CN109638879B - 基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法，系统包括一次调频动态补偿调整计算模块、调频动态补偿判断模块、调频动态补偿输出模块、调频功率定值补偿模块、综合阀位增量补偿模块和综合阀位指令生成模块；通过对调频功率定值和综合阀位增量进行动态补偿调整，以适度的超调来确保电网频率的快速回归和机组一次调频性能指标满足标准规定的要求。本发明根据机组相关时间点的一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量计算得出动态补偿系数，有针对性的调整机组一次调频变化量，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，确保了其调频能力，降低了电网系统的频率波动。
Description
技术领域
本发明涉及电源调频技术领域，具体地说是一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法。
背景技术
随着新能源并网规模不断增大和特高压电网迅猛发展的新形势下，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，网源协调功能中的一次调频成为稳定电网的有效手段之一。对于目前中国电网的主要组成部分和主要调频依托，火力发电机组的一次调频主要是通过调节DEH(Digital Electric Hydraulic Control System，汽轮机数字电液控制系统，简称数字电调)系统的进气调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常时快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，从而维持电网的安全。
一次调频作为频率调整的重要手段，需具备快速性和有效性。快速性是指随着频率的变化，快速调整机组出力，以保证电网频率得到及时调节，由于发电机的一次调频直接作用于汽轮机的调门，故一次调频对电网系统频率变化的响应快，一般而言小于3s机组功率即有变化。有效性是指电网频率越过设定死区后，机组出力变化快速达到一定的幅度，以保证频率能够朝死区方向得到明显的准确调节。现有技术中常规机组一次调频功能实现的原理图如图1所示。由图1可知，一次调频系统将计算得出的转差分别发送至CCS(Coordination Control System，系统控制系统)侧和DEH侧。在CCS侧，转差经过不等率函数发生器1生成相应的调频功率定值，将此调频功率定值叠加至机组功率定值上，生成机组功率设定值，将机组功率设定值与机组实际功率求差，并经功率控制器PID运算生成阀位指令信号；在DEH侧，转差经过不等率函数发生器2生成相应的综合阀位增量，将此综合阀位增量叠加至CCS侧送来的阀位指令信号上，生成综合阀位指令，通过该综合阀位指令去控制汽轮机调门。其中，DEH侧的综合阀位增量直接影响到汽轮机调门开度，故DEH侧响应速度较快，以满足电网调频的快速性要求。CCS侧主要调节风煤水等参数，以确保机组功率稳定在所需达到的目标值。
按照GB/T30370《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》、Q/GDW 669《火力发电机组一次调频试验导则》等相关技术标准要求，目前常规的数字电液型调节控制系统的火电机组死区控制在±0.033Hz内；转速不等率δ％应为4％～5％；燃煤机组发电负荷调整量达到目标负荷变化幅度75％的时间应不大于15s，达到目标负荷变化幅度90％的时间不大于30s。一次调频主要在电网频率波动前期起到重要作用，在电网频差产生后15～20s机组的AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)将发挥作用，起到二次调频的作用。一次调频与AGC的区别在于，是无速率限制、响应速度快，但是有差调节，需由AGC消除偏差。因此，对于电网频率控制而言，一次调频需重点关注15～20s期间内的调频性能。同时，在新下发的国网(调/4)910-2018《国家电网公司电力系统一次调频管理规定》以及华北、华东等各区域一次调频考核细则中，均提出了一次调频动作积分电量的概念，即在电网频率变化超出一次调频死区开始的一段时间内(推荐值60s)，发电负荷变化量相对采样时间的累计积分值。如图2所示，为常规机组一次调频性能考核计算示意图，曲线1为电网频率值，曲线2为一次调频理论动作幅值，曲线3为一次调频理论实际动作幅值，由曲线2可取得理论动作积分电量A，由曲线3可取得实际动作积分电量B，B需达到A的一定比值方满足电网标准要求。
