CN111399448B - 一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法，属于燃煤机组自动控制技术领域，可用于燃煤机组实际运行过程中的一次调频自动控制。通过增加一次调频负荷拉回控制逻辑，采用闭环控制方式，动态实时修正主汽压力设定值，可有效避免汽机跟随方式下对一次调频的反调，确保在该方式下机组的一次调频性能同样具备快速性和精确性，满足电网考核要求。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤机组自动控制技术领域，尤其是一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法。
背景技术
近年来随着新能源电力和风电的大规模接入，网源结构越来越复杂。为了保证电网安全，各区域电网相继出台了“两个细则”，明确要求上网燃煤机组必须具备一次调频功能，并对机组一次调频性能进行严格考核。另外，出于环保考核的压力，为了增加新能源电力的接入能力，各区域电网鼓励燃煤机组具备深度调峰的能力，同时加大深度调峰的补偿力度，促使各大发电集团全面开展燃煤机组灵活性运行改造。常规的一次调频功能是在协调控制系统基础上实现的，即机组运行在协调控制方式，锅炉主控通过增减燃料量保持主汽压力稳定，汽机主控通过调节汽轮机高调门开度跟踪机组负荷指令。当网频波动超过死区时，一方面通过网频折算成功率指令叠加到负荷指令设定值上，保证一次调频动作的调整精度；另一方面则通过网频折算成汽轮机高调门开度增量叠加到综合阀位指令上，保证一次调频动作的快速性。然而，机组进入深度调峰工况时，风机、磨煤机、给水泵等重要辅机多工作在临界状态，锅炉主控往往不具备投入自动调节的条件。为了保证机组运行安全，燃煤机组多运行在汽机跟随方式，即汽机主控通过调节汽轮机高调门开度快速保持主汽压力稳定。另外，电网以火电为主，目前大部分300MW以上燃煤机组均投入协调控制系统，具备完善的一次调频功能，仍有部分300MW以下机组由于锅炉侧掺烧大量混合煤气、煤泥、煤矸石，燃料成分复杂及波动大，机组通常在汽机跟随方式下运行。电网对于一次调频性能的考核并不区分机组运行的方式，且要求并网后即进行一次调频考核，因此，研究设计汽机跟随方式下燃煤机组一次调频的控制方法具有特别重要的意义。
协调方式下，汽轮机高调门同时完成机组负荷和一次调频的调节功能，其调节方向是一致的，而汽机跟随方式下，由于汽轮机高调门需要维持主汽压力稳定，其调节方向与完成一次调频动作的调节方向不一致，对一次调频造成反调，这是汽机跟随方式下一次调频性能不佳的根本原因。近些年众多研究机构和电厂对一次调频控制方法的分析研究主要集中在常规的协调控制方式下，汽机跟随方式下的一次调频控制方法鲜有报道。中国专利《火电机组压控阀控方式一次调频主汽压力自适应优化方法》（申请号CN201510608556.3），首先根据各段主汽压力变化量与负荷变化量之间的关系,计算压控方式的主汽压力一次调频量；然后根据各压力段负荷变化量与综合阀位开度变化量的关系,确定阀控方式的综合阀位开度一次调频量；最后将主汽压力一次调频量、综合阀位开度一次调频量引入到压控阀控中，实现一次调频功能的主汽压力自适应控制。该控制方法通过试验得到不同主汽压力工况下压力变化量与负荷变化量的对应关系，对主汽压力设定值进行了修正，避免压控方式下对一次调频的反调，但这种修正是试验工况下取得的静态粗略修正，属于一种前馈式的开环控制，在一定程度上可以避免压控方式下一次调频的反调，但仍无法达到协调方式下一次调频的控制精度。且在实际投入使用时，实际工况不一定与试验工况相同，使得试验得到的静态参数与实际控制存在一定的偏差。因此有必要对汽机跟随方式下燃煤机组一次调频的控制方法进行深入研究，确保在该方式下机组的一次调频性能同样具备快速性和精确性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法，采用闭环控制方式，根据网频偏差动态实时修正主汽压力设定值，有效避免汽机跟随方式下对一次调频的反调，确保在该方式下机组的一次调频性能同样具备快速性和精确性，满足电网考核要求。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法，其特征是，包括以下步骤：
第一步：在燃煤机组分散控制系统DCS的控制逻辑组态中增加一次调频负荷拉回控制逻辑，用于计算一次调频压力设定值修正量Pf；
第二步：在燃煤机组分散控制系统DCS的控制逻辑汽机跟随控制回路组态中增加一次调频压力设定值修正量控制回路接口，并将一次调频负荷拉回控制逻辑的输出引入到此回路接口中；
第三步：控制系统投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果。
进一步的，所述一次调频压力设定值修正量Pf由PID闭环控制器计算得出；设定值为一次调频动作开始时的机组实际负荷瞬时值MWact与一次调频负荷增量指令MWf之和，被调量过程值为机组实际负荷MW；出于安全考虑，计算输出经过PID控制器内部限幅后输出Pf，且Pf的投入条件为主汽压力偏差超过死区，其中上、下限幅值及主汽压力偏差死区可根据机组实际需要设定。
进一步的，所述用于计算一次调频压力设定值修正量Pf的一次调频负荷拉回控制逻辑中，机组实际负荷MW，一次调频负荷增量指令MWf，主蒸汽压力偏差等输入信号均可直接从机组分散控制系统DCS实时数据库中读取；PID闭环控制器采用正作用，其参数可根据实时曲线在线整定，整定的原则是通过现有机组分散控制系统DCS一次调频控制系统，保证机组在运行过程中满足一次调频性能要求。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
