CN113541208A - 一种燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统，包括一次调频调节性能在线诊断模块和调频自适应调节模块，一次调频调节性能在线诊断模块通过自适应调节使能端激活，自适应调节模块识别抽汽、一次风压及磨负荷调节系统运行情况，采取瞬时利用汽轮机侧蓄能、锅炉及时补充消耗蓄能的方式，根据一次调频调节过程响应情况，选择性自适应调整调频资源系统，在提高一次调频合格率的同时，减少调频调节对运行系统不必要的干扰。本发明有效弥补了当前一次调频调节性能仅靠事后分析及停机优化的现状，实现了实时在线诊断一次调频调节性能和一次调频在线调节优化，填补了调频调节性能动态指标和考核指标实时在线监控的空白。

Description

一种燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统
技术领域
本发明涉及一种燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统，属于火力发电燃煤机组机网协调调频技术领域。
背景技术
一次调频是指电网频率偏离额定值时，发电中机组的控制系统自动调节机组有功功率的增减，抑制电网频率变化，使电网频率维持稳定的调节过程。调频回路一般由机组协调控制系统(CCS)侧一次调频和汽轮机数字电液控制系统(DEH)一次调频等部分组成，其中DEH侧一次调频直接控制汽轮机调门，快速响应一次调频的需要；CCS侧一次调频直接调节锅炉侧燃煤、给水及风量，增减锅炉出力，弥补DEH侧快速响应消耗掉的蓄能，维护机组负荷稳定。当电网频率升高时，一次调频调节机组降低并网有功功率，反之，提高并网有功功率。因此，一次调频调节是动态保证电网有功功率平衡，维护电网频率稳定，提高电网电能质量的重要手段之一。然而近几年以来，一次调频合格率非常低，绝大多数电厂也存在常年屡被考核的问题。针对这些问题，业内相关技术人员开展了大量调频技术优化研究，也取得较好的成果，但调频技术调节优化都是全程参与一次调频调节，当机组出力富裕时，完全不需要调频技术的优化调节，相反更容易给机组系统运行引入干扰，造成系统调节失衡。
在燃煤机组一次调频屡被考核的原因分析中，绝大多数是由于汽轮机阀门全开滑压运行，且锅炉出力饱和，导致机组出力没有调节裕量，尤其是电网低频需增加功率时，炉侧出力饱或机侧调阀全开电网高频需降功率时，一次调频调节普遍存在负荷响应不达标问题。目前，一次调频屡被考核原因分析及优化处理都是事后分析和停机优化，不利于机组经济稳定性运行。
中国专利申请(公开号CN112066354A)公开了整合机组汽轮高调阀、补汽阀、凝结水节流、切除加热器及零号高加、给水旁路调整等多种资源协同利用的一次调频控制方法，该方法根据机组有功功率对多资源协同进行优先梯级调整来提高一次调频合格率，但该控制方法忽略了凝结水节流对除氧器、凝汽器水位的冲击，若凝汽器水位过高则会对汽轮机运行安全造成威胁，在高低加切除时，会导致主蒸汽温度迅速下滑等问题，同时存在消耗机组蓄能的同时炉侧出力不变而导致能量失衡的问题，威胁机组安全稳定运行。中国专利申请(公开号为CN111130096A)公开了一种基于参数计算的发电机组一次调频性能评价方法，该方法是利用自动化计算编程，完成一次调频响应时间计算，该发明仅是一次调频响应时间的评价方法，未对一次调频调节性能各项动态技术及调度考核指标做出是否达标统计，当一次调频调节性能下降时，也未给一次调频作出告警响应，同样不能达到提高一次调频调节能力的目的，因此，基于分散控制系统(DCS)的一次调频调节性能实时在线诊断及自适应调频调节系统亟需上线，不仅有助于指导机组经济运行，同时根据一次调频调节性能在线诊断情况，自动的调配调频资源，结合调频情况，降低机组系统运行扰动的同时自适应调节回热、燃料等系统，提高一次调频调节性能，也是本发明的出发点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统，以填补当前一次调频调节性能动态技术指标和考核指标在线实时诊断及监控的缺失，并根据在线实时诊断结果，自动激活调频自适应调节，在多资源系统运行稳定且降低系统运行突变干扰的前提下，优先考虑低风险、小扰动的自适应调节，根据频差功率补偿量，自适应的优先选择调节调频资源，增强调频能力，提高一次调频合格率。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统，包括一次调频调节性能在线诊断模块和调频自适应调节模块，所述一次调频调节性能在线诊断模块通过自适应调节使能端激活，即当机组出力调节饱和时或者一次调频调节过程中，在补偿量增至35％的上升时间严重滞后时，立即启动调频自适应调节。自适应调节模块识别第一段、第二段及第三段抽汽、一次风压和磨负荷调节等系统运行情况，采取瞬时利用汽轮机侧蓄能、锅炉及时补充消耗蓄能的方式，根据一次调频调节过程响应情况，选择性自适应调整调频资源系统，在提高一次调频合格率的同时，减少调频调节对运行系统不必要的干扰。
