CN110460114B - 基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法，该方法在火电机组参与电网AGC和一次调频过程中，利用电网频率偏差或转速偏差信号计算一次调频负荷指令，并根据一次调频触发前的负荷控制偏差和调频功率基准对一次调频负荷指令进行补充；同时，通过负荷指令、汽机控制输出、DEH前馈、除氧器调阀、减温水调阀控制指令的反向闭锁，实现一次调频优先控制，并根据主汽压力控制偏差、除氧器水位控制偏差、汽温控制偏差、调频时间信号对上述闭锁进行复位。与现有技术相比，本发明具有提高了火电机组一次调频响应性能同时，减少了一次调频对机组安全稳定运行影响等优点。

Description

基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法

技术领域

本发明涉及热工自动控制及保护技术领域，尤其是涉及一种在AGC方式下基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法。

背景技术

随着新能源并网、负荷增长和电网规模的不断增大，在特高压电网和大区电网互联的新形势下，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，网厂协调功能中的一次调频成为稳定电网的有效手段之一。一次调频是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中发电机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。目前，火电机组基本均具备一次调频和二次调频自动发电控制(AGC)功能，当电网频率偏差超过设定值时，机组利用锅炉、汽机回热等系统蓄热快速响应电网频率负荷需求，维持电网频率稳定。但在电力新常态的背景下，传统调频策略的实际调频能力并不理想，需要改进以满足新的需要。

现有火电机组一次调频控制技术中，仅根据电网频率偏差或汽机转速偏差计算得到一次调频负荷指令，并对机组负荷指令和汽机负荷控制输出进行反向闭锁，并未考虑机组一次调频动作前负荷控制偏差和一次调频考核功率基准对火电机组调频响应性能的影响，且在负荷指令和汽机控制输出闭锁中并未考虑闭锁对机组运行安全性和AGC考核的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法，其特征在于，该方法在火电机组参与电网AGC和一次调频过程中，利用电网频率偏差或转速偏差信号计算一次调频负荷指令，并根据一次调频触发前的负荷控制偏差和调频功率基准对一次调频负荷指令进行补充；同时，通过负荷指令、汽机控制输出、DEH前馈、除氧器调阀、减温水调阀控制指令的反向闭锁，实现一次调频优先控制，并根据主汽压力控制偏差、除氧器水位控制偏差、汽温控制偏差、调频时间信号对上述闭锁进行复位。

优选地，所述的利用电网频率偏差信号计算一次调频负荷指令具体为：

根据电网频差Δf或汽机转速偏差Δn信号实时计算一次调频负荷指令ΔP(Δf,t)，计算公式如下：

式中，Δf(t)为t时刻电网频率超过50±Δfsq的数值，频差Δf与汽机转速偏差Δn间转换关系为：Δf(t)＝Δn/60，δ为机组调差系数，MCR为机组额定功率，Δfsq为电网调频死区。

优选地，所述的Δfsq取0.033Hz。

优选地，若t时刻ΔP(Δf,t)≠0，而上一时刻(t-1时刻)ΔP(Δf,t-1)＝0，则计算t时刻机组负荷控制偏差ΔP和t时刻前n秒内的平均功率ΔP_avg偏差：

ΔP＝P_实际(t)-P_指令(t)

式中，n为一次调频考核功率基准的计算时间间隔，P_实际(t)为t时刻机组实际负荷值，P_指令(t)为t时刻机组调度指令负荷值。

优选地，所述的根据一次调频触发前的负荷控制偏差和调频功率基准对一次调频负荷指令进行补充具体为：

根据上述负荷控制偏差和一次调频考核功率基准对一次调频负荷指令进行补充，计算得到新的一次调频负荷指令ΔP'(Δf,t)：

优选地，将补偿后的一次调频负荷指令ΔP'(Δf,t)送至CCS侧负荷控制回路和调频响应回路，并根据ΔP'(Δf,t)方向对回路进行反向闭锁。

优选地，所述的CCS侧负荷控制回路和调频响应回路包括DEH侧一次调频前馈回路、除氧器调阀控制回路、给水可调旁路控制回路、过再热减温水调阀控制回路。

优选地，若低频加负荷ΔP'(Δf,t)＞0，则闭锁负荷指令减、闭锁负荷控制输出减、闭锁DEH侧一次调频前馈减、闭锁除氧器调阀开、闭锁给水可调旁路关、闭锁减温水调阀关；

