CN111193275B - 一种发电机组提高一次调频动作效果的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，该方法是对机组功率指令的优化处理，采用①原机组功率指令、②一次调频动作开始时的原机组功率指令、③一次调频动作开始时的机组实发功率、④优化处理后的新机组功率指令当前返回值中的一个或多个进行判断，产生新的机组功率指令。与现有技术相比，本发明的逻辑结构简单，易于实施在DCS、DEH、PLC、工业控制计算机等具有逻辑计算功能的各种智能控制设备上，适应面广。

Description

一种发电机组提高一次调频动作效果的方法

技术领域

本发明涉及一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，属于发电机组功率控制领域。

背景技术

发电机组按电网调度机构下发的AGC(自动发电控制)指令调节机组功率，达到电网内发电机组出力与用电负荷平衡，电网频率稳定。对火电机组来说，改变机组功率是通过机炉协调控制系统和汽机DEH系统调节汽轮机进汽调门，水电机组是水轮机的进水导叶，燃机一般是燃气轮机的燃料调节阀。

当电网的频率偏差超出控制死区，产生一次调频动作，发电机组按一次调频指令要求快速增减机组功率，维持电网频率稳定。某发电机组电网频率偏差与一次调频指令的函数关系如图1所示。

图2所示，是某发电机组接收AGC指令，经过机组变负荷速率限制，叠加一次调频指令后调节机组功率的流程简图。

通过图2示例流程可以看出，机组功率指令叠加一次调频指令得到机前功率指令，机组控制系统是按照机前功率指令调整机组实发功率。

AGC指令变化会引起机组功率指令的变化，在一次调频动作期间，如果机组功率指令变动方向与一次调频指令要求相反，会使由这两个指令叠加得到的机前功率指令不充分反映出其中一次调频指令的需求，结果发电机组一次调频动作的实际动作电量会减少，动作方向也可能被判定为不正确。

同样，偏离机组功率指令的机组实发功率，偏离方向与将发生的一次调频指令要求相同，在发电机组控制系统调节作用下，也会使发电机组一次调频动作的实际动作电量减少，动作方向可能被判定为不正确。

发明内容

本发明就是消除上述情况的不利影响，提出了一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，通过对原机组功率指令进行优化处理，保证发电机组一次调频动作的正确方向和动作电量。

本发明的目的是这样实现的，一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，该方法是对机组功率指令的优化处理，其特征是：

(1)当一次调频动作是增负荷调节时，对这些信号：①原机组功率指令、②一次调频动作开始时的原机组功率指令、③一次调频动作开始时的机组实发功率、④优化处理后的新机组功率指令当前返回值中的一个或多个，取得它们中的最大值，做为新的机组功率指令；

(2)当一次调频动作是减负荷调节时，对这些信号：①原机组功率指令、②一次调频动作开始时的原机组功率指令、③一次调频动作开始时的机组实发功率、④优化处理后的新机组功率指令当前返回值中的一个或多个，取得它们中的最小值，做为新的机组功率指令。

所述原机组功率指令是已经过负荷速率限制环节后的原机组功率指令。

所述一次调频动作开始时的原机组功率指令，是使用如下逻辑切换功能处理：

(1)原机组功率指令是逻辑切换功能的输入；

(2)当一次调频不动作时，输出为输入，就是原机组功率指令；

(3)当一次调频动作时，输出为当前输出值；

在一次调频动作期间，得到的输出就是一次调频动作开始时的原机组功率指令，并保持。

所述述一次调频动作开始时的机组实发功率，是使用如下逻辑切换功能处理：

(1)机组实发功率是逻辑切换功能的输入；

(2)当一次调频不动作时，输出为输入，就是机组实发功率；

(3)当一次调频动作时，输出为当前输出值；

在一次调频动作期间，得到的输出就是一次调频动作开始时的机组实发功率，并保持。

当一次调频不动作时，对机组功率指令不做处理，新的机组功率指令就是原机组功率指令。

将原机组功率指令引出，进行优化处理后产生的新机组功率指令，取代原机组功率指令进行后续的机组控制系统调节过程。

本发明科学合理，通过本发明提供的一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，本发明方法采用了以下几种基本逻辑的作用和思路：

1、比较原变量与下限数值，然后取其中大值，逻辑以功能块图表示如图3。新变量将跟随原变量变化，但不会低于下限数值。

同样对应的可设置上限数值，比较然后取小值输出，新变量将跟随原变量变化，但不会高于上限数值。

在本发明中，引入一次调频动作开始时的机组功率指令、一次调频动作开始时的机组实发功率，就是为了用于设置限制机组功率指令变化的上、下限数值。

2、比较原变量与返回的当前新变量，然后取其中大值输出，逻辑以功能块图表示如图4。该处理过程中新变量跟随原变量做不低于历史数值的改变，实现了新变量只增加不减少的效果。