在机组实际运行中，由于汽轮机调门等执行机构的本身所固有的迟延特性，长时间运行后调门所产生的卡涩以及流量特性发生变化而导致的非线性特征，以及控制器参数弱化等问题，均会造成调频控制精度的降低，导致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。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法，其能够在兼顾机组自身安全稳定运行的同时进一步提升机组调频能力。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：
一方面，本发明实施例提供的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统，包括一次调频动态补偿调整计算模块、调频动态补偿判断模块、调频动态补偿输出模块、调频功率定值补偿模块、综合阀位增量补偿模块和综合阀位指令生成模块；
所述一次调频动态补偿调整计算模块用于对机组DCS系统中的相关数据进行计算求得一次调频动态补偿系数；所述调频动态补偿判断模块用于根据主蒸汽压力测量值、主蒸汽压力设定值和综合阀位指令值进行判断是否需要调频动态补偿；所述调频动态补偿输出模块用以根据调频动态补偿判断模块发送给的调频动态补偿信号将一次调频动态补偿系数发送给调频功率定值补偿模块和综合阀位增量补偿模块；所述调频功率定值补偿模块用于对调频功率定值进行调整并将调整后的调频功率定值发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位增量补偿模块用于对综合阀位增量进行调整并将调整后的综合阀位增量发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位指令生成模块根据调整后的调频功率定值和整后的综合阀位增量生成控制汽轮机调门的综合阀位指令。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述调频动态补偿判断模块包括第一减法器DEV1、绝对值模块ABS、比较器模块CMP、第一逻辑求反模块NOT1、逻辑与模块AND、高低限报警模块HLALM和第二逻辑求反模块NOT2，所述调频动态补偿输出模块包括模拟量选择器AXSEL，所述调频功率定值补偿模块包括第一不等率函数发生器、第一乘法器MUL1、第一加法器ADD1、第二减法器DEV2和功率控制器PID，所述综合阀位增量补偿模块包括第二不等率函数发生器、第二乘法器MUL2，所述综合阀位指令生成模块包括第二加法器ADD2；
所述第一减法器DEV1的两个输入端分别与第一模拟量变送器AI1和第二模拟量变送器AI2连接，输出端经过绝对值模块ABS与比较器模块CMP的第一输入端连接，所述比较器模块CMP输出端经过第一逻辑求反模块NOT1与逻辑与模块AND的第一输入端连接；所述高低限报警模块HLALM的输入端与第三模拟量变送器AI3连接，输出端经第二逻辑求反模块NOT2与逻辑与模块AND的第二输入端连接；所述逻辑与模块AND的输出端与模拟量选择器AXSEL的置位端连接，所述模拟量选择器AXSEL的第一输入端与一次调频动态补偿调整计算模块的输出端连接，输出端分别与第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2的第二输入端连接；所述第一乘法器MUL1的第一输入端与第一不等率函数发生器连接，输出端与第一加法器ADD1的第一输入端连接；所述第一加法器ADD1的第二输入端与第四模拟量变送器AI4连接，输出端与第二减法器DEV2的第一输入端连接；所述第二减法器DEV2的第二输入端与第五模拟量变送器AI5连接，输出端与功率控制器PID的输入端连接；所述功率控制器PID的输出端与第二加法器ADD2的第二输入端连接；所述第二乘法器MUL2的第一输入端与第二不等率函数发生器连接，输出端与第二加法器ADD2的第一输入端连接。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述比较器模块CMP的第二输入端连接有模拟量置数器A；所述模拟量选择器AXSEL的第二输入端设为常量1。
另一方面，本发明实施例提供的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法，包括：
