CN112186778A - 一种一次调频优化控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一次调频技术领域的一种一次调频优化控制方法及系统，改善了AGC指令与一次调频指令不一致导致的一次调频性能调节滞后、出力不足及精度差的问题。包括：a、当机组同时接收到AGC指令和一次调频指令时，依据机组当前实际负荷、AGC指令、AGC指令的变化方向和一次调频指令的变化方向，综合选择AGC指令的切换指令AGCm；b、利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，进行机组一次调频补偿计算，获得机组一次调频负荷预设值；c、在机组一次调频补偿计算中，综合考虑压力偏差对机组的影响，确定一次调频负荷设定值。

Description

一种一次调频优化控制方法及系统
技术领域
本发明属于一次调频技术领域，具体涉及一种一次调频优化控制方法及系统。
背景技术
目前新能源发电的电网接入逐步增加，新能源占比稳步提高，为了提高新能源电力的消纳，火电机组的一次调频性能就显得尤为重要，然而在实际火电机组一次调频过程中一次调频性能并不理想，主要表现在调频出力不足、调频精度差以及调节过程滞后等问题。火电厂对于火电机组应该发挥的负荷调节、频率调节等功能重视不足，将来新能源高占比接入电网后机组和电网将面临的问题还未充分暴露。随着特高压输电线路的逐渐落成和投入运行，直流闭锁和外来功率突然失去事故的发生，受端电网承受的冲击越来越大，对一次调频性能提高的要求也越来越迫切。机组负荷设定值MWD是AGC指令和一次调频指令共同作用下的结果。在机组投入一次调频和AGC功能时，经常会出现AGC负荷指令变化方向和一次调频要求的负荷指令变化不一致的情况，一次调频受AGC的影响使其调节效果达不到电网的相关要求，影响机组的考核。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种一次调频优化控制方法及系统，改善了AGC指令与一次调频指令不一致导致的一次调频性能调节滞后、出力不足及精度差的问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种一次调频优化控制方法，包括：a、当机组同时接收到AGC指令和一次调频指令时，依据机组当前实际负荷、AGC指令、AGC指令的变化方向和一次调频指令的变化方向，综合选择AGC指令的切换指令AGCm；b、利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，进行机组一次调频补偿计算，获得机组一次调频负荷预设值；c、在机组一次调频补偿计算中，综合考虑压力偏差对机组的影响，确定一次调频负荷设定值。
进一步地，所述步骤a，具体为：若AGC指令与一次调频指令使机组负荷变化方向相反：当机组当前实际负荷和AGC指令同步增加时：如果AGC指令值小于机组当前实际负荷，AGC指令的切换指令AGCm取当前的AGC指令值；如果AGC指令值大于机组当前实际负荷，AGC指令的切换指令AGCm取机组当前实际负荷；当机组当前实际负荷和AGC指令同步减小时，如果AGC指令值小于机组当前实际负荷，AGC指令的切换指令AGCm取机组当前实际负荷；如果AGC指令值大于机组当前实际负荷，AGC指令的切换指令AGCm取当前的AGC指令值；若AGC指令与一次调频指令使机组负荷变化方向相同或一次调频指令为0，则AGC指令的切换指令AGCm取当前的AGC指令值。
进一步地，按照以下方法判断AGC指令的变化方向：接收到的AGC指令会经过一个限速模块，限速模块使AGC指令的变化速度不能大于某一设定值；比较限速前的AGC指令AGC前和限速后的AGC指令AGC限，如果AGC前＞AGC限，则AGC指令为增加负荷；如果AGC前＜AGC限，则AGC指令为减小负荷。
进一步地，在步骤b中，利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，具体为：在机组实际负荷的历史数值的基础上，利用当前t时间内负荷平均值与上一个t时间内负荷平均值的偏差，除以经历的时长T，可以得到这一段时间内负荷变化曲线的平均斜率；将该斜率值作为当前时刻由于AGCm指令的作用负荷变化的斜率，乘以设定时长，就能得到在AGC指令的切换指令AGCm的作用下经设定时长后在当前基础上机组负荷变化量的预测值。
进一步地，所述机组一次调频补偿计算，具体为：设机组负荷变化量的预测值为△Wo，一次调频指令需要调整的机组负荷为△Wp：当AGC指令的切换指令AGCm与一次调频指令使机组负荷变化方向相反时，则机组一次调频负荷预设值为△Wo+△Wp；当AGC指令的切换指令AGCm与一次调频指令使机组负荷变化方向相同时，若均使机组负荷增加，则机组一次调频负荷预设值为△Wp-△Wo；若均使机组负荷减小，则机组一次调频负荷预设值为△Wp-△Wo。