所述的闭锁复位条件为满足以下任一情况：

(1)ΔP'(Δf,t)≤0；

(2)一次调频持续时间超过考核时间；

(3)相关参数控制偏差超过安全限制，其中相关参数包括主汽压力低、除氧器水位低、省煤器出口给水过冷度低、汽温偏低。

优选地，若高频减负荷ΔP'(Δf,t)＜0，则闭锁负荷指令增、闭锁负荷控制输出增、闭锁DEH侧一次调频前馈增、闭锁除氧器调阀关、闭锁给水可调旁路开、闭锁减温水调阀开；

其中闭锁复位条件为满足以下任一情况：

(1)ΔP'(Δf,t)≥0；

(2)一次调频持续时间超过考核时间；

(3)相关参数控制偏差超过安全限制，其中相关参数包括主汽压力高、除氧器水位高、汽温偏高。

与现有技术相比，本发明在火电机组参与电网AGC和一次调频过程中，利用电网频率偏差或转速偏差信号计算一次调频负荷指令，并根据一次调频触发前的负荷控制偏差和调频功率基准对一次调频负荷指令进行补充，提高一次调频负荷控制准确性；同时，通过负荷指令、汽机控制输出、DEH前馈、除氧器调阀、减温水调阀等控制指令的反向闭锁，实现一次调频优先控制，并根据主汽压力控制偏差等、除氧器水位控制偏差、汽温控制偏差、调频时间等信号对上述闭锁进行复位，在提高火电机组一次调频响应性能同时，减少一次调频对机组安全稳定运行影响。

附图说明

图1为本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明控制方法的具体过程如下：

1)根据电网频差Δf或汽机转速偏差Δn信号实时计算一次调频负荷指令ΔP(Δf,t)，计算公式如下：

式中，Δf(t)为t时刻电网频率超过50±Δfsq的数值，δ为机组调差系数，MCR为机组额定功率；Δfsq为电网调频死区，一般火电机组为0.033Hz。

2)如t时刻ΔP(Δf,t)≠0，而上一时刻(t-1时刻)ΔP(Δf,t-1)＝0，则计算t时刻机组负荷控制偏差ΔP和t时刻前n秒内的平均功率ΔP_avg偏差：

ΔP＝P_实际(t)-P_指令(t)

式中，n为一次调频考核功率基准的计算时间间隔。

3)根据上述负荷控制偏差和一次调频考核功率基准对一次调频负荷指令进行补充，计算得到新的一次调频负荷指令ΔP'(Δf,t)：

4)将补偿后的一次调频负荷指令ΔP'(Δf,t)送至CCS侧负荷控制回路和调频响应回路(包含但不限于：DEH侧一次调频前馈回路、除氧器调阀控制回路、给水可调旁路控制回路、过再热减温水调阀控制回路等)，并根据ΔP'(Δf,t)方向对上述控制量进行反向闭锁：

如低频加负荷(ΔP'(Δf,t)＞0)，则闭锁负荷指令减、闭锁负荷控制输出减、闭锁DEH侧一次调频前馈减、闭锁除氧器调阀开、闭锁给水可调旁路关、闭锁减温水调阀关；闭锁复位条件为：

(1)ΔP'(Δf,t)≤0；

(2)一次调频持续时间超过考核时间；

(3)相关参数控制偏差超过安全限制(主汽压力低、除氧器水位低、省煤器出口给水过冷度低、汽温偏低等)。

如高频减负荷(ΔP'(Δf,t)＜0)，则闭锁负荷指令增、闭锁负荷控制输出增、闭锁DEH侧一次调频前馈增、闭锁除氧器调阀关、闭锁给水可调旁路开、闭锁减温水调阀开；闭锁复位条件为：

(1)ΔP'(Δf,t)≥0；

(2)一次调频持续时间超过考核时间；

(3)相关参数控制偏差超过安全限制(主汽压力高、除氧器水位高、汽温偏高等)

具体实施例

某630MW超临界燃煤火电机组参与电网一次调频控制实施：

1)根据电网频差Δf或汽机转速偏差Δn信号实时计算一次调频负荷指令ΔP(Δf,t)，计算公式如下：

式中，Δf(t)为t时刻电网频率超过50±0.033Hz的数值，δ为机组调差系数5％，MCR为机组额定功率630MW。

2)如t时刻ΔP(Δf,t)≠0，而上一时刻(t-1时刻)ΔP(Δf,t-1)＝0，则计算t时刻机组负荷控制偏差ΔP和t时刻前n秒内的平均功率ΔP_avg偏差：

ΔP＝P_实际(t)-P_指令(t)

式中，n为一次调频考核功率基准的计算时间间隔，根据《华东区域发电厂并网运行管理实施细则》该时间间隔为10秒。

3)根据上述负荷控制偏差和一次调频考核功率基准对一次调频负荷指令进行补充，计算得到新的一次调频负荷指令ΔP'(Δf,t)：

4)将补偿后的一次调频负荷指令ΔP'(Δf,t)送至CCS侧负荷控制回路和DEH调频前馈回路(该机组采用CCS+DEH调频控制方式)，并根据ΔP'(Δf,t)方向对上述控制量进行反向闭锁：

