CN108808707A - 一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法，属于火电机组调频技术领域。具体技术方案为：当一次调频动作时，记录此时主蒸汽压力当前值，并求得与一次调频动作过程中主蒸汽压力实际值之差。当主蒸汽压力偏差与一次调频动作同向时，增大修正系数以防止调频出力过小；当主蒸汽压力偏差与一次调频动作反向时，减小修正系数以防止调频出力过大。此方法可以减少一次调频动作过程中由于主蒸汽压力偏高或偏低造成的一次调频功率反调和未调节次数，增加一次调频调节精确度，提高一次调频功率正确动作率。

Description

一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法

技术领域

本发明涉及火电机组一次调频领域，尤其涉及一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法。

背景技术

电网频率作为电能质量的重要指标之一，反映了发电有功功率和负荷之间的平衡关系，是电力系统运行的重要控制参数。频率偏差的长期积累效应会影响用电设备的正常工作，所以保证电网频率的稳定是电力系统稳定运行的基础。

火电机组一次调频均以转速或频率作为控制量，并以一个固定转速不等率折算出的一次调频目标出力。当电网频率出现相应的偏差时，控制汽轮机调节门开度以调整汽轮发电机组的输出功率，达到稳定电网频率的目的。目前标准的一次调频控制算法包括DEH侧和CCS侧两部分。DEH侧是通过一个固定的转速不等率折算出的一次调频出力，直接加到综合阀位指令上，作为一次调频的前馈分量。CCS侧是将同一个转速不等率折算出的一次调率功率指令，该指令叠加到CCS侧汽机主控的入口，作为CCS侧一次调频的功率补偿。通过调整DEH侧一次调频前馈分量的大小，使汽轮发电机组满足一次调频考核要求。

火力发电机组，特别是燃煤发电机组，由于设备运行状态、燃料热值频繁变化等内扰的影响，使锅炉的主蒸汽压力具有时变性，特别是主蒸汽压力变化较大时会影响到一次调频的调节精度，甚至会造成一次调频未动作或反调的现象发生。针对东北电网两个细则中一次调频的指标要求，在满足调频出力的前提下，必须同时保持调频控制的精确度。这也是一次调频指标中最难达标的一项。本发明根据以上现象，通过计算主蒸汽压力偏差，用以补偿汽轮发电机组调门开度，以保证在主蒸汽压力有较大偏差时一次调频出力达到考核指标要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法。在一次调频动作时，如一次调频动作过程中主蒸汽压力与一次调频动作时主蒸汽压力偏差超过所设定的阀值，则通过此时主蒸汽压力偏差对一次调频前馈分量进行动态自适应修正。避免由于主蒸汽压力的波动对一次调频动作效果的衰减。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法，其特征在于：

具体步骤如下：

(1)一次调频动作，满足如下条件：

(1.1)当一次调频动作时计算主蒸汽压力偏差，当一次调频动作需增加负荷时，如一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大；如一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小；

(1.2)当一次调频动作需降低负荷时，如一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小；如一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大；

(2)判断火力发电机组是否处于稳定状态，如处于稳定状态，则补偿算法生效，否则此算法不生效；火力发电机组稳定状态条件为：

a.实际负荷指令不变；

b.实际主蒸汽压力指令不变；

c.主蒸汽压力偏差绝对值小于1MPa；

(3)在发生一次调频的动作过程中，计算主蒸汽压力变化量ΔX；判断主蒸汽压力变化趋势与一次调频负荷调整方向的关系；

ΔX＝|X₀-X_i|i＝0,1,2,...,n；

ΔX为主蒸汽压力变化量，X₀为一次调频动作时刻的主蒸汽压力值，X_i为一次调频动作后第i秒的主蒸汽压力值；

(4)计算一次调频动作幅度修正系数K，修正后的一次调频前馈叠加到汽轮机调门指令，完成对火力发电机组一次调频动作幅度的修正；

K＝U_j×ΔX j＝1,2,3,...,n；

K为一次调频动作幅度修正系数，U_j为相应负荷段主蒸汽压力变化对负荷的影响系数，Δp为主蒸汽压力偏差值，ΔP为负荷偏差值。

步骤(2)中，所述实际负荷指令不变的判断方法包括：实际负荷指令接收模块、微分模块、高低限幅模块串联连接，高低限幅模块的输出端连接逻辑“或”模块的一输入端，所述高低限幅模块的高低限均设置为零；