判断并记录电网频率超出限值的起始点；
计算相关时间点的机组一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量是否满足电网考核标准要求；
结合机组重要参数情况以及对性能指标的运算结果进行综合判断；
根据判断结果对机组进行动态调整或运行报警。
作为本实施例一种可能的实现方式，判断并记录电网频率超出限值的起始点的过程为：电网频率波动超出国家标准规定值且持续时间超出一定值，即fN-f|>0.033Hz且T>ns，fN＝50Hz，n大于6，f为电网频率，则记录起始点负荷值P0、时间起点时刻t0；其中，P0取t0前后各1秒负荷值的平均值，即
作为本实施例一种可能的实现方式，计算相关时间点的机组一次调频动作幅值是否满足电网考核标准要求的过程为：计算频率越限后第15s的负荷调整量P15是否达到目标负荷变化幅度75％，即
其中，KP为频率越限第15s后一次调频实际动作积分电量达到理论积分电量的比值系数，
PN为机组额定容量，转速不等率δ％的取值范围为4％～5％。
作为本实施例一种可能的实现方式，计算相应时间段内动作积分电量是否满足电网考核标准要求的过程为：计算频率越限后前15s时间段内一次调频实际动作积分电量达到理论积分电量的比值系数KA，即
其中
R值范围根据各区域电网一次调频考核细则要求设定，一般为40％-55％。
作为本实施例一种可能的实现方式，机组重要参数包括主蒸汽压力和调门开度，当|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时，可对机组一次调频动作幅值进行动态补偿调整，其中，H设值范围为90％～99％，L不高于50％。
作为本实施例一种可能的实现方式，当机组重要参数满足|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时：
如果KA≥R，动态补偿系数K＝1；
如果KP≥75％且KA<R，动态补偿系数
如果KP<75％且KA<R，动态补偿系数
作为本实施例一种可能的实现方式，当机组重要参数不满足|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时，如果KP<75％或KA<R，发出“一次调频不达标”报警信号。
本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：
一方面，本发明实施例技术方案的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统，包括一次调频动态补偿调整计算模块、调频动态补偿判断模块、调频动态补偿输出模块、调频功率定值补偿模块、综合阀位增量补偿模块和综合阀位指令生成模块；通过对CCS侧调频功率定值和DEH侧综合阀位增量进行动态补偿调整，以适度的超调来确保电网频率的快速回归和机组一次调频性能指标满足标准规定的要求。本发明根据机组相关时间点的一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量计算得出动态补偿系数，有针对性的调整机组一次调频变化量，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。
另一方面，本发明实施例技术方案的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法，包括：判断并记录电网频率超出限值的起始点；计算相关时间点的机组一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量是否满足电网考核标准要求；结合机组重要参数情况以及对性能指标的运算结果进行综合判断；根据判断结果对机组进行动态调整或运行报警。本发明根据机组相关时间点的一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量计算得出动态补偿系数，有针对性的调整机组一次调频变化量，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。另外，本发明还需结合机组重要参数情况进行动态调整或运行报警，兼顾机组安全稳定运行和电网调频调峰需求，确保网源协调发展。
附图说明
图1为常规机组一次调频功能实现原理示意图；
图2为常规机组一次调频性能考核计算示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统的示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法的流程图；
