CN108574304A - 一种厂级agc负荷优化逻辑控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法及系统，逻辑控制方法包括以下步骤：将开关K5设于机组DCS侧，用于控制机组DCS侧的AGC指令的投入与退出，由机组运行人员在DCS上手动投退；将开关K4~K1设于厂级AGC系统中，用于分别对单机AGC模式、机组手动或AGC模式、厂级AGC本地模式、厂级AGC远方模式这四种AGC模式的切换；能正确跟踪和获取电厂当前实时负荷时，将开关K1切换到调度控制，进入厂级AGC远方模式，全厂总负荷指令由EMS系统给出，通过选择的优化分配算法按照指定的约束，自动计算各机组负荷指令。获取厂级AGC控制的机组实时负荷，由EMS系统下发全厂有功指令，按照选取的优化分配算法进行灵活分配机组负荷，并最终实现机组间负荷的经济最优分配。
Description
技术领域
本发明涉及火电厂厂级自动发电控制(AGC)负荷优化技术领域，尤其涉及一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法及系统。
背景技术
目前国内各大区域电网均建立并投入了自动发电控制系统（简称AGC），该模式下，电厂各台机组有功功率由电力调度中心主站直接控制，电力行业将这种控制模式称为单机AGC模式，目前电网对火电厂机组的调度绝大部分仅仅采用该方式。然而只存在单机AGC模式对于发电厂而言，却难以顾及全厂运行的经济性。一者调度对各发电企业机组能耗特性了解不多，因此难以实现发电厂内部实现各台机组的最佳负荷分配；二者电网调度无法实时获知电厂机组的完整信息，因此调度指令不能根据机组状态避开临界负荷（如启停磨煤机等）；三者经常出现多台机组频繁调节的现象，影响了系统的稳定性，加剧了主、辅机的磨损，使机组的寿命缩短、检修的成本上升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法及系统，用以解决上述背景技术提出的问题。
本发明提供一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，所述逻辑控制方法包括以下步骤：
1）将开关K5设于机组DCS侧，用于控制机组DCS侧的AGC指令的投入与退出，由机组运行人员在DCS上手动投退，在开关K5切换到AGC退出状态时，该机组不接受AGC指令控制，负荷分配由机组运行人员在DCS上手动给出；
2）将开关K4~K1设于厂级AGC系统中，用于分别对单机AGC模式、机组手动或AGC模式、厂级AGC本地模式、厂级AGC远方模式的切换；
3）将开关K4切换到单机AGC模式时，该方式下各机组负荷指令由EMS系统直接给出；在开关K4切换到厂级AGC模式时，电厂进入厂级AGC模式，开关K4切换时需在步骤1）基础上DCS侧的所有机组均为AGC退出状态；
4）在步骤3）进入厂级AGC模式下，若各机组对应的开关K3切换到机组手动，进入机组手动模式，则该机组不参与自动分配，机组负荷指令从厂级AGC值长站上由值长手动给出；若将各机组对应的开关K3切换到厂级控制，进入机组AGC模式，则该机组参与自动分配；
5）在步骤4）的模式基础上当至少1台机组开关K3切换到厂级控制，即可将开关K2切换到厂级AGC投入，进入厂级AGC本地模式，该模式下全厂负荷指令从厂级AGC值长站上由值长手动给出，通过选择的优化分配算法按照指定的约束，自动计算各机组负荷指令；
6）在步骤5）的模式基础上，能正确跟踪和获取电厂当前实时负荷时，即可将开关K1切换到调度控制，进入厂级AGC远方模式，此时全厂总负荷指令由EMS系统给出，通过选择的优化分配算法按照指定的约束，自动计算各机组负荷指令。
优选地，所述步骤4）～步骤6）需依次逐级投入，切除时可越级切除。
优选地，所述优化分配算法包括有：按照煤耗综合优化或调节速率或机组容量或归一化比例系数进行分配。
