CN111654217A - 基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，具体包括：选取异步发电机A、B、C三相电流进入模拟量筛选模块，选取合适电流信号作为控制系统的实测电流信号值；实时测量异步发电机定子线圈温度值；将电流基准值与异步发电机的定子线圈温度值、实测电流信号值送入PID控制器进行比例积分运算；PID控制器调节运算的结果，通过手自动模拟量控制器T1、切换模块T2，以及速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀进行进气量的调节。本发明通过以发电机电流为控制对象，解决了并网母线电压波动时异步发电机过电流运行以及蒸汽母管压力快速变化导致机组过负荷的现象，实现了异步汽轮发电机组安全稳定运行。

Description

基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法
技术领域
本发明涉及火力发电节能利用及热工控制技术领域，特别是一种热网首站异步发电机组有功功率的控制方法。
背景技术
火力发电作为我国电力结构中最主要的发电形式，是全国最大的煤耗用户之一，而随着我国大容量、高参数燃煤发电机组为城市供热主体的局面的不断形成，供热电厂成为了节能降耗的最大行业之一。为了充分利用供热抽汽存在的压损，采用背压汽轮机拖动异步发电机进行发电，即蒸汽首先通过背压式汽轮机拖动异步发电机做功，再利用背压机的低压排汽来满足用户热负荷的需要，可以合理梯级利用低位热能，提高供热蒸汽综合利用效率。
大型火力发电厂均采用同步发电机、汽轮发电机系统的负荷控制，常规方式是以发电机的有功功率为控制对象，采用闭环控制系统，实现机组负荷的稳定控制。从投资、运行操作、维护费用等角度考虑，小型发电机也多采用异步发电机。当厂发电机根据调度要求进相运行时，发电机出口机端电压降低，取自发电机出口的6kV厂用电母线电压随之降低，母线电压自额定6.3kV最大降低到5.9kV，使并网在6kV厂用电母线的异步发电机电压会随着本厂发电机机端电压变化而波动。当异步发电机满负荷运行时，若维持负荷不变，母线电线下降，发电机电流必然升高，造成异步发电机在满负荷状态运行时发电机过电流，线圈温度升高，绝缘老化，影响设备安全运行及使用寿命。同时由于两台异步发电机组为母管并列运行，当其中一台机组发生故障跳闸时，蒸汽母管压力会迅速升高，正常运行的异步发电机组因调节滞后造成发电机过负荷，甚至由于电流过大还会造成异步发电机损坏。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，通过以发电机电流为控制对象，解决并网母线电压波动时异步发电机过电流运行以及蒸汽母管压力快速变化导致机组过负荷的现象，实现异步汽轮发电机组安全稳定运行。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，所述控制方法基于实测电流进行异步发电机组有功功率的控制，具体包括以下步骤：
A.选取异步发电机A、B、C三相电流进入模拟量筛选模块，选取合适电流信号作为控制系统的实测电流信号值；实时测量异步发电机定子线圈温度值；
B.将电流基准值与异步发电机的定子线圈温度值、实测电流信号值送入PID控制器进行比例积分运算；PID控制器调节运算的结果，通过手自动模拟量控制器T1、切换模块T2，以及速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀进行进气量的调节。
上述一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，步骤A中异步发电机电流信号的选取方法为：三个电流信号都好且偏差不大，取三个电流信号的中值；有一个电流信号较差，取另外两个好电流信号的平均值；有两个电流信号较差，取另一个较好的电流信号。
上述一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，步骤B所述PID控制器的运算方法为：
B1.首先对异步发电机的实测电流信号值和电流基准值作比较，当实测电流信号值和电流基准值的偏差大于H1时，输出信号输入到或门OR1；同时将汽轮机跳闸信号输入到或门OR1；或门OR1输出信号接入MASTATION切手动MRE输入端，将发电机功率控制切换到手动状态；
B2.当实测电流信号值和电流基准值的偏差小于H1时，对异步发电机的实测电流信号值进行高低限判断；当实测电流信号值大于H4设定值，输出信号经过脉冲上升延时器TD_ON2后输入到或门OR2；当实测电流信号值小于H4且大于H3设定值，输出信号经过脉冲上升延时器TD_ON1后输入到或门OR2；对异步发电机线定子线圈温度值进行高低限判断，当定子线圈温度值大于H6设定值，输出信号经过脉冲上升延时器TD_ON3后输入到或门OR2；或门OR2输出信号和异步发电机并网信号共同输入到与门AND1模块，与门AND1模块输出信号接入RS触发器的置位端，RS触发器的输出信号分别接入到或门OR1、切换模块T2和速率限制模块V，通过或门OR1接入MASTATION的切手动MRE输入端，将发电机功率控制切换到手动状态，同时通过切换模块T2和速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀按照速率限制模块V设定速率A2降低到预设安全值A1；