所述实际主蒸汽压力的指令不变的判断方法包括：实际主蒸汽指令接收模块、微分模块、高低限幅模块串联连接，高低限幅模块的输出端连接逻辑“或”模块的一输入端，所述高低限幅模块的高低限均设置为零；

所述主蒸汽压力偏差绝对值小于1MPa的判断方法包括：主蒸汽压力偏差绝对值接收模块，高限幅模块串联连接，高限幅模块的输出端连接逻辑“或”模块的一输入端，所述高限幅模块的高限设置为“1”。

将该方法专用于火力发电机组，具体满足如下条件：

(1)火力发电机组处于不稳定状态，此时主蒸汽压力偏差修正不起作用，一次调频按照预设的转速不等率动作；

(2)火力发电机组处于稳定状态，此时若一次调频动作指令为正向，一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，即主蒸汽压力偏差为正，则根据主蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大；一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，即主蒸汽压力偏差为负，则根据主蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小。以此来避免主蒸汽压力的波动对一次调频的影响。

(3)火力发电机组处于稳定状态，此时当一次调频动作指令为负向，一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，即主蒸汽压力偏差为正，则根据主蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小；一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，即主蒸汽压力偏差为负，则根据主蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大，以此来避免主蒸汽压力的波动对一次调频的影响。

所述火力发电机组稳定状态判断条件：

Δp＝p_set-p_i i＝0,1,2,...,n

P_set为实际负荷指令，p_set为实际主蒸汽压力指令，Δp为主蒸汽压力偏差，p_i为第i时刻主蒸汽压力实际值。

本发明的有益效果：本发明采用上述方案，当一次调频动作时，记录此时主蒸汽压力当前值，并求得与一次调频动作过程中主蒸汽压力实际值之差。当主蒸汽压力偏差与一次调频动作同向时，增大修正系数以防止调频出力过小；当主蒸汽压力偏差与一次调频动作反向时，减小修正系数以防止调频出力过大。此方法可以减少一次调频动作过程中由于主蒸汽压力偏高或偏低造成的一次调频功率反调和未调节次数，增加一次调频调节精确度，提高一次调频功率正确动作率。将该方法应用在火力发电机组参与电网一次调频过程中，减少由于主蒸汽压力快速变化对一次调频调整幅度的影响，增加了火力发电机组一次调频的精度，保证火力发电机组在主蒸汽压力波动的情况下仍能满足一次调频出力要求，有效维护电网安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是本发明的控制逻辑结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示是本发明的方法流程图。

本发明基于分散控制系统设计，算法的实现和参数的设置在分散控制系统中完成，下面结合分散控制系统对本发明的具体实施过程作如下说明。

判断火力发电机组是否处在稳定状态，如在稳定状态进行如下计算对汽轮机调门调整幅度进行修正，否则不对汽轮机调门调整幅度进行修正。

(1)一次调频动作时计算主蒸汽压力偏差，当一次调频动作需增加负荷时，如一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大；如一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小。

(2)当一次调频动作需降低负荷时，如一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小；如一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大。

如图2所示是本发明的结构示意图。

一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法，包括：

判断火力发电机组处于稳定状态需满足以下三个条件：a.实际负荷指令不变(即，微分等于零)；b.实际主蒸汽压力指令不变(即，微分等于零)；c.主蒸汽压力偏差绝对值小于1MPa。