进一步优选地，所述煤耗综合优化，根据电厂机组特性，对于一个有n台火电机组的系统，各机组的运行成本（煤耗量）与负荷之间存在函数关系F，寻找各机组的应带负荷Pi，以满足总煤耗量最小，可用目标函数表示：
其中：——所有机组的供电标准煤耗量之和，t/h；——投入AGC控制的机组总台数，台；——电厂运行机组总台数，台；——第台机组的目标负荷，MW（对于未投AGC控制的机组，其目标负荷为当前实时负荷，即；——第台机组的煤耗曲线系数。
优选地，所述调节速率是在各机组保持原有调节速率不变的状态下，全厂集中协调控制的调节速率应为所有AGC投入机组的调节速率之和，再根据各机组的调节速率按比例进行分配。
优选地，所述机组容量是在各机组保持原有机组容量不变的状态下，全厂集中协调控制的机组容量应为所有AGC投入机组的机组容量之和，再根据各机组的机组容量按比例进行分配。
进一步优选地，所述全厂集中协调控制的调节速率每分钟不低于全厂集中协调控制的机组容量的1%。
优选地，所述归一化比例系数是由值长根据所有AGC投入机组量手动设定的比例系数进行分配。
本发明还提供一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法的逻辑控制系统，包括EMS系统、机组测控装置和机组，包括厂级AGC冗余控制器、厂级AGC值长站和煤耗在线监测装置；
所述厂级AGC冗余控制器用于与所述EMS系统以远动预设标准协议进行双向通讯，通过选择的所述优化分配算法，自动计算各机组负荷指令，再由所述EMS系统下发全厂负荷最优指令至所述机组测控装置，送至机组DCS侧，用以实现各所述机组负荷的自动增减；
所述厂级AGC值长站用于对当前全厂负荷最优指令获取并进行本地预优化分配显示，再根据预优化的结果情况考虑是否下发执行优化结果。
优选地，所述煤耗在线监测装置用于获取厂级AGC控制的所述机组的实时负荷，并与EMS系统实现双向通讯。
由于采取上述的技术方案，本发明的有益效果是：建设厂级AGC系统，在该系统下采用厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，根据煤耗在线监测装置获取的厂级AGC控制的机组实时负荷，由调度主站EMS系统下发全厂有功指令，发电厂根据各台机组自身性能，在满足电网“两个细则”的前提下，按照实际需要按照优化分配算法进行灵活分配机组负荷，可根据设定的不同时段采用不同的优化分配算法策略，提高机组运行经济性，并最终满足负荷响应快速性要求的同时实现机组间负荷的经济最优分配。
在原有机组测控装置、DCS系统无需做任何硬件上的变动下，厂级AGC冗余控制器与EMS系统以标准协议进行双向通讯，实现厂级负荷优化控制功能，该系统架构最大化利用原有网络及设备，最大程度减少现场施工量，并保留原来的单机AGC模式控制功能，又满足了厂级AGC系统与EMS系统及电厂机组测控装置交互要求，避免了机组的频繁调节，确保系统的稳定性，减少了主、辅机的磨损，使机组的寿命增加、检修的成本降低。
避免机组负荷的频繁调节，在机组负荷较长时间稳定时，可通过厂级AGC值长站手动下发优化指令，根据煤耗情况对当前总负荷重新进行优化分配，整个手动优化过程中全厂负荷可平滑过渡，不产生大的波动。
在发电企业建设厂级AGC负荷优化控制系统，能在确保电网安全、稳定、经济的情况下，兼顾电厂的安全经济运行，达到电网与电厂的双赢。符合电网调度“统一调度、分级管理”的基本原则，更加适合市场经济条件下电厂经营管理运作方式；降低全厂供电煤耗，实现节能减排，增强企业的自主性、主动性和协调性，从而提高全厂经济效益。
附图说明
图1为本发明的厂级AGC负荷优化逻辑控制方法的流程图；
图2为本发明的厂级AGC负荷优化逻辑控制方法中的模式切换示意图；