图5是本发明一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法的具体实施流程图。
图中，DEV1为第一减法器、ABS为绝对值模块、CMP为比较器模块、NOT1为第一逻辑求反模块、AND为逻辑与模块、HLALM为高低限报警模块、NOT2为第二逻辑求反模块、AXSEL为模拟量选择器、不等率函数1为第一不等率函数发生器、MUL1为第一乘法器、ADD1为第一加法器、DEV2为第二减法器、PID为功率控制器、不等率函数2为第二不等率函数发生器、MUL2为第二乘法器、ADD2为第二加法器、AI1第一模拟量变送器、AI2第二模拟量变送器、AI3第三模拟量变送器、AI4第四模拟量变送器、AI5第五模拟量变送器、A为模拟量置数器。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
图3是根据一示例性实施例示出的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统的示意图。如图3所示，本发明实施例提供的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统，包括一次调频动态补偿调整计算模块、调频动态补偿判断模块、调频动态补偿输出模块、调频功率定值补偿模块、综合阀位增量补偿模块和综合阀位指令生成模块；
所述一次调频动态补偿调整计算模块用于对机组DCS系统中的相关数据进行计算求得一次调频动态补偿系数；所述调频动态补偿判断模块用于根据主蒸汽压力测量值、主蒸汽压力设定值和综合阀位指令值进行判断是否需要调频动态补偿；所述调频动态补偿输出模块用以根据调频动态补偿判断模块发送给的调频动态补偿信号将一次调频动态补偿系数发送给调频功率定值补偿模块和综合阀位增量补偿模块；所述调频功率定值补偿模块用于对调频功率定值进行调整并将调整后的调频功率定值发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位增量补偿模块用于对综合阀位增量进行调整并将调整后的综合阀位增量发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位指令生成模块根据调整后的调频功率定值和整后的综合阀位增量生成控制汽轮机调门的综合阀位指令。
在一种可能的实现方式中，所述调频动态补偿判断模块包括第一减法器DEV1、绝对值模块ABS、比较器模块CMP、第一逻辑求反模块NOT1、逻辑与模块AND、高低限报警模块HLALM和第二逻辑求反模块NOT2，所述调频动态补偿输出模块包括模拟量选择器AXSEL，所述调频功率定值补偿模块包括第一不等率函数发生器、第一乘法器MUL1、第一加法器ADD1、第二减法器DEV2和功率控制器PID，所述综合阀位增量补偿模块包括第二不等率函数发生器、第二乘法器MUL2，所述综合阀位指令生成模块包括第二加法器ADD2；
所述第一减法器DEV1的两个输入端分别与第一模拟量变送器AI1和第二模拟量变送器AI2连接，输出端经过绝对值模块ABS与比较器模块CMP的第一输入端连接，所述比较器模块CMP输出端经过第一逻辑求反模块NOT1与逻辑与模块AND的第一输入端连接；所述高低限报警模块HLALM的输入端与第三模拟量变送器AI3连接，输出端经第二逻辑求反模块NOT2与逻辑与模块AND的第二输入端连接；所述逻辑与模块AND的输出端与模拟量选择器AXSEL的置位端连接，所述模拟量选择器AXSEL的第一输入端与一次调频动态补偿调整计算模块的输出端连接，输出端分别与第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2的第二输入端连接；所述第一乘法器MUL1的第一输入端与第一不等率函数发生器连接，输出端与第一加法器ADD1的第一输入端连接；所述第一加法器ADD1的第二输入端与第四模拟量变送器AI4连接，输出端与第二减法器DEV2的第一输入端连接；所述第二减法器DEV2的第二输入端与第五模拟量变送器AI5连接，输出端与功率控制器PID的输入端连接；所述功率控制器PID的输出端与第二加法器ADD2的第二输入端连接；所述第二乘法器MUL2的第一输入端与第二不等率函数发生器连接，输出端与第二加法器ADD2的第一输入端连接。