B3.当实测电流信号值小于H3且大于H2设定值时，输出信号到或门OR3；对异步发电机线定子线圈温度值进行高低限判断，当定子线圈温度值小于H6且大于H5设定值时，输出信号到或门OR3；OR3的输出信号接入到MASTATION的闭锁增RAI接口，MASTATION输出信号接入到手自动模拟量控制器T1，控制汽轮机进汽阀门进行闭锁；
B4.当实测电流信号值小于L1设定值时，输出信号到与门AND2；当异步发电机定子线圈温度小于L2设定值时，输入信号到与门AND2；AND2的输出信号接入到RS触发器的复位端，RS触发器复位，控制汽轮机进汽调节阀经切换模块T2切换到正常状态。
上述一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，脉冲上升延时器TD_ON2的延迟时长小于脉冲上升延时器TD_ON1的延迟时长。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过以异步发电机电流为控制对象，通过判断异步发电机电流大小，在当异步发电机电流及发电机定子线圈温度达到设定报警值时，闭锁汽轮机调节阀继续开大；当异步发电机电流及发电机定子线圈温度达到预设的动作值时，汽轮机调节阀能够以设定的速率关小到安全位置，解决了并网母线电压波动时异步发电机超电流以及蒸汽母管压力快速变化导致发电机过负荷的现象，避免了异步发电机定子线圈超温、绝缘老化等问题的发生，可靠保障了异步发电机组的安全稳定运行。
附图说明
图1为实施例中异步发电机组简图；
图2为传统电厂汽轮机发电机组有功功率控制策略图；
图3为实施例中基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制策略图；
其中：1.一号背压汽轮机，2.一号异步发电机，3.一号背压汽轮机进汽调节阀，4.二号背压汽轮机，5.二号异步发电机，6.二号背压汽轮机进汽调节阀。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，所述控制方法基于实测电流进行异步发电机组有功功率的控制，本实施例中，异步发电机组的简图如图1所示，包括并列设置的一号异步发电机1和二号异步发电机4，两台异步发电机分别经背压汽轮机和汽轮机进汽调节阀连接供热抽气输出端，两台异步发电机的输出端分别并网至6kV厂用电的A、B段。在进行异步发电机组有功功率控制的过程中，各发电机组分别通过对汽轮机进汽调节阀进行独立控制来保证相应异步发电机组的安全稳定运行。
本发明所述的控制方法，其流程如图3所示，具体包括以下步骤。
A.选取异步发电机A、B、C三相电流进入模拟量筛选模块，选取合适电流信号作为控制系统的实测电流信号值；实时测量异步发电机定子线圈温度值。
异步发电机电流信号的选取方法为：三个电流信号都好且偏差不大，取三个电流信号的中值；有一个电流信号较差，取另外两个好电流信号的平均值；有两个电流信号较差，取另一个较好的电流信号。
B.将电流基准值与异步发电机的定子线圈温度值、实测电流信号值送入PID控制器进行比例积分运算；PID控制器调节运算的结果，通过手自动模拟量控制器T1、切换模块T2，以及速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀进行进气量的调节。
本步骤中，PID控制器的运算方法以及对汽轮机进汽调节阀的控制方法，具体如下。
B1.首先对异步发电机的实测电流信号值和电流基准值作比较，当实测电流信号值和电流基准值的偏差大于H1时，输出信号输入到或门OR1；同时将汽轮机跳闸信号输入到或门OR1；或门OR1输出信号接入MASTATION切手动MRE输入端，将发电机功率控制切换到手动状态。
在本实施例中，H1的设定值为50A，即当实测电流信号值和电流基准值的偏差大于50A时，即刻将发电机功率控制切换到手动状态，以避免工况发生进一步恶化；或者是当发电厂控制系统发出汽轮机跳闸信号时，同样将发电机功率控制切换到手动状态。
B2.当实测电流信号值和电流基准值的偏差小于H1时，对异步发电机的实测电流信号值进行高低限判断。当实测电流信号值大于H4设定值，输出信号经过脉冲上升延时器TD_ON2后输入到或门OR2；当实测电流信号值小于H4且大于H3设定值，输出信号经过脉冲上升延时器TD_ON1后输入到或门OR2；对异步发电机线定子线圈温度值进行高低限判断，当定子线圈温度值大于H6设定值，输出信号经过脉冲上升延时器TD_ON3后输入到或门OR2；或门OR2输出信号和异步发电机并网信号共同输入到与门AND1模块，与门AND1模块输出信号接入RS触发器的置位端，RS触发器的输出信号分别接入到或门OR1、切换模块T2和速率限制模块V，通过或门OR1接入MASTATION的切手动MRE输入端，将发电机功率控制切换到手动状态，同时通过切换模块T2和速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀按照速率限制模块V设定速率A2降低到预设安全值A1。
本发明中，由于H4设定值大于H3设定值，所以脉冲上升延时器TD_ON2的延迟时长小于脉冲上升延时器TD_ON1的延迟时长。
本实施例中，H4设定值为700A，脉冲上升延时器TD_ON2的延迟时间为3s；H3设定值为680A，脉冲上升延时器TD_ON1的延迟时间为120s；H6设定值为130℃，脉冲上升延时器TD_ON3的延迟时间为3s；预设安全值为30％。
