CN112152234A - 一种动态精细化火电机组一次调频控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动态精细化火电机组一次调频控制策略，其特征在于：具体控制策略如下：S1：频率信号采集方式优化；S2：一次调频与自动发电控制指令冲突控制；S3：小频差扰动响应滞后控制；S4：基于模型预估调频积分系数精准调频；本发明中采用的控制策略能解决一次调频与自动发电控制指令之间的冲突问题，能解决电网小频差扰动下机组调节响应滞后的问题；能解决一次调频对于机组调节开环控制，无法实现随动适配和精准调频的问题；该控制策略提升了机组在协调系统和汽轮机调速系统的自动化控制水平，自动准确地使发电机组满足了电网调频随机性、精准性的需要。

Description

一种动态精细化火电机组一次调频控制策略

技术领域

本发明涉及火电机组一次调频精细化控制技术领域，尤其涉及一种动态精细化火电机组一次调频控制策略。

背景技术

随着产业经济发展，国家电网容量逐步增大，电网结构日愈复杂，用户用电结构趋于多样。电网频率成为评价供电安全和电能品质的核心指标，江苏电网增进了大量风电、光伏、生物质发电机组，这些新能源机组容易受自然环境的制约，同时大容量发电机组突发跳闸停机的事件，这就要求火电机组承担艰巨的一次调频任务，因此准确迅速地响应电网调频需求，成为火电机组承担的重要任务。

电场一次调频控制策略一般采用的是：传统的协调控制与汽机转速控制相结合的控制方式，频率偏差经过调频函数计算后，一方面根据转速不等率转换为负荷需求指令；另一方面直接引起调门的开度变化。这种方式使汽机和锅炉同时响应以满足电网要求，是目前比较常见的方案，其逻辑框图和响应曲线如图1图2所示；

该控制策略能满足大部分工况下的一次调频需求指标，但当出现频率信号采样误差、汽机调门流量曲线不线性、一次调频和自动发电控制指令之间冲突、小频差扰动下机组调频响应滞后，机组蓄热不足或滑压方式影响等问题时，容易造成机组一次调频效果不理想的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种动态精细化火电机组一次调频控制策略，能够自动准确地使发电机组满足了电网调频随机性、精准性的需要。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种动态精细化火电机组一次调频控制策略，其创新点在于：具体控制策略如下：

S1：频率信号采集方式优化：将PMU装置上的频率和功率信号引入DEH，实现频率信号作为一次调频动作指令的计算，功率信号作为实时负荷的反馈；

S2：一次调频与自动发电控制指令冲突控制：判断一次调频响应需求动作，则闭锁45秒自动发电控制指令反向动作：具体为一次调频实时响应要增负荷时，闭锁自动发电控制指令减小；一次调频实时响需减小负荷，则闭锁自动发电控制指令增大；

S3：小频差扰动响应滞后控制：判断一次调频响应需求动作，则通过超前环节，使一次调频负荷输出指令变化加快，当频率趋于稳定时，通过滞后环节，继续保持一段时间输出指令缓慢下降，实现快动缓回的控制；

S4：基于模型预估调频积分系数精准调频：电厂传统调频回路对于机组来说是开环调节，依据固有调频特性和机组蓄热发挥作用，将理论贡献负荷与实际贡献负荷进行对比，可以提前预判是否满足电网调频需求；当一次调频判断开始后，积分模块分别计算实际贡献负荷和理论贡献负荷之比，若该系数与考核系数存在偏差，则动态修正DEH和CCS侧的调频作用：增加频差至DEH流量指令的叠加系数，增强CCS侧一次调频负荷指令，减弱CCS侧主汽压力的拉回作用，在主汽温安全范围内闭锁减温水调阀的干扰。

本发明的优点在于：

1）本发明中采用的控制策略能解决一次调频与自动发电控制指令之间的冲突问题，能解决电网小频差扰动下机组调节响应滞后的问题；能解决一次调频对于机组调节开环控制，无法实现随动适配和精准调频的问题；该控制策略提升了机组在协调系统和汽轮机调速系统的自动化控制水平，自动准确地使发电机组满足了电网调频随机性、精准性的需要。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为常见的火电机组控制策略的逻辑框图。