图3为本发明的厂级AGC负荷优化逻辑控制系统的网络结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1所描述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，该逻辑控制方法包括以下步骤：1）首先在将开关K5设于机组DCS侧，用于控制机组DCS侧的AGC指令的投入与退出，经由机组运行人员在DCS上手动投退，在开关K5的开关指向切换到AGC退出状态时，该机组不接受任何AGC指令控制，负荷分配由机组运行人员在DCS上手动给出，这是由机组相应情况，针对单个机组进行相关的负荷指令分配与考核，即使电厂采用了下达全厂AGC指令的方式，也只对单机进行考核，判断是否投入AGC指令，对机组指令下达设置最底层保障。
2）将开关K4~K1设于厂级AGC系统中，用于分别对单机AGC模式、机组手动或AGC模式、厂级AGC本地模式、厂级AGC远方模式的切换，本发明的各种模式可以反映厂级AGC负荷优化逻辑控制时的当前实时工作状态。
3）将开关K4切换到单机AGC模式时，该方式下各机组负荷指令由EMS系统直接给出，即保留传统控制模式，电厂各台机组有功功率由EMS系统直接控制；而当开关K4切换到厂级AGC模式时，电厂进入厂级AGC模式，此时机组将进行灵活分配最佳负荷，开关K4切换时需在步骤1）基础上DCS侧的所有机组均为AGC退出状态，防止切换过程中直接执行到机组终端，造成隐患。
4）在步骤3）进入厂级AGC模式下，若各机组对应的开关K3切换到机组手动，进入机组手动模式，则该机组不参与自动分配，机组负荷指令从厂级AGC值长站上由值长手动给出，确保了机组指令分配的灵活性和现场性，实现指令的可靠下发，避免了全厂指令一发到底的盲目隐患；若将各机组对应的开关K3切换到厂级控制，进入机组AGC模式，则该机组参与自动分配，接受上游下发的机组AGC指令，再继续将机组AGC指令下发到开关K4，根据人工偏置情况将对应的EMS系统单机AGC指令执行到各个机组终端上。
5）在步骤4）的模式基础上当至少1台机组开关K3切换到厂级控制，确保下游机组存在可调控负载，即可将开关K2切换到厂级AGC投入，进入厂级AGC本地模式，该模式下全厂负荷指令从厂级AGC值长站上由值长手动给出，通过选择的优化分配算法按照指定的约束，自动计算各机组负荷指令，并且在机组负荷较长时间稳定时，可通过手动下发优化指令，根据煤耗情况对当前总负荷重新进行优化分配，整个手动优化过程中全厂负荷可平滑过渡，不产生大的波动。
6）在步骤5）的模式基础上，当煤耗在线监测装置能正确跟踪和获取电厂当前实时负荷时，并与EMS系统实现双向通讯，即可将开关K1切换到调度控制，进入厂级AGC远方模式，此时全厂总负荷指令由EMS系统给出，通过选择的优化分配算法按照指定的约束，自动计算各机组负荷指令，再将全厂总负荷指令通过K1～K5逐级下发。
实施例中，参阅图2所示，机组手动或AGC模式、厂级AGC本地模式为过渡状态，最终需切换到厂级AGC远方模式运行，开关K4实现对单机AGC模式和厂级AGC模式的切换，开关K3实现对机组手动模式和机组AGC模式的切换，对于全厂总负荷指令的最终投入，需要经过步骤4）～步骤6）依次逐级投入，实现对机组出力、负荷平衡以及突发的辅机或者设备故障的逐级应对，切除过程可越级切除，不会存在风险。
实施例中对于厂级AGC系统预设的优化分配算法包括有：按照煤耗综合优化或调节速率或机组容量或归一化比例系数进行分配。煤耗综合优化的这一优化分配算法，根据电厂机组特性，对于一个有n台火电机组的系统，各机组的运行成本（煤耗量）与负荷之间存在函数关系F，寻找各机组的应带负荷Pi，以满足总煤耗量最小，可用目标函数表示：
其中：——所有机组的供电标准煤耗量之和，t/h；——投入AGC控制的机组总台数，台；——电厂运行机组总台数，台；——第台机组的目标负荷，MW（对于未投AGC控制的机组，其目标负荷为当前实时负荷，即；——第台机组的煤耗曲线系数。