（1）不需要进行大量的静态试验，采用闭环控制方式，动态实时修正主汽压力设定值，可有效避免汽机跟随方式下对一次调频的反调，确保在该方式下机组的一次调频性能同样具备快速性和精确性，满足电网考核要求。
（2）可有效降低运行人员的劳动强度，且控制效果不依赖于运行人员的技术水平。
（3）实时性好，现场调试过程简单，便于工程实现。
附图说明
图1是本发明实施例的工作流程框图。
图2是本发明实施例的一次调频负荷拉回控制逻辑图。
图3是本发明实施例的典型一次调频动作响应曲线图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中，一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法，包括以下步骤：
第一步：在燃煤机组分散控制系统DCS的控制逻辑组态中增加一次调频负荷拉回控制逻辑，用于计算一次调频压力设定值修正量Pf；
第二步：在燃煤机组分散控制系统DCS的控制逻辑汽机跟随控制回路组态中增加一次调频压力设定值修正量控制回路接口，并将一次调频负荷拉回控制逻辑的输出引入到此回路接口中；
第三步：控制系统投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果。
本发明采用闭环控制方式，增加一次调频负荷拉回控制逻辑，根据网频偏差动态实时修正汽机主控中汽机跟随控制回路的主汽压力设定值，有效避免汽机跟随方式下对一次调频的反调，确保在该方式下机组的一次调频性能同样具备快速性和精确性，满足电网考核要求。
本发明算法逻辑图，即本发明实施例的一次调频负荷拉回控制逻辑图，如图2所示。其中一次调频压力设定值修正量Pf由PID闭环控制器计算得出；设定值为一次调频动作开始时的机组实际负荷瞬时值MWact与一次调频负荷增量指令MWf之和，被调量过程值为机组实际负荷MW；出于安全考虑，计算输出经过PID控制器内部限幅后输出Pf，且Pf的投入条件为主汽压力偏差超过死区，其中上、下限幅值及主汽压力偏差死区可根据机组实际需要设定。图2中，用于计算一次调频压力设定值修正量Pf的一次调频负荷拉回控制逻辑中，机组实际负荷MW，一次调频负荷增量指令MWf，主蒸汽压力偏差等输入信号均可直接从机组分散控制系统DCS实时数据库中读取；PID闭环控制器采用正作用，其参数可根据实时曲线在线整定，整定的原则是通过现有机组分散控制系统DCS一次调频控制系统，保证机组在运行过程中满足一次调频性能要求。
下面以某300MW亚临界燃煤机组为例，介绍算法参数整定结果。
机组概况：该300MW亚临界燃煤机组，DCS采用华电南自的TCS-3000分散控制系统，整套系统包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）等各项控制功能；汽轮机数字电液调节系统（DEH）、小汽轮机数字电液调节系统（MEH）都采用美国艾默生的OVATION控制系统。
一次调频压力设定值修正量Pf由PID闭环控制器计算得出，由于主汽压力偏差较小时，汽机主控对一次调频的反调作用较小，因此投入条件主汽压力偏差死区设置为[-0.2MPa, +0.2MPa]。修正量上、下限幅值设定为±0.5MPa。机组实际负荷MW，一次调频负荷增量指令MWf，主蒸汽压力偏差等输入信号由DCS实时数据库中读取，PID闭环控制器采用正作用比例、积分控制律。完成一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法控制回路逻辑组态，将系统投入实际运行，根据机组运行曲线，反复在线整定PID控制器参数，保证机组运行在汽机跟随方式下满足一次调频要求。现场调试过程简单，便于工程实现。
由图3可见，由于对主汽压力设定值进行了修正，一次调频动作过程中汽机主控未出现反调，机组实际负荷有效跟踪调频负荷指令，一次调频动作响应快速准确。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法，其特征是，包括以下步骤：
第一步：在燃煤机组分散控制系统DCS的控制逻辑组态中增加一次调频负荷拉回控制逻辑，用于计算一次调频压力设定值修正量Pf；
第二步：在燃煤机组分散控制系统DCS的控制逻辑汽机跟随控制回路组态中增加一次调频压力设定值修正量控制回路接口，并将一次调频负荷拉回控制逻辑的输出引入到此回路接口中；
第三步：控制系统投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果；
所述一次调频压力设定值修正量Pf由PID闭环控制器计算得出；设定值为一次调频动作开始时的机组实际负荷瞬时值MWact与一次调频负荷增量指令MWf之和，被调量过程值为机组实际负荷MW；出于安全考虑，计算输出经过PID控制器内部限幅后输出Pf，且Pf的投入条件为主汽压力偏差超过死区，其中上、下限幅值及主汽压力偏差死区根据机组实际需要设定；
所述用于计算一次调频压力设定值修正量Pf的一次调频负荷拉回控制逻辑中，机组实际负荷MW，一次调频负荷增量指令MWf，输入信号均直接从机组分散控制系统DCS实时数据库中读取；PID闭环控制器采用正作用，其参数根据实时曲线在线整定，整定的原则是通过现有机组分散控制系统DCS一次调频控制系统，保证机组在运行过程中满足一次调频性能要求。
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