1的流程图。
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所示，提高机组一次调频响应精准度的方法，包括以下步骤：
第一步，在DEH控制系统中增加PMU频率信号，同时启动原DEH控制系统并计算原转速差信号，原转速差信号=机组额定转速-机组实际转速，将原转速差信号输出至切换模块，之后进入第二步；
第二步，将基准频率与PMU频率做减法运算，将减法运算得到的差值进行放大，再将放大后的频率差值输出至切换模块，之后进入第三步；
第三步，将PMU频率信号输出至品质判断模块中进行品质判断，若品质判断模块判定PMU频率信号为好点时，之后进入第四步；若品质判断模块判定PMU频率信号为坏点时，之后进入第五步；
第四步，将品质判断模块判定为好点的PMU频率信号输出至切换模块，经切换模块将第二步中放大后的频率差值切换为DEH控制系统的一次调频用转速差，之后结束；
第五步，将品质判断模块判定为坏点的PMU频率信号输出至切换模块，经切换模块将DEH控制系统切回至原转速差信号输出端，将原转速差信号作为一次调频用转速差，结束。
现有技术中利用转速差实现机组一次调频功能，转速信号来自DEH转速卡，由于DEH控制系统的转速卡的量程为0至10000转，但转速卡只有千分之一的精度，测量精度较差，导致转速偏差较大，不能准确满足机组一次调频性能要求。本发明利用频率数据采集装置对PMU装置的频率数据进行解析, 在频率数据采集装置与DEH控制系统的接口间增加4～20mA硬接线方式，并通过硬接线将频率信号引入机组DEH控制系统中。PMU频率信号精度较高，可达到0.001Hz的采样精度，这可以为提高机组一次调频响应精度提供关键的支持。这里的基准频率可为50HZ。
这里因转速差与调控中心一次调频考核信号不能准确相互对应，导致机组一次调频考核指标不达标，PMU频率信号能够与调控中心一次调频考核信号完全同步，即二者的时间标签完全一致，使机组一次调频响应能力更加及时准确，有效提高机组一次调频考核合格率，且PMU本身对电网谐波具有很强的抗干扰性，使得机组的一次调频不受电网谐波的影响。
品质判断模块采用以下方法设计：引入的PMU频率信号经过速率变化限制和高低限进行限制后进入一次调频组态逻辑，当PMU频率信号不连续、发生跳变或者超出高低限时，判断为坏点并切回到原转速差信号。采用品质判断可提高机组一次调频安全性，避免因PMU频率信号非正常变化引起机组的扰动。
可根据实际需要，对上述提高机组一次调频响应精准度的方法作进一步优化或/和改进：
如附图1所示，在第三步中，还包括将品质判断模块的结果输出至选择块。
如附图1所示，在第三步中，还包括将第二步中放大后的频率差值与原转速差值做减法运算获得偏差值，将偏差值输出至选择块中，之后将品质判断模块的判定结果和偏差值在选择块中作或运算；即：
若偏差超过±3rpm或品质判断模块判定PMU频率信号为坏点，则DEH控制系统切回到原转速差信号；
若偏差超过±3rpm或品质判断模块判定PMU频率信号为好点，则DEH控制系统切回到原转速差信号；
若偏差小于±3rpm或品质判断模块判定PMU频率信号为坏点，则DEH控制系统切回到原转速差信号；
若偏差小于±3rpm且品质判断模块判定PMU频率信号为好点，则放大后的频率差值直接作为DEH控制系统一次调频用转速差。
这里将放大后的PMU频率差值与原有转速差值进行比较之后，判断偏差值是否超限，这里的偏差超限主要包括变化速率超限和数值超限。
本发明将放大后的PMU频率差值与原有转速差值进行比较的目的在于防止放大后的PMU频差信号失真引起机组调频量的扰动。这里的控制逻辑在DEH控制系统中进行组态，组态完成后将差值超限设置为±3rpm，将基准频率与PMU实测频率的差值退出扫描强制为0，此时相当于机组未投入一次调频功能，机组调频量为零。本发明利用PMU频率实现机组一次调频功能投入及参数调试。在机组投入正常运行后，观察PMU实测频率信号，信号正常且稳定后，按照一次调频试验要求逐步增大基准频率与PMU实测频率的差值进行一次调频扰动试验，试验数据满足要求后，恢复差值扫描，功能正常投入。
如附图1所示，在第三步中，将基准频率与PMU频率做减法运算，减法运算得到的差值的放大倍数为60倍。
实施例2：在660MW机组控制组态中，按照本发明的方法修改DEH侧一次调频功能逻辑，机组各项参数运行稳定且PMU频率信号无异常后，投入机组一次调频功能，操作步骤如下：
（1）现场实测PMU频率50.064Hz且经品质判断模块判定为好点；
（2）PMU频率与基准频率差值-0.064 Hz，放大60倍后为-3.84；
（3）此时机组实际转速为3003.2转与额定转速差为-3.2转，
