CN109814380B - 火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统及优化方法 - Google Patents

火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统及优化方法 Download PDF

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Abstract

火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统及优化方法，属于发电技术领域，本发明为解决现有AGC调节速率指标的提高忽略了AGC指令本身特性，导致AGC调节速率指标的提高有局限性的问题。自动发电控制负荷指令输入滑动平均算法模块，滑动平均算法模块的输出端连接减法器输入端，自动发电控制负荷指令输入减法器输入端，减法器输出端连接取绝对值模块输入端，取绝对值模块输出端连接比较器输入端，负荷变动量输入比较器输入端，比较器输出端连接选择器地址输入端，负荷速率定值预设值作为选择器输入，负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量输入至加法器，加法器输出作为选择器输入。本发明用于改变负荷速率定值。

Description

火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统及 优化方法
技术领域
本发明涉及一种火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统及优化方法，属于发电技术领域。
背景技术
随着风电的装机容量越来越大，新能源在电力系统的占比越来越高。风力发电受环境的影响，主要是风速的影响，因此具有一定的随机性，目前电网对火电机组的调频调峰能力要求越来越高，对火电机组的AGC(Automatic Gain Control，自动发电控制)调节性能也越来越重视。
燃煤火电机组中，受限于锅炉的升负荷速率，设置负荷速率定值对从电网接收的AGC指令进行限速，从而保证机组负荷变化速率不会超过锅炉本身的升负荷速率。燃煤火电机组AGC的性能指标中，调节速率指标K1受限于锅炉的升负荷速率，是最难提升的。如果盲目提升负荷速率定值，会导致锅炉负荷无法及时跟踪匹配上汽轮机负荷，从而锅炉、汽机负荷失衡，主汽压大幅度偏离设定值，触发保护系统，机组解除协调而投入手动控制，使得机组短时间内不再具有调峰调频能力。
目前，提高AGC调节速率指标K1的研究主要集中在优化锅炉各单位，包括风、煤、水之间的协调上，尽量充分发挥锅炉本身升负荷速率。但是忽略了对AGC指令本身特性的研究，如图1所示，为300MW燃煤火电机组一天时间内AGC指令的变化，在18000s-38000s(时间段A)这段近5.6小时的时间内，AGC指令最大变动范围在185MW-210MW之间，占额定负荷的8.3％；在63000s-69000s(时间段B)这段近1.6小时的时间内，AGC指令从260MW降至170MW，占额定负荷的56.7％。
很显然，时间段A内和时间段B内AGC指令变化特性明显不同。针对时间段B内AGC指令快速降低的情况，机组负荷速率定值应严格限制，防止锅炉负荷降速无法跟上汽机负荷降速；而针对时间段A内AGC指令在小负荷范围频繁变动的情况，考虑锅炉的响应周期远大于汽轮机的响应周期，在锅炉的响应周期内，机组平均负荷几乎可以认为没有发生变化，可以适当加大机组负荷速率定值，在不影响机组安全的情况下，提高AGC调节速率指标K1。
实际上，机组负荷速率定值是按照时间段B这种负荷快速变化的情况设置的，以保证任何工况下，机组都是安全的。这种情况下，在时间段A这种AGC变动情况下，在提高AGC调节速率指标K1上，明显还有潜力可挖。
发明内容
本发明目的是为了解决现有AGC调节速率指标K1的提高忽略了AGC指令本身特性，导致AGC调节速率指标K1的提高有局限性的问题，提供了一种火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统及优化方法。
本发明所述火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统，它包括滑动平均算法模块、减法器、取绝对值模块、加法器、比较器和选择器；
自动发电控制负荷指令输入滑动平均算法模块，滑动平均算法模块的输出端连接减法器的第一输入端，自动发电控制负荷指令输入减法器的第二输入端，减法器的输出端连接取绝对值模块的输入端，取绝对值模块的输出端连接比较器的一个输入端，负荷变动量输入比较器的另一个输入端，比较器输出端连接选择器的地址输入端，负荷速率定值预设值作为选择器的一个输入，负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量输入至加法器，加法器的输出作为选择器的另一个输入，选择器的输出作为负荷速率定值实际值。
本发明所述火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化方法，该优化方法的具体过程为：
S1、通过滑动平均算法模块获得自动发电控制负荷指令P在T时间内的滑动平均值PT；
S2、将自动发电控制负荷指令P和滑动平均值PT做差，差值取绝对值，结果为detaP；
S3、设置负荷变动量DP；
S4、采用比较器对detaP和DP作比较，当detaP＞DP时，比较器输出为1，当detaP＜DP时，比较器输出为0；
S5、比较器输出的开关量作为选择器的地址代码；
S6、采用加法器对负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量做和，结果作为选择器的输入，负荷速率定值预设值作为选择器的输入；
S7、当开关量为1时，选择器输出负荷速率定值预设值，当开关量为0时，选择器输出负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量的和，选择器的输出作为负荷速率定值实际值。
优选的，时间T代表火电机组的稳定时间，取值为主汽压的一个波动周期。
优选的，负荷变动量DP的取值取决于锅炉的蓄热能力，对于超临界发电机组，DP取额定负荷的3％，对于亚临界发电机组，DP取额定负荷的4％。
优选的，负荷速率定值增量取值为负荷速率定值预设值的20％。
本发明的优点：本发明针对AGC不同的变动特性，通过变负荷速率定值的方法，提高AGC调节速率指标K1。采用本发明提出的本发明所述的火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统及优化方法。在燃煤发电机组负荷相对稳定阶段，AGC调节速率指标K1能够提高10％以上。
附图说明
图1是300MW燃煤火电机组一天时间内AGC指令的变化；
图2是本发明所述火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统的控制原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式所述火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统，它包括滑动平均算法模块、减法器、取绝对值模块、加法器、比较器和选择器；
自动发电控制负荷指令输入滑动平均算法模块，滑动平均算法模块的输出端连接减法器的第一输入端，自动发电控制负荷指令输入减法器的第二输入端，减法器的输出端连接取绝对值模块的输入端，取绝对值模块的输出端连接比较器的一个输入端，负荷变动量输入比较器的另一个输入端，比较器输出端连接选择器的地址输入端，负荷速率定值预设值作为选择器的一个输入，负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量输入至加法器，加法器的输出作为选择器的另一个输入，选择器的输出作为负荷速率定值实际值。
具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式所述火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化方法，该优化方法的具体过程为：
S1、通过滑动平均算法模块获得自动发电控制负荷指令P在T时间内的滑动平均值PT；
S2、将自动发电控制负荷指令P和滑动平均值PT做差，差值取绝对值，结果为detaP；
S3、设置负荷变动量DP；
S4、采用比较器对detaP和DP作比较，当detaP＞DP时，比较器输出为1，当detaP＜DP时，比较器输出为0；
S5、比较器输出的开关量作为选择器的地址代码；
S6、采用加法器对负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量做和，结果作为选择器的输入，负荷速率定值预设值作为选择器的输入；
S7、当开关量为1时，选择器输出负荷速率定值预设值，当开关量为0时，选择器输出负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量的和，选择器的输出作为负荷速率定值实际值。
时间T代表火电机组的稳定时间，取值为主汽压的一个波动周期。
本实施方式中，在实际的选取过程中，T一般先选取5个以上的周期，对选取的5个以上周期取平均值。
负荷变动量DP的取值取决于锅炉的蓄热能力，对于超临界发电机组，DP取额定负荷的3％，对于亚临界发电机组，DP取额定负荷的4％。
负荷速率定值增量取值为负荷速率定值预设值的20％。
本实施方式中，负荷速率定值增量的取值代表发电机组负荷相对稳定阶段负荷速率定值预设值的增量。
本发明中，选择器的输出作为负荷速率定值实际值，负荷速率定值实际值即为AGC调节速率指标K1的上限，负荷速率定值实际值增大，AGC调节速率指标K1也增大，通过提高负荷速率定值实际值，提高AGC调节速率指标K1。

