CN112003334A - 一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统 - Google Patents
一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的技术方案是这样实现的：一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于，包括：主控制单元，用于控制一次调频的运行；温控负荷定值运行单元，用于在燃机机组处于温控模式下预留一次调频负荷，并兼顾稳定燃机的负荷率；负荷辅助控制单元，在一次调频负荷偏量较小时控制一次调频起始动作值的运行；一次调频试验单元，对燃机机组进行在线一次调频试验；所述主控制单元包括：获取单元，获取一次调频的转速信号源；控制单元，其包括DCS、AGC和TCS；执行单元，控制燃机机组负荷；本发明的有益效果是，一次调频的稳定，一次调频的合格率高，不易失效。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统调频技术领域，尤其是一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统。
背景技术
一次调频，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中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；电网为一个巨大的惯性系统，根据转子运动方程，当电网有功功率缺额时，发电机转子加速，电网频率升高，反之电网频率降低；因此，一次调频功能是动态的保证电网有功功率平衡的手段之一；当电网频率升高时，一次调频功能要求机组降低并网有功功率，反之，机组提高并网有功功率。主要参数电网一次调频的有火电机组、水电机组，部分风电、光伏、储能也具备电网一次调频能力。
燃机的TCS控制系统(牵引力控制系统)具备一次调频功能，从电力系统两个运行情况考核分析，一次调频动作合格率为93％左右，原系统存在燃机转速偏差、一次调频动作无闭锁、负荷指令回路有缺陷、一次调频对应燃机负荷动作幅度偏大等问题；现急需一种一次调频稳定，合格率高的一次调频系统。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统。
本发明的技术方案是这样实现的：一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于，包括：
主控制单元，用于控制一次调频的运行；
温控负荷定值运行单元，连接于主控制单元，用于在燃机机组处于温控模式下预留一次调频负荷，并兼顾稳定燃机的负荷率；
负荷辅助控制单元，连接于主控制单元，在一次调频负荷偏量较小时控制一次调频起始动作基值的运行；
一次调频试验单元，对燃机机组进行在线一次调频试验；
所述主控制单元包括：
获取单元，获取一次调频的转速信号源；
控制单元，连接于获取单元，其包括DCS、AGC和TCS；
执行单元，连接于控制单元，控制燃机机组负荷。
优选为：所述获取单元包括：
转速采集单元，采集汽轮发电机组转速；
时间探测单元，采集一次调频动作的初始时间和持续时间；
频率对比单元，列出某时段的一次调频动作的初始时间和持续时间对比表，并对比选择处与电网频率偏差最小的汽轮发电机转速值；
信号输出单元：选择汽轮发电机组转速与电网频率的偏差最小转速值，作为一次调频信号源输出。
优选为：所述温控负荷定值运行单元包括：
动作输入单元，接收一次调频动作，并将信号进行传递；
负荷计算单元，计算出一次调频负荷偏量，并设置负荷设定值；
负荷回路，调节控制燃机的负荷；
PID控制器，用于将输出叠加至负荷回路。
优选为：所述复合辅助单元包括：
负荷计算单元：获取计算出一次调频负荷偏量；
负荷对比单元，设置一次调频动作下限值，并判定一次调频负荷偏量是否小于一次调频下限值；
动作单元，接收负荷对比单元信号进行一次调频动作。
优选为：所述一次调频试验单元包括：
转速获取单元，获取汽轮发电机组的实时转速；
转速切换单元，设定试验转速值，并控制起来发电机组的转速至试验转速值触发一次调频动作。
优选为：所述主控制单元还包括用于检测DCS系统计算转速折算后一次调频负荷偏量是否坏点的坏点检测单元。
优选为：还包括负荷稳定单元，所述负荷稳定单元包括：