（4）放大后的频率差值与转速差值进行比较，偏差为-0.64转未超过±3rpm的限值。
（5）放大后的频率差值-3.84作为一次调频用转速，机组一次调频功能响应正常，性能达标且响应更精准。
实施例3：在660MW机组控制组态中，按照本发明的方法修改DEH侧一次调频功能逻辑，机组各项参数运行稳定且PMU频率信号无异常后，投入机组一次调频功能，操作步骤如下：
（1）现场实测PMU频率50.136Hz且经品质判断模块判定为好点；
（2）PMU频率与基准频率差值为-0.136 Hz，放大60倍后为-8.16；
（3）此时机组实际转速为3007.5转与额定转速差为-7.5转；
（4）放大后的频率差值与转速差值进行比较，偏差为-0.66转未超过±3rpm的限值；
（5）放大后的频率差值-8.16作为一次调频用转速，机组一次调频功能响应正常，性能达标且响应更精准。
实施例4：在660MW机组控制组态中，按照本发明的方法修改DEH侧一次调频功能逻辑，机组各项参数运行稳定且PMU频率信号无异常后，投入机组一次调频功能，操作步骤如下：
（1）现场实测PMU频率49. 916Hz且经品质判断模块判定为好点；
（2）PMU频率与基准频率差值为0.084 Hz，放大60倍后为5.04；
（3）此时机组实际转速为2995.2转与额定转速差为4.8转；
（4）放大后的频率差值与转速差值进行比较，偏差为0.24转未超过±3rpm的限值；
（5）放大后的频率差值5.04作为一次调频用转速，机组一次调频功能响应正常，性能达标且响应更精准。
实施例5：在660MW机组控制组态中，按照本发明的方法修改DEH侧一次调频功能逻辑，机组各项参数运行稳定且PMU频率信号无异常后，投入机组一次调频功能，操作步骤如下：
（1）现场实测PMU频率49. 833Hz且经品质判断模块判定为好点；
（2）PMU频率与基准频率差值为0.167 Hz；
（3）放大60倍后为10.02，此时机组实际转速为2990.4转与额定转速差为9.6转；
（4）放大后的频率差值与转速差值进行比较，偏差为0.42转未超过±3rpm的限值；
（5）放大后的频率差值10.02作为一次调频用转速，机组一次调频功能响应正常，性能达标且响应更精准。
以上技术特征构成了本发明的实施例，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 (4)

1.一种提高机组一次调频响应精准度的方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，在DEH控制系统中增加PMU频率信号，同时启动原DEH控制系统并计算原转速差信号，原转速差信号=机组额定转速-机组实际转速，将原转速差信号输出至切换模块，之后进入第二步；
第二步，将基准频率与PMU频率做减法运算，将减法运算得到的差值进行放大，再将放大后的频率差值输出至切换模块，之后进入第三步；
第三步，将PMU频率信号输出至品质判断模块中进行品质判断，若品质判断模块判定PMU频率信号为好点时，之后进入第四步；若品质判断模块判定PMU频率信号为坏点时，之后进入第五步；
第四步，将品质判断模块判定为好点的PMU频率信号输出至切换模块，经切换模块将第二步中放大后的频率差值切换为DEH控制系统的一次调频用转速差信号，之后结束；
第五步，将品质判断模块判定为坏点的PMU频率信号输出至切换模块，经切换模块将DEH控制系统切回至原转速差信号输出端，将原转速差信号作为一次调频用转速差，结束。
2.根据权利要求1所述的提高机组一次调频响应精准度的方法，其特征在于第三步中，还包括将品质判断模块的结果输出至选择块。
3.根据权利要求2所述的提高机组一次调频响应精准度的方法，其特征在于第三步中，还包括将第二步中放大后的频率差值与原转速差信号做减法运算获得偏差值，将偏差值输出至选择块中，之后将品质判断模块的判定结果和偏差值在选择块中作或运算；即：
若偏差值超过±3rpm或品质判断模块判定PMU频率信号为坏点，则DEH控制系统切回到原转速差信号；
若偏差值超过±3rpm或品质判断模块判定PMU频率信号为好点，则DEH控制系统切回到原转速差信号；
若偏差值小于±3rpm或品质判断模块判定PMU频率信号为坏点，则DEH控制系统切回到原转速差信号；
若偏差值小于±3rpm且品质判断模块判定PMU频率信号为好点，则放大后的频率差值直接作为DEH控制系统一次调频用转速差信号。
4.根据权利要求1或2或3所述的提高机组一次调频响应精准度的方法，其特征在于将基准频率与PMU频率做减法运算，减法运算得到的差值的放大倍数为60倍。
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