本实施例通过模拟量变送器AI1、AI2采集主蒸汽压力测量值、主蒸汽压力设定值分别送至减法器模块DEV的输入端X1、X2，将求得的压力偏差值Δp经过绝对值模块ABS后送至比较器模块CMP的第一输入端X1，比较器模块CMP的输出经过逻辑求反模块NOT1后送至逻辑与模块AND的第一输入端Z1；通过模拟量变送器AI3采集综合阀位指令值送至高低限报警模块HLALM的输入端X，其输出经逻辑求反模块NOT2后送至逻辑与模块AND的第二输入端Z2；将机组DCS(分散控制系统)中的相关数据实时通讯至一次调频动态补偿调整计算程序中，计算求得一次调频动态补偿系数K，送至模拟量选择器AXSEL的第一输入端X1；逻辑与模块AND的输出送至模拟量选择器AXSEL的置位端S，模拟量选择器AXSEL的输出分别送至乘法器MUL1和乘法器MUL2的第二输入端X2，对调频功率定值和综合阀位增量进行动态补偿调整。
一次调频系统将计算得出的转差分别发送至CCS(Coordination ControlSystem，系统控制系统)侧和DEH侧。在CCS侧，转差经过不等率函数发生器1生成相应的调频功率定值，将此调频功率定值经乘法器MUL1把一次调频动态补偿系数叠加至机组功率定值上，生成机组功率设定值，将机组功率设定值与机组实际功率求差，并经功率控制器PID运算生成阀位指令信号；在DEH侧，转差经过不等率函数发生器2生成相应的综合阀位增量，将此综合阀位增量经乘法器MUL2将一次调频动态补偿系数叠加至CCS侧送来的阀位指令信号上，生成综合阀位指令，通过该综合阀位指令去控制汽轮机调门。其中，DEH侧的综合阀位增量直接影响到汽轮机调门开度，故DEH侧响应速度较快，以满足电网调频的快速性要求。CCS侧主要调节风煤水等参数，以确保机组功率稳定在所需达到的目标值。
在一种可能的实现方式中，所述比较器模块CMP的第二输入端连接有模拟量置数器A；模拟量置数器A接至比较器模块CMP的的第二输入端X2，具体按照机组容量大小根据DL/T774《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》中规定的数值设定，300MW等级机组主蒸汽压力波动范围±0.5MPa，600MW等级机组主蒸汽压力波动范围±0.6MPa。
在一种可能的实现方式中，模拟量选择器AXSEL的第二输入端X2，其数值设为常量1。本实施例通过对CCS侧调频功率定值和DEH侧综合阀位增量进行动态补偿调整，以适度的超调来确保电网频率的快速回归和机组一次调频性能指标满足标准规定的要求。本发明根据机组相关时间点的一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量计算得出动态补偿系数，有针对性的调整机组一次调频变化量，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。
图4是根据一示例性实施例示出的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法的流程图。如图4所示，另一方面，本发明实施例提供的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法，包括：
判断并记录电网频率超出限值的起始点；
计算相关时间点的机组一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量是否满足电网考核标准要求；
结合机组重要参数情况以及对性能指标的运算结果进行综合判断；
根据判断结果对机组进行动态调整或运行报警。
在一种可能的实现方式中，判断并记录电网频率超出限值的起始点的过程为：电网频率波动超出国家标准规定值且持续时间超出一定值，即|fN-f|>0.033Hz且T>ns，fN＝50Hz，n大于6，则记录起始点负荷值P0、时间起点时刻t0；其中，P0取t0前后各1秒负荷值的平均值，即
作为本实施例一种可能的实现方式，计算相关时间点的机组一次调频动作幅值是否满足电网考核标准要求的过程为：计算频率越限后第15s的负荷调整量P15是否达到目标负荷变化幅度75％，即
其中
PN为机组额定容量，转速不等率δ％的取值范围为4％～5％。
在一种可能的实现方式中，计算相应时间段内动作积分电量是否满足电网考核标准要求的过程为：计算频率越限后前15s时间段内一次调频实际动作积分电量达到理论积分电量的比值系数，即
其中
R值范围根据各区域电网一次调频考核细则要求设定，一般为40％-55％。
在一种可能的实现方式中，机组重要参数包括主蒸汽压力和调门开度，当|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时，可对机组一次调频动作幅值进行动态补偿调整，其中，H设值范围为90％～99％，L不高于50％。