在机组运行阶段，投入该系统，具体在线诊断、自适应调节过程包括以下步骤：
步骤1：投入燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统。
步骤2：实时采集综合参考阀位、煤主控输出指令，在线诊断机组出力情况，当汽轮机综合参考阀位μ≥99或F(x)煤主控输出指令均达99％以上时，发出机组出力调节饱和告警Alm，提醒运行人员。
步骤3：根据GB/T30370《一次调频试验验收导则》中相关条款要求，对机组一次调频调节性能进行实时在线诊断，具体动态技术指标如下：
(1)t响应时间：当一次调频动作时，负荷变化方向与频差补偿量增减一致时为一次调频响应时间点，该时间点与一次调频动作时间点的差值就是响应时间t，实时显示，此外，当t响应时间t≥3秒时，发出响应时间超限报警talm。
(2)调节时间ts：一次调频动作时，开始计时，直至机组负荷变化接近0且负荷偏差在标准范围内，即为调节时间ts，当调节时间t≥60秒时，发出调节时间超限报警tsalm。
(3)上升时间tr75、tr90：当一次调频动作时，至机组负荷变化量达到频差补偿量的75％、90％时，记录tr75、tr90，实时显示，当tr75、tr90分别≥15、30秒时，发出上升时间超限报警tr75alm、tr90alm。
(4)一次调频不合格次数和合格率统计：实时统计一次调频动作次数n，当响应时间、调节时间和上升时间任一超限时报警，即一次调频不合格，统计周期可以按照月或者季度，通过人为设置时间，默认时间是月度。合格率k＝1-不合格次数n*100/一次调频动作次数m。
步骤3，华中区域两个细则一次调频评价标准基本和GB/T30370《一次调频试验验收导则》相近，南方区域一次调频两个细则考核标准为调频动作方向和积分电量与理论积分电量的比值，本系统主要以南方区域考核指标为主。
(1)调频调节状态Act：在60秒内，系统频率超出一次调频死区期间，实际出力变化量与系统频率偏差数值的正负号相同(高频增出力或低频减出力)，则一次调频合格，即ΔP×dp/dt>0，反之则不合格，实时显示直至下次一次调频动作复归。
(2)积分电量PFCth：在60秒内，一次调频实际动作的积分电量与理论积分电量的比值大于35％时计为一次调频合格，反之则为一次调频不合格，发出“调频积分电量不达标”报警。
(3)n1不合格次数统计及合格率计算k1：当在60秒时段内，实际动作积分电量/理论积分电量的比值小于35％或实际出力变化量与系统频率偏差数值的正负号相反时，计为一次调频不合格，统计月度实时不合格次数n1，计算月度考核合格率k1。
步骤4：根据实时采集的机组综合阀位μ、煤主控指令F(x)、磨机负荷风门平均指令F0和机组负荷等相关参数，实时诊断机组出力调节情况，在P机组负荷小于额定负荷的95％，综合阀位和F(x)煤主控指令均大于99％且负荷上升35％时间超限时，激活自适应模块使能端Tag1，启动自适应模块调节。
步骤5：当自适应使能被激活时，当综合参考阀位μ≥99％，且机组负荷小于额定负荷的94％时，若第一、二、三段抽汽压力大于一定值，判断抽汽电动门处于全开。
(1)电网频差在2.1r/min-4r/min期间，优选地自适应调节第一段抽汽量，当第一段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％(点动门开度采用开关时间来折算，即t/T＝0.55)时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开。
(2)电网频差达到2.1r/min-5r/min期间，保持第一段抽汽量调节，第二段抽汽参与调频调节，当第二段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％(点动门开度采用开关时间来折算，即t/T＝0.55)时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开。