图2为常见的火电机组控制策略的响应曲线图。

图3为本发明的一种动态跟踪精细化火电机组一次调频控制策略的逻辑框图。

图4为本发明的一种动态跟踪精细化火电机组一次调频控制策略的深度调峰30%负荷一次调频增负荷测试图。

图5为本发明的一种动态跟踪精细化火电机组一次调频控制策略的深度调峰30%负荷一次调频减负荷测试图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图3至图5所示的一种动态精细化火电机组一次调频控制策略，具体控制策略如下：

S1：频率信号采集方式优化：将PMU装置上的频率和功率信号引入DEH，实现频率信号作为一次调频动作指令的计算，功率信号作为实时负荷的反馈；解决了频率采集的可靠性以及负荷传输的一致性，真正实现机组调频与电网需求的同步响应。

S2：一次调频与自动发电控制指令冲突控制：判断一次调频响应需求动作，则闭锁45秒自动发电控制指令反向动作：具体为一次调频实时响应要增负荷时，闭锁自动发电控制指令减小；一次调频实时响需减小负荷，则闭锁自动发电控制指令增大；

S3：小频差扰动响应滞后控制：判断一次调频响应需求动作，则通过超前环节，使一次调频负荷输出指令变化加快，当频率趋于稳定时，通过滞后环节，继续保持一段时间输出指令缓慢下降，实现快动缓回的控制，实现优化小频差扰动下调频性能，同时能解决一次调频实时测试时的实际调频时间不满足45秒但需要维持45秒这一现象所引发的更高调频要求。

S4：基于模型预估调频积分系数精准调频：电厂传统调频回路对于机组来说是开环调节，依据固有调频特性和机组蓄热发挥作用，将理论贡献负荷与实际贡献负荷进行对比，可以提前预判是否满足电网调频需求；当一次调频判断开始后，积分模块分别计算实际贡献负荷和理论贡献负荷之比，若该系数与考核系数存在偏差，则动态修正DEH和CCS侧的调频作用：增加频差至DEH流量指令的叠加系数，增强CCS侧一次调频负荷指令，减弱CCS侧主汽压力的拉回作用，在主汽温安全范围内闭锁减温水调阀的干扰；这种积分系数偏差纠正方法的应用，解决了机组侧一次调频开环调节的弊端；电网一次调频作用不宜过强，防止网内频率反向过调，这种方式也可应用在当机组调频贡献过强时，适当减弱调频作用。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种动态精细化火电机组一次调频控制策略，其特征在于：具体控制策略如下：

S1：频率信号采集方式优化：将PMU装置上的频率和功率信号引入DEH，实现频率信号作为一次调频动作指令的计算，功率信号作为实时负荷的反馈；

S2：一次调频与自动发电控制指令冲突控制：判断一次调频响应需求动作，则闭锁45秒自动发电控制指令反向动作：具体为一次调频实时响应要增负荷时，闭锁自动发电控制指令减小；一次调频实时响需减小负荷，则闭锁自动发电控制指令增大；

S3：小频差扰动响应滞后控制：判断一次调频响应需求动作，则通过超前环节，使一次调频负荷输出指令变化加快，当频率趋于稳定时，通过滞后环节，继续保持一段时间输出指令缓慢下降，实现快动缓回的控制；

S4：基于模型预估调频积分系数精准调频：电厂传统调频回路对于机组来说是开环调节，依据固有调频特性和机组蓄热发挥作用，将理论贡献负荷与实际贡献负荷进行对比，可以提前预判是否满足电网调频需求；当一次调频判断开始后，积分模块分别计算实际贡献负荷和理论贡献负荷之比，若该系数与考核系数存在偏差，则动态修正DEH和CCS侧的调频作用：增加频差至DEH流量指令的叠加系数，增强CCS侧一次调频负荷指令，减弱CCS侧主汽压力的拉回作用，在主汽温安全范围内闭锁减温水调阀的干扰。

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