CN112983569A - 一种适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法 - Google Patents

一种适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，包括，在DEH系统和CCS系统中进行有机组一次调频回路，分别对所述DEH系统和所述CCS系统增加优化逻辑；所述DEH系统的转速偏差经过转速偏差阀门综合开度函数，并由主汽压力修正后直接叠加到综合阀位指令回路，快速改变调节阀开度；对所述CCS系统引入DEH转速偏差信号，将转速偏差机组目标负荷函数叠加到机组负荷指令形成回路，所述调频负荷指令无延迟直通汽机主控回路；添加变频动作指令保持及闭锁高低限制控制回路，同时在协调侧汽机主控回路进行相应的闭锁设定。本发明使得电厂原本较为落后的一次调频控制性能均达到华东电网领先水平，有较好的实际应用和推广前景。

Description

一种适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法
技术领域
本发明涉及火电厂一次调频控制逻辑优化的技术领域，尤其涉及一种适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法。
背景技术
目前，火电机组仍处于国内电网结构中的主体地位，因此大型燃煤发电机组是发电侧响应网调一次调频需求的关键环节。根据《节能发电调度办法(试行)》要求，华东电网大量吸纳外来电量已成为常态，但因线路故障造成本地电网频率波动时有发生。其中的“2015.9.19”频率扰动事件较为典型，其造成上海某区大面积停电，引起较大负面经济和民生影响。
在火电厂实际运行中，电网频率经常在±0.05Hz(对应转速差为±3r/min)频繁变化，在调研中发现相当部分火电厂汽轮机综合阀位指令工作位置不合适，特别是机组在顺序阀方式运行时，在阀门重叠度范围极易汽轮机阀门的大幅快速晃动，严重的会造成EH油管路的剧烈振动，甚至造成EH管路泄露引起机组非计划停机。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明提供了一种适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，能够解决发电机组不能安全稳定运行的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，在DEH系统和CCS系统中进行有机组一次调频回路，分别对所述DEH系统和所述CCS系统增加优化逻辑；所述DEH系统的转速偏差经过转速偏差阀门综合开度函数，并由主汽压力修正后直接叠加到综合阀位指令回路，快速改变调节阀开度；对所述CCS系统引入DEH转速偏差信号，将转速偏差机组目标负荷函数叠加到机组负荷指令形成回路，所述调频负荷指令无延迟直通汽机主控回路；添加变频动作指令保持及闭锁高低限制控制回路，同时在协调侧汽机主控回路进行相应的闭锁设定。
作为本发明所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的一种优选方案，其中：包括，所述DEH内由额定转速与汽轮机实际转速之差，通过函数计算后直接动作调门；所述CCS同步进行目标负荷设定值的变化调节。
作为本发明所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的一种优选方案，其中：为了避免所述CCS系统对所述DEH系统调频动作的回拉作用，考虑到主汽压力偏差大对汽机负荷指令的修正功能，在一次调频动作时，闭锁压力偏差大对汽机负荷指令的修正。
作为本发明所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的一种优选方案，其中：在所述DEH侧增加优化策略包括，当一次调频动作时，过滤小的频率波动，让调门稳定开启，避免小的频率波动引起调门反调；增加机组当前负荷函数对DEH侧综合流量指令的高低限制；增加主汽压力对一次调频综合流量修正函数；区分DEH本地和CCS模式下，一次调频幅值改变幅度。
作为本发明所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的一种优选方案，其中：在所述CCS侧增加优化策略包括，增加负荷指令对协调侧一次调频功率指令限制；取消关于一次调频负荷指令的速率和惯性时间，速率从24MW/s改为36MW/s，仅保留随当前负荷函数设置的高低限制；变负荷前馈负荷指令改为一次调频负荷前指令。
作为本发明所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的一种优选方案，其中：包括，一次调频动作回路与AGC负荷指令升/降闭锁控制逻辑完善，增加人机界面接口，由运行人员按照电网要求设定所需转速偏差值。