所述实际负荷指令微分判断方法包括：实际负荷指令接收模块、微分模块、高低限幅模块串联连接，高低限幅模块的输出端连接逻辑“或”模块的一输入端，所述高低限幅模块的高低限均设置为零。

所述实际主蒸汽压力指令微分判断方法包括：实际主蒸汽指令接收模块、微分模块、高低限幅模块串联连接，高低限幅模块的输出端连接逻辑“或”模块的一输入端，所述高低限幅模块的高低限均设置为零。

所述主蒸汽压力偏差绝对值小于1MPa判断方法包括：主蒸汽压力偏差绝对值接收模块，高限幅模块串联连接，高限幅模块的输出端连接逻辑“或”模块的一输入端，所述高限幅模块的高限设置为“1”。

转速接收模块、转速不等率函数模块串联连接，转速不等率函数模块输出端与高限幅模块输入端连接；高限幅模块输出端与一模拟量切换模块的使能端连接，高限幅模块输出端经过逻辑“非”与另一模拟量切换模块的使能端连接；一次调频过程中主蒸汽压力偏差生成逻辑输出端分别与两个函数模块连接，两个函数模块输出端分别与以上两个模拟量切换模块的Y端连接；

所述转速经不等率函数输出后，经高限幅模块输出逻辑真或逻辑假，用于判断一次调频出力为正或负。

所述一次调频过程中主蒸汽压力偏差生成逻辑输出分别与两个函数模块的输入端相连，两个函数模块的输出端分别与两个模拟量切换模块的Y端相连，一个模拟量切换模块的输出端连接另一个模拟量模块的N端；此模拟量切换模块的输出端连接火力发电机组稳定判断逻辑输出端的模拟量切换模块，经判断后作为最终的一次调频修正系数输出。

所述一次调频过程中主蒸汽压力偏差生成逻辑由主蒸汽压力实际值接收模块、模拟量切换模块和加法器模块串联形成。一次调频信号与此模拟量切换模块的使能端接连，模拟量切换模块的N端与主蒸汽压力实际值接收模块输出端连接，模拟量切换模块的Y端与此自身输出端连接，在一次调频动作时保持输出为当前时刻的主蒸汽压力实际值，加法器的一输入端与此模拟量切换模块的输出端连接且参数设置为“+”，加法器的另一输入端与主蒸汽压力实际值接收模块的输出端连接且参数设置为“－”，完成一次调频动作过程中记录主蒸汽压力实际值变化情况。

具体工作过程如下：

当一次调频动作时，模拟量切换模块记录当前时刻主蒸汽压力值X₀，并与一次调调频动作后的第i时刻的主蒸汽压力实际值X_i作差值运算。结果输出给两个不同的函数，分别为频率高修正系数和频率低修正系数。

频率高修正系数与频率低修正系数分别送给两个模拟量切换模块，用于判断此时选择哪个系数作为输出。两个模拟量切换模块的使能端连接分别连接高限幅模块和逻辑“非”模块的输出端，高限幅模块高限值设置为零。当汽轮机转速低时，经不等率函数输出一个高于零的值，此时高限幅输出为“1”，选择频率低的修正系数输出，否则选择频率高的修正系数输出。

频率高、频率低修正系数由U_j确定。U_j可由火力发电机组滑压曲线的滑压段近似求得。将运算结果送入模拟量切换模块的N输入端，此模拟量切换模块的Y端为“1”，使能端连接机组稳定状态判断逻辑。

当机组实际负荷指令的微分、主蒸汽压力指令的微分均为零，且主蒸汽压力偏差绝对值小于1MPa时，机组处于稳定状态。具体包括实际负荷指令接收模块、微分模块、高低限幅模块串联连接输出值送逻辑“或”模块的一输入端；主蒸汽压力指令接收模块、微分模块、高低限幅模块串联连接输出值送逻辑“或”模块的一输入端；主蒸汽压力偏差绝对值接收模块、高限幅模块串联连接输出值送逻辑“或”的一输入端，逻辑“或”的输出端与模拟量切换模块使能端连接，当逻辑“或”的输出端为“1”时，模拟量切换模块的输出值为“1”；当逻辑“或”模块的输出端为“0”时，模拟量切换模块的输出值为修正系数。