转速控制单元，连接于执行单元，配合执行单元工作；
反向动作检测单元，检测AGC和一次调频是否出现反向调节；
闭锁单元，用于对AGC的反向动作进行闭锁。
优选为：所述负荷稳定单元还包括；
电网频率检测单元，检测电网频率是否越限；
动态调节检测单元，判断AGC是否处于动态调节过程；
第一计量单元，计算AGC反向调节的负荷量，
第二计量单元，计算一次调频额外补偿量，
补偿单元，在原有的一次调频补偿量上进行动态补偿。
优选为：还包括：同步相量测量单元，用于对整个电力系统进行监测和提供系统保护；
频率探测单元，连接于同步相量测量单元，用于对同步相量测量单元的频率数据进行解析；
频率发送单元，连接与频率探测单元，用于将频率探测单元解析后的数据信息发送至DCS或DEH。
优选为：所述频率发送单元与DCS或DEH之间通过通讯单元进行连接。
本发明的有益效果是：通过增加DCS系统和TCS系统一次调频负荷指令、动作触发等信号，以DCS系统作为燃机一次调频系统的核心，将燃机作为一次调频执行机构，同时通过温控负荷定值运行单元使燃机全时段处于较高的负荷率，通过负荷辅助控制单元设定下限值，保证一次调频动作运动，避免一次调频动作失效，保证一次调频的稳定，提高一次调频的合格率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式的整体流程图；
图2为本发明具体实施方式中获取单元的流程示意图；
图3为本发明具体实施方式中温控负荷定值运行单元的流程示意图；
图4为本发明具体实施方式中负荷辅助单元的流程示意图；
图5为本发明具体实施方式中一次调频试验单元的流程示意图；
图6为本发明具体实施方式中坏点测试单元的流程示意图；
图7为本发明具体实施方式中负荷稳定单元的流程示意图；
图8为本发明具体实施方式中同步相量检测单元的流程示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明公开了一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，在本实施例中包括：用于控制一次调频的运行主控制单元、连接于主控制单元且用于在燃机机组处于温控模式下预留一次调频负荷，并兼顾稳定燃机的负荷率的温控负荷定值运行单元、连接于主控制单元且可在一次调频负荷偏量较小时控制一次调频起始动作基值的运行的负荷辅助控制单元以及用于对燃机机组进行在线一次调频试验的一次调频试验单元；其中，所述主控制单元包括用于获取一次调频的转速信号源的获取单元、连接于获取单元的控制单元、连接于控制单元且用于控制燃机机组负荷的执行单元，所述控制单元包括DCS、AGC和TCS。
通过采用上述技术方案，通过增加DCS系统和TCS系统一次调频负荷指令、动作触发等信号，以DCS系统作为燃机一次调频系统的核心，将燃机作为一次调频执行机构，同时通过温控负荷定值运行单元使燃机全时段处于较高的负荷率，通过负荷辅助控制单元设定下限值，保证一次调频动作运动，避免一次调频动作失效，保证一次调频的稳定，提高一次调频的合格率。
实施例2
如图2～7所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：在本实施例中：所述获取单元包括：转速采集单元，采集汽轮发电机组转速，所述转速采集单元包括多个转速探头；时间探测单元，采集一次调频动作的初始时间和持续时间，所述时间单侧单元包括计时器；频率对比单元，列出某时段的一次调频动作的初始时间和持续时间对比表，并对比选择处与电网频率偏差最小的汽轮发电机转速值；信号输出单元：连接于频率对比单元，选择汽轮发电机组转速与电网频率的偏差最小转速值，作为一次调频信号源输出。
通过采用上述技术方案，通过获取单元获取汽轮发电机组的转速，并在对比选择之后采用偏差最小汽轮发电机组转速作为一次调频的信号源，经与电网频率信号对比，汽轮发电机组转速信号的精准度要高于燃机转速信号，提高一次调频的精度，提高燃机转速的精度。
在本实施例中：所述温控负荷定值运行单元包括：动作输入单元，接收一次调频动作，并将信号进行传递；负荷计算单元，计算出一次调频负荷偏量，并设置负荷设定值；负荷回路，调节控制燃机的负荷；PID控制器，连接于负荷回路，用于将输出叠加至负荷回路。
通过上述技术方案，当燃机机组进入温控模式，达到负荷出力上限，所以不能响应一次调频增负荷需求，造成一次调频考核；本发明温控负荷定值运行单元的设置，保证燃机负荷率与一次调频动作空间，通过设置较小的负荷设定值，能满足燃机全时段处于较高负荷率，保证实际负荷处于温控负荷下的定值运行方式。