(3)当电网频差在2.1r/min-6r/min时，保持第一、二段抽汽调频调节，第三段抽汽参与调频调节，当第三段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％(点动门开度采用开关时间来折算，即t/T＝0.55)时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开。
第一、二、三抽汽量调频调节相关计算公式如下：
Pi＝0.2778*10-3*G*Δhi (1)
Figure BDA0003110322600000041
根据上述(1)和(2)公式，可以推算出内功率变化与抽汽压力大变化关系如下。
Δp＝Pi/k (3)
式中Δhi为段抽汽理想焓降，k＝0.2778×10-3×G0×Δhi/p0，G为进汽量，p0、p1为阀后压力，G0、Δhi分别为设计工况相应数据，Pi为段内功率，Δp为压力变化幅度。
(4)在步骤(1)、(2)和(3)调节过程中同时发出磨机负荷风门调节指令，主要分以下两种情况：
1)当磨机负荷风门平均指令F0小于70％且煤主控输出指令F(x)大于99％时，根据磨机负荷风门手动数量，将频差负荷增量ΔP折算后的f(F)叠加在手动负荷风门上，其计算公式为：f(F)＝(F*ΔP)/(Fi*P0)，其中P0为额定功率，F为540(12×45％)，Fi为磨机负荷风门手动数量，ΔP为频差功率补偿量。
2)当磨机负荷风门平均指令F0小于70％且F(x)煤主控输出指令小于99％时，将频差负荷增量ΔP折算的f(F)直接叠加在F(x)输出指令上，其计算公式为：f(F)＝ΔP*0.167。
步骤6：在步骤5调节过程中，当调频负荷增加35％上升时间超过9秒时，且一次风母管压小于风机临界压力p或磨机负荷风门没有调节裕量时，调整一次风压设定值，即在一次风压控制器SP端叠加频差函数f(p)。
步骤7：在每月月底，复归一次调频不合格次数统计，记录本月度合格率；在下月初时，复位月度合格率，开始下一月度合格率统计。
在机组停运阶段，强制退出一次调频在线诊断及自适应调节系统，在线诊断和自适应调节输出参数全部复归。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明在分散控制系统(DCS)平台上随机组运行，开发了火力发电燃煤机组一次调频调节性能在线诊断及自适应调节系统，本发明考虑了一次调频调节性能的制约因素，当机组一次调频调节响应速度滞后或机组出力受限时发出告警，实时在线计算一次调频动态调节指标和电网调度考核指标，并判断是否达标，统计不合格次数，计算月度合格率。当机组出力饱和或者一次调频调节响应超时，激活自适应调节模块，启动自适应调节，通过自适应模块对所采集实时参数的识别诊断，自动调节抽汽回热及燃料系统，利用汽轮机蓄能的同时加速锅炉燃料输入，弥补已消耗的蓄能，有效解决了当前一次调频实时在线诊断及调节性能监控的缺失和降低调频技术全程参与频受干扰的问题，既给运行人员做出运行指导，又降低系统运行干扰，选择性的自适应调整调频资源系统，提高调频响应能力，保障了机组的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明实施例中机组出力饱和告警程序流程图。
图2是本发明实施例中调频自适应调节模块激活程序流程图。
图3是本发明实施例中响应时间程序流程图。
图4是本发明实施例中调节时间诊断程序流程图。
图5是本发明实施例中上升时间诊断流程图。
图6是本发明实施例中一次调频月度合格率统计流程图。
图7是本发明实施例中调频调节方向诊断流程图。
图8是本发明实施例中调频积分电量不达标统计流程图。
图9是本发明实施例中不合格次数统计流程图。
图10是本发明实施例中一段抽汽系统自适应调节流程图。
图11是本发明实施例中二段抽汽系统自适应调节流程图。
图12是本发明实施例中三段抽汽系统自适应调节流程图。
图13是本发明实施例中磨负荷调节系统自适应调节流程图。
图14是本发明实施例中一次风系统自适应调节流程图。
图15是本发明实施例中诊断、调节结构示意图。
图16是本发明实施例中自适应调节流程示意图。