作为本发明所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的一种优选方案，其中：还包括，在机组转速偏差大于限制值时，若电网频率高，则闭锁AGC负荷指令增加机组负荷，若电网频率低，则闭锁AGC负荷指令减少机组负荷。
作为本发明所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的一种优选方案，其中：包括，根据电网相关规定，取消DEH侧一次调频投入/切除开关，改为一次调频回路在机组并网后即自动投入模式，增加一次调频动作次数统计、理论计算增加负荷累计、理论计算减少负荷累计逻辑并在协调画面上显示功能，同时在协调画面增加转速偏差大闭锁AGC负荷指令增/减人机接口并增加相关闭锁逻辑。
本发明的有益效果：本发明通过一次调频控制逻辑优化，在相对较低的项目投资和不增加硬件设备的背景下，使得电厂原本较为落后的一次调频控制性能均达到华东电网领先水平，有较好的实际应用和推广前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的CCS侧一次调频原理示意图；
图3为本发明一个实施例所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法的DEH侧一次调频原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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，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、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也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。
实施例1
参照图1，为本发明的第一个实施例，提供了一种适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，包括：
S1：在DEH系统和CCS系统中进行有机组一次调频回路，分别对DEH系统和CCS系统增加优化逻辑。
S2：DEH系统的转速偏差经过转速偏差阀门综合开度函数，并由主汽压力修正后直接叠加到综合阀位指令回路，快速改变调节阀开度。
S3：对CCS系统引入DEH转速偏差信号，将转速偏差机组目标负荷函数叠加到机组负荷指令形成回路，调频负荷指令无延迟直通汽机主控回路。
S4：添加变频动作指令保持及闭锁高低限制控制回路，同时在协调侧汽机主控回路进行相应的闭锁设定。
具体的，本实施例还需要说明的是，DEH内由额定转速与汽轮机实际转速之差，通过函数计算后直接动作调门；CCS同步进行目标负荷设定值的变化调节；为了避免CCS系统对DEH系统调频动作的回拉作用，考虑到主汽压力偏差大对汽机负荷指令的修正功能，在一次调频动作时，闭锁压力偏差大对汽机负荷指令的修正。
参照图2，在CCS侧增加优化策略包括，增加负荷指令对协调侧一次调频功率指令限制；取消关于一次调频负荷指令的速率和惯性时间，速率从24MW/s改为36MW/s，仅保留随当前负荷函数设置的高低限制；变负荷前馈负荷指令改为一次调频负荷前指令。
参照图3，在DEH侧增加优化策略包括，当一次调频动作时，过滤小的频率波动，让调门稳定开启，避免小的频率波动引起调门反调；增加机组当前负荷函数对DEH侧综合流量指令的高低限制；增加主汽压力对一次调频综合流量修正函数；区分DEH本地和CCS模式下，一次调频幅值改变幅度。
具体的，一次调频动作回路与AGC负荷指令升/降闭锁控制逻辑完善，增加人机界面接口，由运行人员按照电网要求设定所需转速偏差值，在机组转速偏差大于限制值时，若电网频率高，则闭锁AGC负荷指令增加机组负荷，若电网频率低，则闭锁AGC负荷指令减少机组负荷；根据电网相关规定，取消DEH侧一次调频投入/切除开关，改为一次调频回路在机组并网后即自动投入模式，增加一次调频动作次数统计、理论计算增加负荷累计、理论计算减少负荷累计逻辑并在协调画面上显示功能，同时在协调画面增加转速偏差大闭锁AGC负荷指令增/减人机接口并增加相关闭锁逻辑。
实施例2
为保障电网及发电机组的安全稳定运行，提高电能质量及电网频率的控制水平，根据国家电网公司对机组参与电网一次调频的要求，考察上海地区某电厂2号机组在参与电网一次调频时机组负荷响应电网频率变化的能力。
通过机组调速系统不同负荷点试验，测试机组调速系统的静态特性和相关指标，定量分析调速系统相关环节的技术参数，检测机组在电网存在网频偏差情况下的快速补偿能力，验证机组DEH和CCS中的一次调频逻辑和参数设置是否合理，以及增加主汽压力补偿后的一次调频效果及调整后的机组实际速度变动率、迟缓率、局部速度变动率、调频速度变动率是否满足要求，考核机组是否具备参与电网一次调频的能力。