在一种可能的实现方式中，当机组重要参数满足|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时：
如果KA≥R，动态补偿系数K＝1；
如果KP≥75％且KA<R，动态补偿系数
如果KP<75％且KA<R，动态补偿系数
在一种可能的实现方式中，当机组重要参数不满足|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时，如果KP<75％或KA<R，发出“一次调频不达标”报警信号。
本实施例根据机组相关时间点的一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量计算得出动态补偿系数，有针对性的调整机组一次调频变化量，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。另外，本发明还需结合机组重要参数情况进行动态调整或运行报警，兼顾机组安全稳定运行和电网调频调峰需求，确保网源协调发展。
图5是本发明一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法的具体实施流程图。如图5所示，本发明的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法，具体过程包括以下步骤：
S1：判断电网频率是否超出设定的一次调频死区范围，判断标准为电网频率波动超出GB30370规定值且持续时间超出一定值，即|fN-f|>0.033Hz且T>ns，fN＝50Hz，n大于6，具体而言，就是当电网频率实际值与50Hz的差值大于0.033，并且持续时间超过6s时，则判定这是一次电网频率扰动，需机组进行一次调频补偿调整。
S2：记录起始点负荷值P0、时间起点时刻t0，其中，由于实际运行中机组负荷值是存在小幅度波动的，为确保数值的可靠性，P0取t0前后各1秒负荷值的平均值，即
fN＝50Hz。
S3：计算相关时间点的机组一次调频动作幅值是否满足电网考核标准要求，其中，按照GB/T30370等标准要求和电网实际需求，重点关注频率越限后第15s的负荷调整量P15是否达到目标负荷变化幅度75％，即
其中
PN为机组额定容量，转速不等率δ％的取值范围为4％～5％。
S4：判断主蒸汽压力偏差和综合阀位指令值是否满足条件，其中，当|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时，可对机组一次调频动作幅值进行动态补偿调整，其中Δp根据电力行业标准DL/T774《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》中规定的标准执行；H设值范围为90％～99％，L由机组最低稳燃负荷决定，一般不高于50％；否则，当一次调频动作幅值和动作积分电量不达标时，发出“一次调频不达标”报警信号。
S5：根据一次调频动作幅值和动作积分电量计算动态补偿系数，其中，计算相应时间段内动作积分电量是否满足电网考核标准要求的方法为：根据国网(调/4)910-2018《国家电网公司电力系统一次调频管理规定》和机组所属区域一次调频考核细则以及电网实际需求，重点关注频率越限后前15s时间段内一次调频实际动作积分电量达到理论积分电量的比值系数，即
其中
R值范围根据各区域电网一次调频考核细则要求设定，一般为40％～55％。
具体的判断补偿的方法为：
若KA≥R，说明一次调频实际动作积分电量达标，一次调频动作幅值也满足要求，无需补偿，动态补偿系数K＝1；
若KP≥75％且KA<R，主要是由于机组设备的迟延造成的初始积分电量不足，需提高后期动作幅值来补偿前期产生的缺额，动态补偿系数
若KP<75％且KA<R，机组一次调频动作幅值不够，需提高后续一次调频的动作幅值来弥补前期的差值，动态补偿系数
S6：送至机组CCS侧和DEH侧分别对调频功率定值和综合阀位增量进行动态补偿调整。
下面以华北电网区域内某300MW正压直吹式机组为例，规定该机组的转速不等率为5％，一次调频死区范围为50±0.033Hz，机组有功需在3秒内对电网频率的偏差做出响应，第15s的负荷调整量需达到目标负荷变化幅度75％，规定的积分电量比值系数为50％，负荷变动期间主蒸汽压力波动范围±0.5MPa。