同样对应的有比较然后取小值输出，新变量将跟随原变量做不高于历史数值的改变，实现了新变量只减少不增加的效果。

在本发明中，取新机组功率指令当前返回值参与比较，就是利用此判断逻辑的作用。

3、当要求保持时，输出为返回的当前新变量值，新变量实现保持的效果；当不要求保持时，输出的新变量为输入的原变量。此判断逻辑的功能块图如图5。

在本发明中，可以利用此逻辑原理取得一次调频动作开始时的机组功率指令和机组实发功率，并在整个一次调频动作期间一直保持该数值。

在本发明中，对机组功率指令优化处理时，使用了以下信号的组合：

①原机组功率指令、②一次调频动作开始时的原机组功率指令、③一次调频动作开始时的机组实发功率、④优化处理后的新机组功率指令当前返回值。

以一次调频动作增负荷调节时为例，说明部分信号组合实现的作用，如下：

1、单独取②一次调频动作开始时的原机组功率指令，一个信号的最大值是这个信号自身，相当于在一次调频期间，新的机组功率指令会保持在一次调频动作开始时的值，直至一次调频过程结束。这样发电机组不会发生因机组功率指令下降，导致发电机组调减负荷，造成一次调频动作效果不足的现象。

2、单独取③一次调频动作开始时的机组实发功率。在许多省份、地区的一次调频管理规定是以一次调频动作开始时刻的机组实发功率做为基础参考值计算整个一次调频动作期间的增发电量，由于发电机组功率波动的情况，在实发功率高于机组功率指令时，取③一次调频动作开始时的机组实发功率做为新的机组指令，不会发生一次调频动作开始时发电机组调减负荷的现象。

3、同时取②③信号，相对于上面2中单独取③信号，具有了以当前机组实发功率作为基准调节的优点，又避免了当时实发功率低于机组功率指令，发电机组会调减负荷的现象。

4、在②③信号组合的基础上，再增加①原机组功率指令，在这种情况下，相当于②③信号组合提供了一个下限数值，新的机组功率指令在此数值之上变化。优点是屏蔽掉了与一次调频作用相反的机组功率指令，当在一段时间之后AGC指令开始体现电网调度二次调频增负荷调节作用时，新的机组功率指令也能及时遵循二次调频作用的要求。

5、在①信号加上②③信号组合的这种组合中，再增加④优化处理后的新机组功率指令当前返回值，新的机组功率指令将有上面1、2、3、4点所述组合的部分特点，也同时又具有只增加不减少的特点，满足发电机组一次调频动作期间多发电量的要求。

对以图2示例的某发电机组功率调节流程，采用本发明方法后的流程简图如图6。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、现有技术的思路是在机组功率指令反向变化时，输出保持不变。但是如果在一次调频动作过程中，在机组功率指令先反向变化，再小幅同向波动，虽然机组功率指令总体变动仍是反向的情形，但是输出值不能做到保持不变。本发明使用了取最大(小)值的思路，输出值能不受影响、能保持不变，避免了现有技术的缺陷。

2、当机组功率偏差方向与将发生的一次调频指令要求同向，由于机组控制系统对功率的调节作用，将会减弱发电机组一次调频效果，本发明加入一次调频动作开始时的机组实发功率信号，具有了针对此现象的解决能力，保证发电机组一次调频动作效果。

3、本发明中新的机组功率指令能随反映二次调频作用的AGC指令变化，有利于电网避免频率振荡，缩短电网在一次调频动作后的处理过程，维护电网安全、稳定。

4、本发明的逻辑结构简单，易于实施在DCS、DEH、PLC、工业控制计算机等具有逻辑计算功能的各种智能控制设备上，适应面广。

综上，通过本发明，本发明公开了一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，该方法是对机组功率指令的优化处理，采用①原机组功率指令、②一次调频动作开始时的原机组功率指令、③一次调频动作开始时的机组实发功率、④优化处理后的新机组功率指令当前返回值中的一个或多个进行判断，产生新的机组功率指令。与现有技术相比，易于实施在DCS、DEH、PLC、工业控制计算机等具有逻辑计算功能的各种智能控制设备上，适应面广。