也即，当实测电流信号值大于700A且发电机处于并网状态时，延迟3s后，将发电机功率控制切换到手动状态，同时通过切换模块T2和速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀按照速率限制模块V设定的速率A2降低到预设安全值A1。或者，当实测电流信号值大于680A且发电机处于并网状态时，延迟120s后，将发电机功率控制切换到手动状态，同时通过切换模块T2和速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀按照速率限制模块V设定的速率A2降低到预设安全值A1。或者，当定子线圈温度值大于130℃且发电机处于并网状态时，延迟3s后，将发电机功率控制切换到手动状态，同时通过切换模块T2和速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀按照速率限制模块V设定的速率A2降低到预设安全值A1。
B3.当实测电流信号值小于H3且大于H2设定值时，输出信号到或门OR3；对异步发电机线定子线圈温度值进行高低限判断，当定子线圈温度值小于H6且大于H5设定值时，输出信号到或门OR3；OR3的输出信号接入到MASTATION的闭锁增RAI接口，MASTATION输出信号接入到手自动模拟量控制器T1，控制汽轮机进汽阀门进行闭锁。
本实施例中，H2设定值为650A，H5设定值为110℃。即，当实测电流信号值小于680A且大于650A时，或者当定子线圈温度值小于130℃且大于110℃时，控制汽轮机进汽阀门进行闭锁。
B4.当实测电流信号值小于L1设定值时，输出信号到与门AND2；当异步发电机定子线圈温度小于L2设定值时，输入信号到与门AND2；AND2的输出信号接入到RS触发器的复位端，RS触发器复位，控制汽轮机进汽调节阀经切换模块T2切换到正常状态。
本发明中，L1设定值小于等于H2设定值，L2设定值小于等于H5设定值。也即，当实测电流信号值小于L1设定值、或者当异步发电机定子线圈温度小于L2设定值时，说明异步发电机工作正常，RS触发器复位，控制汽轮机进汽调节阀切换到正常状态运行即可。

Claims (4)

1.一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，其特征在于，所述控制方法基于实测电流进行异步发电机组有功功率的控制，具体包括以下步骤：
A.选取异步发电机A、B、C三相电流进入模拟量筛选模块，选取合适电流信号作为控制系统的实测电流信号值；实时测量异步发电机定子线圈温度值；
B.将电流基准值与异步发电机的定子线圈温度值、实测电流信号值送入PID控制器进行比例积分运算；PID控制器调节运算的结果，通过手自动模拟量控制器T1、切换模块T2，以及速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀进行进气量的调节。
2.根据权利要求1所述的一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，其特征在于，步骤A中异步发电机电流信号的选取方法为：三个电流信号都好且偏差不大，取三个电流信号的中值；有一个电流信号较差，取另外两个好电流信号的平均值；有两个电流信号较差，取另一个较好的电流信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，其特征在于，步骤B所述PID控制器的运算方法为：
B1.首先对异步发电机的实测电流信号值和电流基准值作比较，当实测电流信号值和电流基准值的偏差大于H1时，输出信号输入到或门OR1；同时将汽轮机跳闸信号输入到或门OR1；或门OR1输出信号接入MASTATION切手动MRE输入端，将发电机功率控制切换到手动状态；
B2.当实测电流信号值和电流基准值的偏差小于H1时，对异步发电机的实测电流信号值进行高低限判断；当实测电流信号值大于H4设定值，输出信号经过脉冲上升延时器TD_ON2后输入到或门OR2；当实测电流信号值小于H4且大于H3设定值，输出信号经过脉冲上升延时器TD_ON1后输入到或门OR2；对异步发电机线定子线圈温度值进行高低限判断，当定子线圈温度值大于H6设定值，输出信号经过脉冲上升延时器TD_ON3后输入到或门OR2；或门OR2输出信号和异步发电机并网信号共同输入到与门AND1模块，与门AND1模块输出信号接入RS触发器的置位端，RS触发器的输出信号分别接入到或门OR1、切换模块T2和速率限制模块V，通过或门OR1接入MASTATION的切手动MRE输入端，将发电机功率控制切换到手动状态，同时通过切换模块T2和速率限制模块V控制汽轮机进汽调节阀按照速率限制模块V设定速率A2降低到预设安全值A1；
B3.当实测电流信号值小于H3且大于H2设定值时，输出信号到或门OR3；对异步发电机线定子线圈温度值进行高低限判断，当定子线圈温度值小于H6且大于H5设定值时，输出信号到或门OR3；OR3的输出信号接入到MASTATION的闭锁增RAI接口，MASTATION输出信号接入到手自动模拟量控制器T1，控制汽轮机进汽阀门进行闭锁；
B4.当实测电流信号值小于L1设定值时，输出信号到与门AND2；当异步发电机定子线圈温度小于L2设定值时，输入信号到与门AND2；AND2的输出信号接入到RS触发器的复位端，RS触发器复位，控制汽轮机进汽调节阀经切换模块T2切换到正常状态。
4.根据权利要求3所述的一种基于电流控制的热网首站异步发电机组有功功率控制方法，其特征在于，脉冲上升延时器TD_ON2的延迟时长小于脉冲上升延时器TD_ON1的延迟时长。
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