其中，根据本电厂投入使用的机组负荷情况，调节速率在各机组保持原有调节速率不变的状态下，全厂集中协调控制的调节速率应为所有AGC投入机组的调节速率之和，再根据各机组的调节速率按比例进行分配。
其中，机组容量在各机组保持原有机组容量不变的状态下，全厂集中协调控制的机组容量应为所有AGC投入机组的机组容量之和，再根据各机组的机组容量按比例进行分配。
实施例中，根据本厂负荷优化控制考虑到的厂级负荷分配与平均分配的节能效益平衡，全厂集中协调控制的调节速率每分钟不低于全厂集中协调控制的机组容量的1%。
其中，归一化比例系数是由厂级AGC值长站的值长根据所有AGC投入机组量手动设定的比例系数进行分配。
上述逻辑控制方法可基于如图3所示的本发明提出的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制系统来实现，该逻辑控制系统包括EMS系统103、机组测控装置106和机组108，包括厂级AGC冗余控制器102、厂级AGC值长站101和煤耗在线监测装置107，厂级AGC冗余控制器102用于与EMS系统103以远动预设标准协议进行双向通讯，通过选择的优化分配算法，自动计算各机组负荷指令，再由EMS系统103通过交换机104下发全厂负荷最优指令至所述机组测控装置106，送至机组DCS侧，用以实现各所述机组108负荷的自动增减。厂级AGC值长站101用于对当前全厂负荷最优指令获取并进行本地预优化分配显示，再根据预优化的结果情况考虑是否下发执行优化结果。
煤耗在线监测装置107用于获取厂级AGC控制的机组108的实时负荷，并与EMS系统103实现双向通讯，是通过安全隔离装置105与上游装置实现通讯，确保获取电厂机组的完整信息不受其他装置干扰。实施例中EMS系统103、机组测控装置106、厂级AGC冗余控制器102、厂级AGC值长站101、煤耗在线监测装置107和安全隔离装置105是由交换机104通过网络通讯方式实现数据交互，而厂级AGC冗余控制器102间由硬接线方式实现通讯，机组测控装置106与机组108间采用硬接线方式实现通讯。
实施例中，以图3电厂#1~#4机组108煤耗数据为依据，比较厂级负荷分配与平均分配的节能效益，通过厂级AGC负荷优化逻辑控制系统的建设，使发电厂对调控机组负荷有了更多的灵活性。通过负荷转移，减少机组同时启动磨煤机与循环水泵的时间，根据折合减少供电标煤耗0.02%；厂级负荷优化分配的节能率为0.08%左右，全年节约标煤约5000吨，按每吨标煤960元计算，产生节能效益480万元，减少CO2排放14100吨，SO2排放82吨。电厂厂级AGC负荷优化逻辑控制系统已顺利投运，并取得良好运行效果
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，其特征在于，所述逻辑控制方法包括以下步骤：
1）将开关K5设于机组DCS侧，用于控制机组DCS侧的AGC指令的投入与退出，由机组运行人员在DCS上手动投退，在开关K5切换到AGC退出状态时，该机组不接受AGC指令控制，负荷分配由机组运行人员在DCS上手动给出；
2）将开关K4~K1设于厂级AGC系统中，用于分别对单机AGC模式、机组手动或AGC模式、厂级AGC本地模式、厂级AGC远方模式的切换；
3）将开关K4切换到单机AGC模式时，该方式下各机组负荷指令由EMS系统直接给出；在开关K4切换到厂级AGC模式时，电厂进入厂级AGC模式，开关K4切换时需在步骤1）基础上DCS侧的所有机组均为AGC退出状态；
4）在步骤3）进入厂级AGC模式下，若各机组对应的开关K3切换到机组手动，进入机组手动模式，则该机组不参与自动分配，机组负荷指令从厂级AGC值长站上由值长手动给出；若将各机组对应的开关K3切换到厂级控制，进入机组AGC模式，则该机组参与自动分配；