进一步地，在所述步骤c中，以机组一次调频负荷预设值为一次调频负荷设定值时，判断机组主蒸汽压力与设定值的偏差是否超出安全阈值；若机组主蒸汽压力与设定值的偏差超出安全阈值，则一次调频负荷设定值修改为△Wp，否则以机组一次调频负荷预设值为一次调频负荷设定值。
一种一次调频优化控制系统，包括：第一模块，用于当机组同时接收到AGC指令和一次调频指令时，依据机组当前实际负荷、AGC指令、AGC指令的变化方向和一次调频指令的变化方向，综合选择AGC指令的切换指令AGCm；第二模块，用于利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，进行机组一次调频补偿计算，获得机组一次调频负荷预设值；第三模块，用于在机组一次调频补偿计算中，综合考虑压力偏差对机组的影响，确定一次调频负荷设定值。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明基于一次调频优先级高于AGC调节的思想，通过以AGC指令预测未来设定时间内在AGC指令的切换指令AGCm的作用下的机组实际负荷的变化情况，对一次调频指令进行补偿，在优先保障一次调频执行效果的前提下，可以很好地解决AGC指令变化方向和一次调频指令方向不一致造成一次调频性能调节滞后、出力不足及精度差的问题，可精确补偿AGC指令反向动作的影响，同时通过判断机组主蒸汽压力与设定值的偏差是否超出安全阈值，避免了由于一次调频造成压力偏差超出安全范围的问题。
附图说明
图1为AGC指令与一次调频指令智能协同切换选择的过程示意图；
图2为在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组负荷变化斜率的确定方法示意图；
图3为通过预测15s后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，对一次调频负荷进行补偿的原理示例。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
一种一次调频优化控制方法，包括：当机组同时接收到AGC指令和一次调频指令时，依据机组当前实际负荷、AGC指令、AGC指令的变化方向和一次调频指令的变化方向，综合选择AGC指令的切换指令AGCm；利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，进行机组一次调频补偿计算，获得机组一次调频负荷预设值；在机组一次调频补偿计算中，综合考虑压力偏差对机组的影响，确定一次调频负荷设定值。
步骤一：如图1所示，当机组同时接收到AGC指令和一次调频指令时，依据机组当前实际负荷、AGC指令、AGC指令的变化方向和一次调频指令的变化方向，综合选择AGC指令的切换指令AGCm；实现AGC指令与一次调频指令的智能协同切换选择，保障一次调频指令执行的优先级。
当AGC指令与一次调频指令使机组负荷变化方向相反时，现有的常规操作是闭锁AGC指令，即AGC指令保持在当前的值。本实施例中，机组在接收到AGC指令和一次调频指令时，首先判断机组当前实际负荷和AGC指令值的大小关系，随后按下述情况协同切换选择。将经智能选择切换的AGC指令记为AGCm，具体过程如下：
若AGC指令与一次调频指令使机组负荷变化方向相反：
1）当机组当前实际负荷和AGC指令同步增加时：如果AGC指令值小于机组当前实际负荷，直接闭锁AGC指令，AGC指令的切换指令AGCm取当前的AGC指令值；如果AGC指令值大于机组当前实际负荷，使AGC指令跟踪机组的实际负荷情况，AGC指令的切换指令AGCm取机组当前实际负荷，并保持不变；
2）当机组当前实际负荷和AGC指令同步减小时，如果AGC指令值小于机组当前实际负荷，使AGC指令跟踪机组的实际负荷情况，AGC指令的切换指令AGCm取机组当前实际负荷，并保持不变；如果AGC指令值大于机组当前实际负荷，直接闭锁AGC指令，AGC指令的切换指令AGCm取当前的AGC指令值；
若AGC指令与一次调频指令使机组负荷变化方向相同或一次调频指令为0，AGC指令解除闭锁，机组在电网发送的AGC指令下正常运行，AGC指令的切换指令AGCm取当前的AGC指令值。
AGC指令的变化方向按照以下方法判断：接收到的AGC指令会经过一个限速模块，限速模块使AGC指令的变化速度不能大于某一设定值；比较限速前的AGC指令AGC前和限速后的AGC指令AGC限，如果AGC前＞AGC限，则AGC指令为增加负荷；如果AGC前＜AGC限，则AGC指令为减小负荷。