某时刻电网发生直流极I闭锁，电网瞬间损失外送电1937MW，电网频率跌落至49.9Hz，持续时间超过60s。记录下频率跌落49.967Hz的时刻，记录起始点时间t0为11:49:05，其中11:49:04负荷值为245.2MW、11:49:05负荷值为245.4MW、11:49:06负荷值为245.3MW，11:49:19负荷值为250.9MW、11:49:20负荷值为251.2MW、11:49:06负荷值为251.1MW，则起始点负荷值
按照
进行计算，由于f＝49.9Hz，fN＝50Hz，则
机组一次调频动作幅值指标
机组一次调频动作积分电量比值系数
在此次频率波动期间，机组主蒸汽压力设定值为15.80MPa，主蒸汽压力最低值为15.48MPa，主蒸汽压力最高值为15.71MPa，即满足主蒸汽压力不超过±0.5MPa的要求；综合阀位指令值最高值为79.2％，最低值为76.8％，则在系统中，模拟量置数器A将数值0.5送至比较器模块CMP的的第二输入端X2；高低限报警模块HLALM的高限端设值为95％，该机组未进行深度调峰改造，其低限端设值为标准值50％。
具体的，减法器模块DEV求得的压力偏差值Δp经过绝对值模块ABS后，送至比较器模块CMP的第一输入端X1，由于压力偏差值Δp小于0.5，故比较器模块CMP的输出为低电平“0”，比较器模块CMP的输出经过逻辑求反模块NOT1后为高电平“1”，送至逻辑与模块AND的第一输入端Z1；
通过模拟量变送器AI3采集综合阀位指令值送至高低限报警模块HLALM的输入端X，频率波动期间该值在50％-95％范围内，高低限报警模块HLALM的输出为低电平“0”，经逻辑求反模块NOT2后为高电平“1”，送至逻辑与模块AND的第二输入端Z2；
由于逻辑与模块AND的两个输入端均为高电平“1”，则其输出为高电平“1”至模拟量选择器AXSEL的置位端S，即此时模拟量选择器AXSEL将第一输入端Z1的值分别送至乘法器MUL1和乘法器MUL2的第二输入端X2；
由于KP＝72.5％<75％且KA＝47.4％<50％，机组一次调频动作幅值不够，需提高后续一次调频的动作幅值来弥补前期的差值，动态补偿系数K＝75％72.5％＝1.03，即对CCS侧调频功率定值和DEH侧综合阀位增量进行1.03倍的动态补偿调整，以适度的超调来确保电网频率的快速回归和机组一次调频性能指标满足标准规定的要求。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统，其特征在于，包括一次调频动态补偿调整计算模块、调频动态补偿判断模块、调频动态补偿输出模块、调频功率定值补偿模块、综合阀位增量补偿模块和综合阀位指令生成模块；
所述一次调频动态补偿调整计算模块用于对机组DCS系统中的实时数据进行计算求得一次调频动态补偿系数；所述调频动态补偿判断模块用于根据主蒸汽压力测量值、主蒸汽压力设定值和综合阀位指令值进行判断是否需要调频动态补偿；所述调频动态补偿输出模块用以根据调频动态补偿判断模块发送给的调频动态补偿信号将一次调频动态补偿系数发送给调频功率定值补偿模块和综合阀位增量补偿模块；所述调频功率定值补偿模块用于对调频功率定值进行调整并将调整后的调频功率定值发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位增量补偿模块用于对综合阀位增量进行调整并将调整后的综合阀位增量发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位指令生成模块根据调整后的调频功率定值和调整后的综合阀位增量生成控制汽轮机调门的综合阀位指令；
所述调频动态补偿判断模块包括第一减法器DEV1、绝对值模块ABS、比较器模块CMP、第一逻辑求反模块NOT1、逻辑与模块AND、高低限报警模块HLALM和第二逻辑求反模块NOT2，所述调频动态补偿输出模块包括模拟量选择器AXSEL，所述调频功率定值补偿模块包括第一不等率函数发生器、第一乘法器MUL1、第一加法器ADD1、第二减法器DEV2和功率控制器PID，所述综合阀位增量补偿模块包括第二不等率函数发生器、第二乘法器MUL2，所述综合阀位指令生成模块包括第二加法器ADD2；