DEH系统和CCS系统中分别设计有机组一次调频回路，一次调频控制方式为DEH+CCS，即DEH内由额定转速与汽轮机实际转速之差，通过函数计算后直接动作调门；CCS同步进行目标负荷设定值的变化调节，两个系统同步作用保证了一次调频的快速性和准确性，使机组负荷满足电网一次调频要求。
DEH的转速偏差经过转速偏差——阀门综合开度函数，并由主汽压力修正后直接叠加到综合阀位指令回路，快速改变调节阀开度，保证一次调频的响应速度、幅度。
CCS系统中直接引入DEH转速偏差信号，通过转速偏差——机组目标负荷函数叠加到机组负荷指令形成回路，同时该调频负荷指令无延迟的直通汽机主控回路，避免CCS系统对实际DEH系统调频动作的回拉作用，考虑到主汽压力偏差大对汽机负荷指令的修正功能，在一次调频动作时，闭锁压力偏差大对汽机负荷指令的修正。
优选的是，CCS、DEH联合一次调频方式下，电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组一次调频响应时间在1.46～2.94秒之间，在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始15秒内，机组最大一次调频响应达到理论值75％，在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始30秒内，机组最大一次调频响应达到理论值95％以上，机组转速不等率在DEH+CCS联合模式下实测为3.98～6.27％之间，在550MW负荷段高转速偏差(±6r/min和±9.2r/min)实测速度不等率在5.18～6.27％，在350MW和450MW负荷段实测速度不等率在3.98～5.54％。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，其特征在于：包括，
在DEH系统和CCS系统中进行有机组一次调频回路，分别对所述DEH系统和所述CCS系统增加优化逻辑；
所述DEH系统的转速偏差经过转速偏差阀门综合开度函数，并由主汽压力修正后直接叠加到综合阀位指令回路，快速改变调节阀开度；
对所述CCS系统引入DEH转速偏差信号，将转速偏差机组目标负荷函数叠加到机组负荷指令形成回路，所述调频负荷指令无延迟直通汽机主控回路；
添加变频动作指令保持及闭锁高低限制控制回路，同时在协调侧汽机主控回路进行相应的闭锁设定。
2.根据权利要求1所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，其特征在于：包括，所述DEH内由额定转速与汽轮机实际转速之差，通过函数计算后直接动作调门；所述CCS同步进行目标负荷设定值的变化调节。
3.根据权利要求1或2所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，其特征在于：为了避免所述CCS系统对所述DEH系统调频动作的回拉作用，考虑到主汽压力偏差大对汽机负荷指令的修正功能，在一次调频动作时，闭锁压力偏差大对汽机负荷指令的修正。
4.根据权利要求3所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，其特征在于：在所述DEH侧增加优化策略包括，
当一次调频动作时，过滤小的频率波动，让调门稳定开启，避免小的频率波动引起调门反调；
增加机组当前负荷函数对DEH侧综合流量指令的高低限制；
增加主汽压力对一次调频综合流量修正函数；
区分DEH本地和CCS模式下，一次调频幅值改变幅度。
5.根据权利要求4所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，其特征在于：在所述CCS侧增加优化策略包括，
增加负荷指令对协调侧一次调频功率指令限制；
取消关于一次调频负荷指令的速率和惯性时间，速率从24MW/s改为36MW/s，仅保留随当前负荷函数设置的高低限制；
变负荷前馈负荷指令改为一次调频负荷前指令。
6.根据权利要求5所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，其特征在于：包括，
一次调频动作回路与AGC负荷指令升/降闭锁控制逻辑完善，增加人机界面接口，由运行人员按照电网要求设定所需转速偏差值。
7.根据权利要求6所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，其特征在于：还包括，
在机组转速偏差大于限制值时，若电网频率高，则闭锁AGC负荷指令增加机组负荷，若电网频率低，则闭锁AGC负荷指令减少机组负荷。
8.根据权利要求7所述的适用于火电厂一次调频控制逻辑的优化方法，其特征在于：包括，
根据电网相关规定，取消DEH侧一次调频投入/切除开关，改为一次调频回路在机组并网后即自动投入模式，增加一次调频动作次数统计、理论计算增加负荷累计、理论计算减少负荷累计逻辑并在协调画面上显示功能，同时在协调画面增加转速偏差大闭锁AGC负荷指令增/减人机接口并增加相关闭锁逻辑。
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