5）在步骤4）的模式基础上当至少1台机组开关K3切换到厂级控制，即可将开关K2切换到厂级AGC投入，进入厂级AGC本地模式，该模式下全厂负荷指令从厂级AGC值长站上由值长手动给出，通过选择的优化分配算法按照指定的约束，自动计算各机组负荷指令；
6）在步骤5）的模式基础上，能正确跟踪和获取电厂当前实时负荷时，即可将开关K1切换到调度控制，进入厂级AGC远方模式，此时全厂总负荷指令由EMS系统给出，通过选择的优化分配算法按照指定的约束，自动计算各机组负荷指令。
2.根据权利要求1所述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，其特征在于，所述步骤4）～步骤6）需依次逐级投入，切除时可越级切除。
3.根据权利要求1所述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，其特征在于，所述优化分配算法包括有：按照煤耗综合优化或调节速率或机组容量或归一化比例系数进行分配。
4.根据权利要求3所述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，其特征在于，所述煤耗综合优化，根据电厂机组特性，对于一个有n台火电机组的系统，各机组的运行成本（煤耗量）与负荷之间存在函数关系F，寻找各机组的应带负荷Pi，以满足总煤耗量最小，可用目标函数表示：
其中：——所有机组的供电标准煤耗量之和，t/h；——投入AGC控制的机组总台数，台；——电厂运行机组总台数，台；——第台机组的目标负荷，MW（对于未投AGC控制的机组，其目标负荷为当前实时负荷，即；——第台机组的煤耗曲线系数。
5.根据权利要求3所述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，其特征在于，所述调节速率是在各机组保持原有调节速率不变的状态下，全厂集中协调控制的调节速率应为所有AGC投入机组的调节速率之和，再根据各机组的调节速率按比例进行分配。
6.根据权利要求3所述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，其特征在于，所述机组容量是在各机组保持原有机组容量不变的状态下，全厂集中协调控制的机组容量应为所有AGC投入机组的机组容量之和，再根据各机组的机组容量按比例进行分配。
7.根据权利要求5或6所述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，其特征在于，所述全厂集中协调控制的调节速率每分钟不低于全厂集中协调控制的机组容量的1%。
8.根据权利要求3所述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法，其特征在于，所述归一化比例系数是由值长根据所有AGC投入机组量手动设定的比例系数进行分配。
9.实现权利要求1-8任意一项所述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制方法的逻辑控制系统，包括EMS系统、机组测控装置和机组，其特征在于，包括厂级AGC冗余控制器、厂级AGC值长站和煤耗在线监测装置；
所述厂级AGC冗余控制器用于与所述EMS系统以远动预设标准协议进行双向通讯，通过选择的所述优化分配算法，自动计算各机组负荷指令，再由所述EMS系统下发全厂负荷最优指令至所述机组测控装置，送至机组DCS侧，用以实现各所述机组负荷的自动增减；
所述厂级AGC值长站用于对当前全厂负荷最优指令获取并进行本地预优化分配显示，再根据预优化的结果情况考虑是否下发执行优化结果。
10.根据权利要求9所述的一种厂级AGC负荷优化逻辑控制系统，其特征在于，所述煤耗在线监测装置用于获取厂级AGC控制的所述机组的实时负荷，并与EMS系统实现双向通讯。
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