在本实施例中：所述复合辅助单元包括：负荷计算单元：获取计算出一次调频负荷偏量；负荷对比单元，设置一次调频动作下限值，并判定一次调频负荷偏量是否小于一次调频下限值；动作单元，接收负荷对比单元信号进行一次调频动作。
通过采用上述技术方案，通过设定一次调频动作下限值；DCS判断一次调频动作信号，通过硬接线送至燃机TCS系统，当一次调频动作触发，复合计算单元获取一次调频负荷偏量后，通过负荷对比单元判定其一次调频的动作量是否小于一次调频动作下限值，当一次调频的动作量大于一次调频动作下限值时，负荷控制回路输出量正常，一次调频正常进行，当一次调频的动作量小于一次调频动作下限值时，按一次调频动作下限值输出工作，保证在一次调频负荷偏量较小时，一次调频正常进行，避免一次调频动作失效。
在本实施例中：所述一次调频试验单元包括：转速获取单元，获取汽轮发电机组的实时转速；转速切换单元，设定试验转速值，并控制起来发电机组的转速至试验转速值触发一次调频动作。
通过采用上述技术方案，根据电网一次调频试验规范，结合机组特性，采用部分通讯与硬接线交互的方式，实现基于DCS与TCS系统联合方式下的一次调频在线试验功能,基于转速信号的切换，当投入一次调频功能满足后，将DEH转速信号切换至试验转速，通过技术方案改造回路，触动一次调频动作，从而实现一次调频试验的功能。
在本实施例中：所述主控制单元还包括用于检测DCS系统计算转速折算后一次调频负荷偏量是否坏点的坏点检测单元。
通过采用上述技术方案，本发明保留原回路通过选择的方式进行切换(见下图)，选择条件为DCS投入一次调频允许和DEH转速未故障，增加DCS到TCS回路中的一次调频偏量，经DCS系统计算转速折算后的一次调频负荷偏量，若该变量坏点，则切换回原有回路，可实现原有功能的保留与无扰自动投切功能。
在本实施例中：还包括负荷稳定单元，所述负荷稳定单元包括：转速控制单元，连接于执行单元，配合执行单元工作；反向动作检测单元，检测AGC和一次调频是否出现反向调节；闭锁单元，用于对AGC的反向动作进行闭锁。
通过采用上述技术方案，在一次调频时，转速信号回路并未设置死区，负荷调节易受系统转速影响而波动，同时AGC和一次调频反向动作时，一次调频负荷偏量经叠加后会出现被抵消情况；上述两种情况都易造成一次动作反向而被考核；本本发明对转速与负荷的扰动进行了处理，叠加了动作死区，并对AGC反向动作进行了闭锁，从而保证一次调频动作的效能；当无一次调频动作，则负荷不变化；当一次调频动作时，随特定的参数进行转速优化，控制转速控制发生相应的变化，从而降低转速前馈的作用，使得机组在无一次调频动作时，负荷控制能够相对稳定运行；当AGC和一次调频出现反向动作时，优先考虑一次调频动作反向，通过增加闭锁AGC负荷指令方式，保障了一次调频动作到位。
在本实施例中：所述负荷稳定单元还包括；电网频率检测单元，检测电网频率是否越限；动态调节检测单元，判断AGC是否处于动态调节过程；第一计量单元，计算AGC反向调节的负荷量，第二计量单元，计算一次调频额外补偿量，补偿单元，在原有的一次调频补偿量上进行动态补偿。
通过上述技术方案，通过电网频率检测单元监测电网频率波动是否越限，如果处于越限状态，则通过动态调节检测单元判断机组是否处于AGC动态调节过程，若处于动态调节过程，则通过反向动作奸恶单元判断此时是否存在AGC和一次调频反向调节，若存在反向调节工况，则通过第一计算单元和第二计算单元根据AGC和一次调频动作的时间点对一次调频补偿量进行差额补偿调整计算，将所需差额补偿调整的负荷增量叠加至原有的一次调频补偿量上，进行机组负荷目标值的动态补偿调整，提高一次调频响应的精确性。
实施例3
如图8所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：在本实施例中，还包括同步相量测量单元，用于对整个电力系统进行监测和提供系统保护；频率探测单元，连接于同步相量测量单元，用于对同步相量测量单元的频率数据进行解析；频率发送单元，连接与频率探测单元，用于将频率探测单元解析后的数据信息发送至DCS或DEH。
在本实施例中，所述频率发送单元与DCS或DEH之间通过通讯单元进行连接。