步骤二：利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，进行机组一次调频补偿计算，获得机组一次调频负荷预设值；本实施例中，取设定时长为15s，通过预测15s后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，对一次调频负荷进行补偿。
如图2所示，在机组实际负荷的历史数值的基础上，利用当前t时间内负荷平均值与上一个t时间内负荷平均值的偏差，除以经历的时长T，可以得到这一段时间内负荷变化曲线的平均斜率；将该斜率值作为当前时刻由于AGCm指令的作用负荷变化的斜率，乘以设定时长15s，就能得到在AGC指令的切换指令AGCm的作用下经15s后在当前基础上机组负荷变化量的预测值。
机组一次调频补偿计算的原理如图3所示，在当前负荷基础上获得机组负荷变化量的预测值，能够对一次调频指令进行补偿调整，具体为：
设机组负荷变化量的预测值为△Wo，一次调频指令需要调整的机组负荷为△Wp：
当AGC指令的切换指令AGCm与一次调频指令使机组负荷变化方向相反时，则机组一次调频负荷预设值为△Wo+△Wp；例如，当前时刻一次调频指令要求机组负荷降低10MW，当前时刻在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组负荷变化量的预测值为机组负荷降升高5MW，为了在补偿时间15s后机组负荷满足当前时刻机组负荷基础上降低10MW的要求，当前时刻需补偿一次调频指令值为降低15MW，即当前时刻机组一次调频负荷预设值为降低15MW。
当AGC指令的切换指令AGCm与一次调频指令使机组负荷变化方向相同时，若均使机组负荷增加，采用预测方法补偿一次调频指令，机组一次调频负荷预设值为△Wp-△Wo。如当前时刻一次调频指令要求机组负荷增加10MW，当前时刻在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组负荷变化量的预测值为机组负荷降升高5MW，如果采用预测补偿方法，为了在补偿时间15s后机组负荷满足当前时刻机组负荷基础上增加10MW的要求，补偿一次调频指令值仅为增加5MW，即，机组一次调频负荷预设值为增加5MW。
当AGC指令的切换指令AGCm与一次调频指令均使机组负荷减小时，机组一次调频负荷预设值为△Wp-△Wo。如当前时刻一次调频指令要求机组负荷减小10MW，当前时刻在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组负荷变化量的预测值为机组负荷降减小5MW，采用预测补偿方法，为了在补偿时间15s后机组负荷满足当前时刻机组负荷基础上减小10MW的要求，补偿一次调频指令值仅为减小5MW，即机组一次调频负荷预设值为减小5MW。
步骤三：以机组一次调频负荷预设值为一次调频负荷设定值时，判断机组主蒸汽压力与设定值的偏差是否超出安全阈值；若机组主蒸汽压力与设定值的偏差超出安全阈值，则一次调频负荷设定值修改为△Wp，否则以机组一次调频负荷预设值为一次调频负荷设定值。一次调频是通过调节汽门开度从而调节进入汽轮机的蒸汽量来实现的。增大调节阀（汽门）的开度能增加进入汽轮机的蒸汽量，增加机组的负荷，但阀前的主蒸汽压力会相应降低；减小调节阀的开度能减少进入汽轮机的蒸汽量，减小机组的负荷，但阀前的主蒸汽压力会相应增加。为了使机组安全稳定运行，主蒸汽压力与设定值的偏差值必须处于某一安全范围内，设该安全阈值为ε。各电厂对主蒸汽压力安全阈值ε的考核标准略有差别。如果步骤二中一次调频指令为降低10MW，补偿一次调频指令值为降低15MW，若当前主蒸汽压力高于设定值，偏差已超出安全阈值ε，则不采用预测方法补偿一次调频指令，一次调频负荷设定值修改为△Wp，最终为降低10MW。若一次调频指令为增加10MW，补偿一次调频指令为增加15MW，若当前主汽压力低于设定值，偏差已超出安全阀值ε，则不采用预测方法补偿一次调频指令，一次调频负荷设定值修改为△Wp，最终为增加10MW。
本实施例基于一次调频优先级高于AGC调节的思想，通过以AGC指令预测未来设定时间内在AGC指令的切换指令AGCm的作用下的机组实际负荷的变化情况，对一次调频指令进行补偿，在优先保障一次调频执行效果的前提下，可以很好地解决AGC指令变化方向和一次调频指令方向不一致造成一次调频性能调节滞后、出力不足及精度差的问题，可精确补偿AGC指令反向动作的影响，同时通过判断机组主蒸汽压力与设定值的偏差是否超出安全阈值，避免了由于一次调频造成压力偏差超出安全范围的问题。
实施例二：
基于实施例一所述的一次调频优化控制方法，本实施例提供一种一次调频优化控制系统，包括：