图17是本发明实施例中系统在线监视图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1。
本实施例中，一种燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统，包括一次调频调节性能在线诊断模块和调频自适应调节模块，所述一次调频调节性能在线诊断模块通过自适应调节使能端激活调频自适应调节模块的调节功能，实现机组运行参数在线识别并自适应控制调频资源，提高一次调频调节响应速度。
PFC IN一次调频投入、PFC ACT一次调频动作、ΔP一次调频频差功率补偿量、Pe负荷指令(含补偿)、P机组实际负荷、μ综合参考阀位、f1…f12(x)磨机负荷风门指令、F(x)煤主控输出指令和Mi(i＝1…12)磨负荷风门手动等是一次调频调节性能在线诊断模块的在线采集信号，t响应时间/talm、ts调节时间/tsalm、tr上升时间/tr75alm/tr90alm、n不合格次数、k月度合格率、Act调频动作状态、PFCth积分电量不达标、n1考核次数、k1月度考核合格率、Alm机组出力饱和告警和自适应使能端为一次调频调节性能在线诊断模块的调频性能实时在线诊断输出。
ΔP一次调频偏差功率补偿量、f1…f12(x)磨机负荷风门指令、F(x)煤主控输出指令、Mi(i＝1…12)磨负荷风门手动、y一次风母管压力、p1一段抽汽压力、p2二段抽汽压力和p3三段抽汽压力为调频自适应调节模块的实时采集信号，f(t)/Fc1/Fo1一段抽汽系统调节指令、f(t)/Fc2/Fo2二段抽汽系统调节指令、f(t)/Fc3/Fo3三段抽汽系统调节指令、f(F)/f(Fi)磨负荷风门系统调节指令和f(p)一次风系统调节指令为调频自适应调节模块实时在线诊断输出的调频自适应调节指令。
一次调频调节性能在线诊断模块在线实时诊断锅炉侧出力或汽轮机侧出力情况，当任意一侧出力达饱和时，发出Alm机组出力饱和告警，其逻辑判断流程如图1所示。
调频自适应调节模块的在线自适应调节控制功能是通过一次调频调节性能在线诊断模块输出信号激活自适应调节模块使能端来实现的，其自适应调节激活逻辑判断程序流程图如图2所示。
一次调频调节性能在线诊断模块实时采集“PFC IN一次调频投入、PFC ACT一次调频动作、ΔP一次调频偏差功率补偿量、Pe负荷指令(含补偿)、P机组实际负荷、μ综合参考阀位、f1…f12(x)磨机负荷风门指令和F(x)煤主控输出指令”等信号，根据国家技术标准和调度考核细则，对一次调频调节性能实行在线诊断，计算各技术指标并判断是否合格，统计出月度合格率，具体技术指标诊断如下所述。
(1)根据GB/T30370《一次调频试验验收导则》中相关条款，实时在线诊断各项技术指标如下：
1)t响应时间识别程序流程如图3所示。
2)ts调节时间识别程序流程如图4所示。
其中ξ为接近0的常数，r为技术标准所允许的偏差值。
3)tr上升时间识别程序流程如图5所示。
4)n不合格次数、k月度合格率统计程序流程如图6所示。
(2)根据调度实施细则中相关条款，其考核指标实时在线诊断结果如下：
1)Act调频动作状态判断流程如图7所示。
2)PFCth积分电量不达标在线诊断流程如图8所示。
3)n1考核次数及k1月度考核合格率统计程序流程如图9所示。
调频自适应模块实时采集“ΔP一次调频偏差功率补偿量、f1…f12(x)磨机负荷风门指令、F(x)煤主控输出指令、Mi(i＝1…12)磨负荷风门手动、y一次风母管压力、p1一段抽汽压力、p2二段抽汽压力和p3三段抽汽压力”等参数对其相应系统运行状况进行实时在线识别，根据一次调频调节性能在线诊断模块的实时诊断情况，自适应调节抽汽回热系统、磨负荷风门和一次风压调节等调频系统，提高一次调频响应能力。其各自适应调节过程如下：
(1)抽汽回热系统调节
1)若电网低频频差值在2.1r/min～4r/min以内，优先调整抽汽回热系统的第一段抽汽(27)，第二段、第三段抽汽不参与第一段抽汽调频调节，最大调节功率为8.88MW，流程如图10所示。
2)若电网低频频差值在2.1r/min～5r/min期间，第一段抽汽保持步骤1)的调节过程，第二段抽汽参与第一段抽汽调频调节，调节功率为4.44MW，调节流程如图11所示。
3)当电网低频频差值在2.1r/min～6r/min期间，第一、第二段抽汽分别保持步骤1)和步骤2)的调节过程，第三段抽汽参与调频调节，其调节量为4.44MW，调节流程如图12所示。