通过上述技术方案，利用同步相量测量单元的频率数据，通过频率探测单元对同步相量测量单元进行所需频率数据的解析，并通过频率发送单元把频率数据发送到发电机组的DCS或DEH，发电机组的DCS或DEH以此数据为一次调频标准，从而使一次调频更加精准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于，包括：
主控制单元，用于控制一次调频的运行；
温控负荷定值运行单元，用于在燃机机组处于温控模式下预留一次调频负荷，并兼顾稳定燃机的负荷率；
负荷辅助控制单元，在一次调频负荷偏量较小时控制一次调频起始动作基值的运行；
一次调频试验单元，对燃机机组进行在线一次调频试验；
所述主控制单元包括：
获取单元，获取一次调频的转速信号源；
控制单元，其包括DCS、AGC和TCS；
执行单元，控制燃机机组负荷。
2.根据权利要求1所述的一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于：所述获取单元包括：
转速采集单元，采集汽轮发电机组转速；
时间探测单元，采集一次调频动作的初始时间和持续时间；
频率对比单元，列出某时段的一次调频动作的初始时间和持续时间对比表，并对比选择处与电网频率偏差最小的汽轮发电机转速值；
信号输出单元：选择汽轮发电机组转速与电网频率的偏差最小转速值，作为一次调频信号源输出。
3.根据权利要求1所述的一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于：所述温控负荷定值运行单元包括：
动作输入单元，接收一次调频动作，并将信号进行传递；
负荷计算单元，计算出一次调频负荷偏量，并设置负荷设定值；
负荷回路，调节控制燃机的负荷；
PID控制器，用于将输出叠加至负荷回路。
4.根据权利要求1所述的一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于：所述复合辅助单元包括：
负荷计算单元：获取计算出一次调频负荷偏量；
负荷对比单元，设置一次调频动作下限值，并判定一次调频负荷偏量是否小于一次调频下限值；
动作单元，接收负荷对比单元信号进行一次调频动作。
5.根据权利要求1所述的一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于：所述一次调频试验单元包括：
转速获取单元，获取汽轮发电机组的实时转速；
转速切换单元，设定试验转速值，并控制起来发电机组的转速至试验转速值触发一次调频动作。
6.根据权利要求1所述的一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于：所述主控制单元还包括用于检测DCS系统计算转速折算后一次调频负荷偏量是否坏点的坏点检测单元。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于：还包括负荷稳定单元，所述负荷稳定单元包括：
转速控制单元，连接于执行单元，配合执行单元工作；
反向动作检测单元，检测AGC和一次调频是否出现反向调节；
闭锁单元，用于对AGC的反向动作进行闭锁。
8.根据权利要求7所述的一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于：所述负荷稳定单元还包括：
电网频率检测单元，检测电网频率是否越限；
动态调节检测单元，判断AGC是否处于动态调节过程；
第一计量单元，计算AGC反向调节的负荷量，
第二计量单元，计算一次调频额外补偿量，
补偿单元，在原有的一次调频补偿量上进行动态补偿。
9.根据权利要求1～6或8任意一项所述的一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于：还包括：
同步相量测量单元，用于对整个电力系统进行监测和提供系统保护；
频率探测单元，连接于同步相量测量单元，用于对同步相量测量单元的频率数据进行解析；
频率发送单元，连接与频率探测单元，用于将频率探测单元解析后的数据信息发送至DCS或DEH。
10.根据权利要求9所述的一种燃气蒸汽联合循环机组的一次调频系统，其特征在于：所述频率发送单元与DCS或DEH之间通过通讯单元进行连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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