所述第一减法器DEV1的两个输入端分别与第一模拟量变送器AI1和第二模拟量变送器AI2连接，输出端经过绝对值模块ABS与比较器模块CMP的第一输入端连接，所述比较器模块CMP输出端经过第一逻辑求反模块NOT1与逻辑与模块AND的第一输入端连接；所述高低限报警模块HLALM的输入端与第三模拟量变送器AI3连接，输出端经第二逻辑求反模块NOT2与逻辑与模块AND的第二输入端连接；所述逻辑与模块AND的输出端与模拟量选择器AXSEL的置位端连接，所述模拟量选择器AXSEL的第一输入端与一次调频动态补偿调整计算模块的输出端连接，输出端分别与第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2的第二输入端连接；所述第一乘法器MUL1的第一输入端与第一不等率函数发生器连接，输出端与第一加法器ADD1的第一输入端连接；所述第一加法器ADD1的第二输入端与第四模拟量变送器AI4连接，输出端与第二减法器DEV2的第一输入端连接；所述第二减法器DEV2的第二输入端与第五模拟量变送器AI5连接，输出端与功率控制器PID的输入端连接；所述功率控制器PID的输出端与第二加法器ADD2的第二输入端连接；所述第二乘法器MUL2的第一输入端与第二不等率函数发生器连接，输出端与第二加法器ADD2的第一输入端连接。
2.如权利要求1所述的基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统，其特征在于，所述比较器模块CMP的第二输入端连接有模拟量置数器A；所述模拟量选择器AXSEL的第二输入端设为常量1。
3.一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法，其特征在于，包括：
判断并记录电网频率超出限值的起始点；
计算相关时间点的机组一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量是否满足电网考核标准要求；
结合机组重要参数情况以及对性能指标的运算结果进行综合判断；
根据判断结果对机组进行动态调整或运行报警；
机组重要参数包括主蒸汽压力和调门开度，当|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时，对机组一次调频动作幅值进行动态补偿调整，其中，H设值范围为90％～99％，L不高于50％；
当机组重要参数满足|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时：
如果KA≥R，动态补偿系数K＝1；
如果KP≥75％且KA<R，动态补偿系数
如果KP<75％且KA<R，动态补偿系数
其中，
PN为机组额定容量，转速不等率δ％的取值范围为4％～5％，f为电网频率，fN＝50Hz，KA为机组一次调频动作积分电量比值系数，
Kp为机组一次调频动作幅值指标，其计算方式为频率越限第15s负荷调整量达到理论负荷调整量的比值系数，
R值范围根据各区域电网一次调频考核细则要求设定为40％-55％；
为频率越限后前15s时间段内一次调频实际动作积分电量，
为频率越限后前15s时间段内一次调频理论积分电量，Pt为时刻t的负荷调整量，△P(t)为t时间段内的一次调频动作负荷调整量，P15为第15s的负荷调整量，P0为起始点负荷值。
4.如权利要求3所述的基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法，其特征在于，判断并记录电网频率超出限值的起始点的过程为：电网频率波动超出国家标准规定值且持续时间超出一定值，即|fN-f|>0.033Hz且T>ns，fN＝50Hz，n大于6，f为电网频率，则记录起始点负荷值P0、时间起点时刻t0；其中，P0取t0前后各1秒负荷值的平均值，即
P-1和P1分别为时间起点时刻t0前后各1秒负荷值的平均值。
5.如权利要求3所述的基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法，其特征在于，计算相关时间点的机组一次调频动作幅值是否满足电网考核标准要求的过程为：计算频率越限后第15s的负荷调整量P15是否达到目标负荷变化幅度75％，即
其中，
P14为第14s的负荷调整量，P16为第16s的负荷调整量。
6.如权利要求3所述的基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法，其特征在于，计算相应时间段内动作积分电量是否满足电网考核标准要求的过程为：计算频率越限后前15s时间段内一次调频实际动作积分电量达到理论积分电量的比值系数KA，即
7.如权利要求3所述的基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整方法，其特征在于，当机组重要参数不满足|主蒸汽压力偏差|<Δp且L<|综合阀位指令值|<H时，如果KP<75％或KA<R，发出“一次调频不达标”报警信号。
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