附图说明

图1为某发电机组电网频率偏差与一次调频指令的函数关系图。

图2为某发电机组接收AGC指令经过机组变负荷速率限制，叠加一次调频指令后调节机组功率的流程简图。

图3为比较原变量与下限数值，然后取其中大值的功能块图。

图4为比较原变量与返回的当前新变量，然后取其中大值输出的功能块图。

图5为当要求保持时，输出为返回的当前新变量值，新变量实现保持的效果；当不要求保持时，输出的新变量为输入的原变量，此逻辑的功能块图。

图6为是以图2示例，采用本发明方法后的流程简图。

图7为实施例1中原控制功能块图中需修改的局部。

图8为实施例1中新设计的控制功能块图。

图9为实施例2中修改后，某发电机组产生机前功率指令的控制功能块图。

图10为实施例2中，所具体设计和修改的控制功能块图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的基本思想是对原机组功率指令进行优化处理，产生新的合适值，提高发电机组一次调频动作效果。

实施例1：

某发电机组控制系统采用西屋公司Ovation DCS，实施本发明时需在原控制功能块图局部的A、B、C、D处修改，如图7，原功能块图A、B处相连，本次修改对A、B连接断开，对B处取出的原机组功率指令进行处理，处理结果返回A处，另在图中C处取出一次调频指令、D处取出机组实发功率。

依照本发明，设计控制功能块如图8。由于计算机可能有数值存储和运算中产生微小偏差的情况，以及为避免控制逻辑块扫描次序的影响，图中低值判断模块

中LOSP参数设置为-0.1，高值判断模块

中HISP参数设置为0.1。

另外，可以对图8中高选模块

和低选模块

中的对应输入的Gain和Bias参数设置特殊值，在选择时屏蔽掉不需要的信号输入，起到调整信号组合的作用，实现不同的优化效果。

实施例2

某发电机组采用FOXBORO I/A系列DCS，对原机组功率指令进行优化处理后的控制功能块图如图9所示，原控制功能块图中A、B处直接相连，新增加的修改云线内部分是依据本发明所设计的控制功能块组合及连接。

采用本发明①③④信号组合的方法，具体控制功能块设计和修改如图10，其中FT是一次调频指令，来源于另外的控制功能块图FD-2；NT是机组实时功率，来源于另外的控制功能块图FD-2；高低报警块

中高低限值分别是0.1、-0.1。

在本发明方法的实施中，采用了幅值限制功能块

和

实现本发明方法中要求的取信号最小值和最大值；也使用了两次比选来取得多个信号的最大或最小值。

上述实施例1、实施例2虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，根据本发明的方法，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，该方法是对机组功率指令的优化处理，其特征是：

（1）当一次调频动作是增负荷调节时，对这些信号：①原机组功率指令、②一次调频动作开始时的原机组功率指令、③一次调频动作开始时的机组实发功率、④新的机组功率指令中的一个或多个信号的组合，其中信号④新的机组功率指令为优化处理后所得的新的机组功率指令的当前返回值，当是取一个信号的组合时,该信号即是新的机组功率指令；当是取两个以上信号的组合时，则取期间最大信号做为新的机组功率指令；

（2）当一次调频动作是减负荷调节时，对这些信号：①原机组功率指令、②一次调频动作开始时的原机组功率指令、③一次调频动作开始时的机组实发功率、④新的机组功率指令中的一个或多个信号的组合，其中信号④新的机组功率指令为优化处理后所得的新的机组功率指令的当前返回值，当是取一个信号的组合时，该信号即是新的机组功率指令；当是取两个以上信号的组合时，则取期间最小信号做为新的机组功率指令；

以上处理方法不包括当（1）（2）中都是仅取信号①原机组功率指令组合的情况。

2.根据权利要求1所述的一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，其特征是：所述原机组功率指令是已经过负荷速率限制环节后的原机组功率指令。

3.根据权利要求1所述的一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，其特征是：所述一次调频动作开始时的原机组功率指令，是使用如下逻辑切换功能处理：

（1）原机组功率指令是逻辑切换功能的输入；

（2）当一次调频不动作时，输出为输入，就是原机组功率指令；

（3）当一次调频动作时，输出为当前输出值；

在一次调频动作期间，得到的输出就是一次调频动作开始时的原机组功率指令，并保持。

4.根据权利要求1所述的一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，其特征是：

所述一次调频动作开始时的机组实发功率，是使用如下逻辑切换功能处理：

（1）机组实发功率是逻辑切换功能的输入；

（2）当一次调频不动作时，输出为输入，就是机组实发功率；

（3）当一次调频动作时，输出为当前输出值；

在一次调频动作期间，得到的输出就是一次调频动作开始时的机组实发功率，并保持。

5.根据权利要求1所述的一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，其特征是：

当一次调频不动作时，对机组功率指令不做处理，新的机组功率指令就是原机组功率指令。

6.根据权利要求1所述的一种发电机组提高一次调频动作效果的方法，其特征是：

将原机组功率指令引出，进行优化处理后产生的新机组功率指令，取代原机组功率指令进行后续的机组控制系统调节过程。

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