Claims (4)

1.一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法，其特征在于：

具体步骤如下：

(1)一次调频动作，满足如下条件：

(1.1)当一次调频动作时计算主蒸汽压力偏差，当一次调频动作需增加负荷时，如一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大；如一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小；

(1.2)当一次调频动作需降低负荷时，如一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小；如一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，则根据蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大；

(2)判断火力发电机组是否处于稳定状态，如处于稳定状态，则补偿算法生效，否则此算法不生效；火力发电机组稳定状态条件为：

a.实际负荷指令不变；

b.实际主蒸汽压力指令不变；

c.主蒸汽压力偏差绝对值小于1MPa；

(3)在发生一次调频的动作过程中，计算主蒸汽压力变化量ΔX；判断主蒸汽压力变化趋势与一次调频负荷调整方向的关系；

ΔX＝|X₀-X_i| i＝0,1,2,...,n；

ΔX为主蒸汽压力变化量，X₀为一次调频动作时刻的主蒸汽压力值，X_i为一次调频动作后第i秒的主蒸汽压力值；

(4)计算一次调频动作幅度修正系数K，修正后的一次调频前馈叠加到汽轮机调门指令，完成对火力发电机组一次调频动作幅度的修正；

K＝U_j×ΔX j＝1,2,3,...,n；

K为一次调频动作幅度修正系数，U_j为主蒸汽压力变化对负荷的影响系数，Δp为主蒸汽压力偏差值，ΔP为负荷偏差值。

2.根据权利要求1所述的一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法，其特征在于：

步骤(2)中，所述实际负荷指令不变的判断方法包括：实际负荷指令接收模块、微分模块、高低限幅模块串联连接，高低限幅模块的输出端连接逻辑“或”模块的一输入端，所述高低限幅模块的高低限均设置为零；

所述实际主蒸汽压力的指令不变的判断方法包括：实际主蒸汽指令接收模块、微分模块、高低限幅模块串联连接，高低限幅模块的输出端连接逻辑“或”模块的一输入端，所述高低限幅模块的高低限均设置为零；

所述主蒸汽压力偏差绝对值小于1MPa的判断方法包括：主蒸汽压力偏差绝对值接收模块，高限幅模块串联连接，高限幅模块的输出端连接逻辑“或”模块的一输入端，所述高限幅模块的高限设置为“1”。

3.根据权利要求1所述的一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法，其特征在于：

当火力发电机组处于不稳定状态，此时主蒸汽压力偏差修正不起作用，一次调频按照预设的转速不等率动作；

当火力发电机组处于稳定状态，此时若一次调频动作指令为正向，一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，即主蒸汽压力偏差为正，则根据主蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大；一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，即主蒸汽压力偏差为负，则根据主蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小。以此来避免主蒸汽压力的波动对一次调频的影响。

当火力发电机组处于稳定状态，此时当一次调频动作指令为负向，一次调频动作过程中主蒸汽压力小于一次调频动作时主蒸汽压力值，即主蒸汽压力偏差为正，则根据主蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数减小；一次调频动作过程中主蒸汽压力大于一次调频动作时主蒸汽压力值，即主蒸汽压力偏差为负，则根据主蒸汽压力偏差值计算动态补偿系数增大，以此来避免主蒸汽压力的波动对一次调频的影响。

4.根据权利要求3所述的一种主蒸汽压力自适应补偿一次调频控制精度的计算方法，其特征在于，所述火力发电机组稳定状态判断条件：

Δp＝p_set-p_i i＝0,1,2,...,n

P_set为实际负荷指令，p_set为实际主蒸汽压力指令，Δp为主蒸汽压力偏差，p_i为第i时刻主蒸汽压力实际值。