第一模块，即AGC指令与一次调频指令智能协同切换选择模块，用于当机组同时接收到AGC指令和一次调频指令时，依据机组当前实际负荷、AGC指令、AGC指令的变化方向和一次调频指令的变化方向，综合选择AGC指令的切换指令AGCm；
第二模块，即带预测功能的一次调频指令补偿模块，用于利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，进行机组一次调频补偿计算，获得机组一次调频负荷预设值；
第三模块，即考虑机组稳定运行的压力安全偏差范围约束模块，用于在机组一次调频补偿计算中，综合考虑压力偏差对机组的影响，确定一次调频负荷设定值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种一次调频优化控制方法，其特征是，包括：
a、当机组同时接收到AGC指令和一次调频指令时，依据机组当前实际负荷、AGC指令、AGC指令的变化方向和一次调频指令的变化方向，综合选择AGC指令的切换指令AGCm；
b、利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，进行机组一次调频补偿计算，获得机组一次调频负荷预设值；
c、在机组一次调频补偿计算中，综合考虑压力偏差对机组的影响，确定一次调频负荷设定值。
2.根据权利要求1所述的一次调频优化控制方法，其特征是，所述步骤a，具体为：
若AGC指令与一次调频指令使机组负荷变化方向相反：
当机组当前实际负荷和AGC指令同步增加时：如果AGC指令值小于机组当前实际负荷，AGC指令的切换指令AGCm取当前的AGC指令值；如果AGC指令值大于机组当前实际负荷，AGC指令的切换指令AGCm取机组当前实际负荷；
当机组当前实际负荷和AGC指令同步减小时，如果AGC指令值小于机组当前实际负荷，AGC指令的切换指令AGCm取机组当前实际负荷；如果AGC指令值大于机组当前实际负荷，AGC指令的切换指令AGCm取当前的AGC指令值；
若AGC指令与一次调频指令使机组负荷变化方向相同或一次调频指令为0，则AGC指令的切换指令AGCm取当前的AGC指令值。
3.根据权利要求1所述的一次调频优化控制方法，其特征是，按照以下方法判断AGC指令的变化方向：接收到的AGC指令会经过一个限速模块，限速模块使AGC指令的变化速度不能大于某一设定值；比较限速前的AGC指令AGC前和限速后的AGC指令AGC限，如果AGC前＞AGC限，则AGC指令为增加负荷；如果AGC前＜AGC限，则AGC指令为减小负荷。
4.根据权利要求1所述的一次调频优化控制方法，其特征是，在步骤b中，利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，具体为：在机组实际负荷的历史数值的基础上，利用当前t时间内负荷平均值与上一个t时间内负荷平均值的偏差，除以经历的时长T，可以得到这一段时间内负荷变化曲线的平均斜率；将该斜率值作为当前时刻由于AGCm指令的作用负荷变化的斜率，乘以设定时长，就能得到在AGC指令的切换指令AGCm的作用下经设定时长后在当前基础上机组负荷变化量的预测值。
5.根据权利要求4所述的一次调频优化控制方法，其特征是，所述机组一次调频补偿计算，具体为：
设机组负荷变化量的预测值为△Wo，一次调频指令需要调整的机组负荷为△Wp：
当AGC指令的切换指令AGCm与一次调频指令使机组负荷变化方向相反时，则机组一次调频负荷预设值为△Wo+△Wp；
当AGC指令的切换指令AGCm与一次调频指令使机组负荷变化方向相同时，若均使机组负荷增加，则机组一次调频负荷预设值为△Wp-△Wo；若均使机组负荷减小，则机组一次调频负荷预设值为△Wp-△Wo。
6.根据权利要求5所述的一次调频优化控制方法，其特征是，在所述步骤c中，以机组一次调频负荷预设值为一次调频负荷设定值时，判断机组主蒸汽压力与设定值的偏差是否超出安全阈值；若机组主蒸汽压力与设定值的偏差超出安全阈值，则一次调频负荷设定值修改为△Wp，否则以机组一次调频负荷预设值为一次调频负荷设定值。
7.一种一次调频优化控制系统，其特征是，包括：
第一模块，用于当机组同时接收到AGC指令和一次调频指令时，依据机组当前实际负荷、AGC指令、AGC指令的变化方向和一次调频指令的变化方向，综合选择AGC指令的切换指令AGCm；
第二模块，用于利用机组实际负荷的历史数据，预测设定时长后在AGC指令的切换指令AGCm的作用下机组实际负荷的变化情况，进行机组一次调频补偿计算，获得机组一次调频负荷预设值；
第三模块，用于在机组一次调频补偿计算中，综合考虑压力偏差对机组的影响，确定一次调频负荷设定值。
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