如低频加负荷(ΔP'(Δf,t)＞0)，则闭锁负荷指令减、闭锁负荷控制输出减、闭锁DEH侧一次调频前馈减；闭锁复位条件为：

1)ΔP'(Δf,t)≤0；

2)一次调频持续时间超过60秒(华东电网一次调频考核时间)；

3)主汽压力低于压力设定值1.2MPa

如高频减负荷(ΔP'(Δf,t)＜0)，则闭锁负荷指令增、闭锁负荷控制输出增、闭锁DEH侧一次调频前馈增；闭锁复位条件为：

1)ΔP'(Δf,t)≥0；

2)一次调频持续时间超过60秒；

3)主汽压力高于压力设定值1.2MPa。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法，其特征在于，该方法在火电机组参与电网AGC和一次调频过程中，利用电网频率偏差或转速偏差信号计算一次调频负荷指令，并根据一次调频触发前的负荷控制偏差和调频功率基准对一次调频负荷指令进行补充；同时，通过负荷指令、汽机控制输出、DEH前馈、除氧器调阀、减温水调阀控制指令的反向闭锁，实现一次调频优先控制，并根据主汽压力控制偏差、除氧器水位控制偏差、汽温控制偏差、调频时间信号对上述闭锁进行复位，其中AGC为自动发电控制；

所述的利用电网频率偏差信号计算一次调频负荷指令具体为：

根据电网频差Δf或汽机转速偏差Δn信号实时计算一次调频负荷指令ΔP(Δf,t)，计算公式如下：

式中，Δf(t)为t时刻电网频率超过50±Δfsq的数值，频差Δf与汽机转速偏差Δn间转换关系为：Δf(t)＝Δn/60，δ为机组调差系数，MCR为机组额定功率，Δfsq为电网调频死区；

若t时刻ΔP(Δf,t)≠0，而上一时刻ΔP(Δf,t-1)＝0，其中上一时刻为t-1时刻，则计算t时刻机组负荷控制偏差ΔP和t时刻前n秒内的平均功率ΔP_avg偏差：

ΔP＝P_实际(t)-P_指令(t)

式中，n为一次调频考核功率基准的计算时间间隔，P_实际(t)为t时刻机组实际负荷值，P_指令(t)为t时刻机组调度指令负荷值；

所述的根据一次调频触发前的负荷控制偏差和调频功率基准对一次调频负荷指令进行补充具体为：

根据上述负荷控制偏差和一次调频功率基准对一次调频负荷指令进行补充，计算得到新的一次调频负荷指令ΔP'(Δf,t)：

2.根据权利要求1所述的一种基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法，其特征在于，所述的Δfsq取0.033Hz。

3.根据权利要求1所述的一种基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法，其特征在于，将补偿后的一次调频负荷指令ΔP'(Δf,t)送至CCS侧负荷控制回路和调频响应回路，并根据ΔP'(Δf,t)方向对回路进行反向闭锁。

4.根据权利要求3所述的一种基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法，其特征在于，所述的CCS侧负荷控制回路和调频响应回路包括DEH侧一次调频前馈回路、除氧器调阀控制回路、给水可调旁路控制回路、过再热减温水调阀控制回路。

5.根据权利要求3所述的一种基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法，其特征在于，若低频加负荷ΔP'(Δf,t)＞0，则闭锁负荷指令减、闭锁负荷控制输出减、闭锁DEH侧一次调频前馈减、闭锁除氧器调阀开、闭锁给水可调旁路关、闭锁减温水调阀关；

闭锁复位条件为满足以下任一情况：

(1)ΔP'(Δf,t)≤0；

(2)一次调频持续时间超过考核时间；

(3)相关参数控制偏差超过安全限制，其中相关参数包括主汽压力低、除氧器水位低、省煤器出口给水过冷度低、汽温偏低。

6.根据权利要求3所述的一种基于调频负荷指令补偿的火电机组一次调频控制方法，其特征在于，若高频减负荷ΔP'(Δf,t)＜0，则闭锁负荷指令增、闭锁负荷控制输出增、闭锁DEH侧一次调频前馈增、闭锁除氧器调阀关、闭锁给水可调旁路开、闭锁减温水调阀开；

其中闭锁复位条件为满足以下任一情况：

(1)ΔP'(Δf,t)≥0；

(2)一次调频持续时间超过考核时间；

(3)相关参数控制偏差超过安全限制，其中相关参数包括主汽压力高、除氧器水位高、汽温偏高。

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