Claims (5)

1.火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化系统，其特征在于，它包括滑动平均算法模块、减法器、取绝对值模块、加法器、比较器和选择器；
自动发电控制负荷指令输入滑动平均算法模块，滑动平均算法模块的输出端连接减法器的第一输入端，自动发电控制负荷指令输入减法器的第二输入端，减法器的输出端连接取绝对值模块的输入端，取绝对值模块的输出端连接比较器的一个输入端，负荷变动量输入比较器的另一个输入端，比较器输出端连接选择器的地址输入端，负荷速率定值预设值作为选择器的一个输入，负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量输入至加法器，加法器的输出作为选择器的另一个输入，选择器的输出作为负荷速率定值实际值；
实现该系统的优化方法为：
S1、通过滑动平均算法模块获得自动发电控制负荷指令P在T时间内的滑动平均值PT；
S2、将自动发电控制负荷指令P和滑动平均值PT做差，差值取绝对值，结果为detaP；
S3、设置负荷变动量DP；
S4、采用比较器对detaP和DP作比较，当detaP＞DP时，比较器输出为1，当detaP＜DP时，比较器输出为0；
S5、比较器输出的开关量作为选择器的地址代码；
S6、采用加法器对负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量做和，结果作为选择器的输入，负荷速率定值预设值作为选择器的输入；
S7、当开关量为1时，选择器输出负荷速率定值预设值，当开关量为0时，选择器输出负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量的和，选择器的输出作为负荷速率定值实际值。
2.火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化方法，其特征在于，该优化方法的具体过程为：
S1、通过滑动平均算法模块获得自动发电控制负荷指令P在T时间内的滑动平均值PT；
S2、将自动发电控制负荷指令P和滑动平均值PT做差，差值取绝对值，结果为detaP；
S3、设置负荷变动量DP；
S4、采用比较器对detaP和DP作比较，当detaP＞DP时，比较器输出为1，当detaP＜DP时，比较器输出为0；
S5、比较器输出的开关量作为选择器的地址代码；
S6、采用加法器对负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量做和，结果作为选择器的输入，负荷速率定值预设值作为选择器的输入；
S7、当开关量为1时，选择器输出负荷速率定值预设值，当开关量为0时，选择器输出负荷速率定值预设值和负荷速率定值增量的和，选择器的输出作为负荷速率定值实际值。
3.根据权利要求2所述的火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化方法，其特征在于：
时间T代表火电机组的稳定时间，取值为主汽压的一个波动周期。
4.根据权利要求2或3所述的火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化方法，其特征在于：
负荷变动量DP的取值取决于锅炉的蓄热能力，对于超临界发电机组，DP取额定负荷的3％，对于亚临界发电机组，DP取额定负荷的4％。
5.根据权利要求4所述的火电机组自动发电控制系统的改变负荷速率定值优化方法，其特征在于：
负荷速率定值增量取值为负荷速率定值预设值的20％。
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