其中a、b、c为抽汽压力额定值，Fc1、Fc2、Fc3、Fo1、Fo2、Fo3分别为第一段、第二段、第三段抽汽电动门/逆止门的关、开指令。
(2)f(F)磨负荷系统调节指令自适应调节程序流程如图13所示。
(3)一次风系统调节指令自适应调节程序流程如图14所示。
其中p0为一次风机临界压力，F0为磨机负荷风门平均指令，tag1为一次调频补充量增加50％上升时间T超时的标识符。
一次调频调节性能诊断模块在机组运行期间，其机组调频调节性能诊断过程如下：
第一步：投入一次调频性能在线诊断及自适应调节系统；
第二步：实时采集μ综合阀位指令和F(x)煤主控输出指令，在线诊断机组出力调节情况，当炉侧或机侧出力调节均达上限时，发出Alm机组出力饱和告警；
第三步：采集PFC Act一次调频动作、ΔP一次调频频差补充量、Pe负荷指令(含补偿)(7)等相关参数，严格按照GB/T30370《一次调频试验验收导则》及调度两个考核细则中相关条款要求，实时在线计算技术动态指标和调度考核指标，对指标参数是否达标进行判断，统计一次调频不合格次数，并计算月度合格率；
第四步：当汽轮机综合参考阀位μ≥99或一次调频负荷增量增加35％的上升时间超时(Tag0＝True)，激活调频自适应调节模块，调频自适应调节模式开始工作。
调频自适应调节模块在机组运行期间，根据一次调频调节性能在线诊断模块在线实时诊断情况，对机组调频资源自适应调节，其过程如下：
第一步：Tag0自适应调节模块使能端为True，激活调频自适应调节模块，启动自适应调节模块在线诊断一次调频调节情况和抽汽回热、磨机燃料调节和一次风压调节等系统运行参数，开启在线实时自适应调节模式。
第二步：当机组出力饱和时一次调频动作，优先调整抽汽回热系统第一段抽汽，若电网频差偏差超过一定值，第二段抽汽参与第一段抽汽调频调节，若频差偏差更大时，第三段抽汽参与第一段、第二段调频调节，其各段抽汽调节过程如下：
(1)电网频差在2.1r/min-4r/min期间，优选地自适应调节第一段抽汽量，当第一段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％(点动门开度采用开关时间来折算，即t/T＝0.55)时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开。
(2)电网频差达到2.1r/min-5r/min期间，保持第一段抽汽量不变，启动第二段抽汽参与调频调节，当第二段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％(点动门开度采用开关时间来折算，即t/T＝0.55)时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开。
(3)当电网频差在2.1r/min-6r/min时，在保持第一、二段抽汽调整量不变，第三段抽汽调节参与调频，当第三段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％(点动门开度采用开关时间来折算，即t/T＝0.55)时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开。
(4)在步骤(1)、(2)和(3)调节的同时发出磨机负荷风门调节指令，主要分以下两种情况：
1)当磨机负荷风门平均指令F0小于70％且煤主控输出指令F(x)大于99％时，根据磨机负荷风门手动数量，将频差负荷增量ΔP折算后叠加在手动负荷风门上。
2)当磨机负荷风门平均指令F0小于70％且F(x)煤主控输出指令小于99％时，将频差负荷增量ΔP折算的f(F)直接叠加在F(x)输出指令上。
第三步：若磨机负荷风门平均指令F0大于70％且煤主控输出指令F(x)大于99％或一次调频调节上升50％时响应时间超过10秒(Tag1)，则根据电网频差算出一次风风压增量f(p)，直接叠加在一次风压调节设定端，数秒后f(p)归零。
实施例2。
本实施例中，一种燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统，包括一次调频调节性能在线诊断模块和调频自适应调节模块，所述一次调频调节性能在线诊断模块通过自适应调节使能端激活，即当机组出力调节饱和时或者一次调频调节过程中，在补偿量增至35％的上升时间严重滞后时，立即启动调频自适应调节。自适应调节模块识别第一段、第二段及第三段抽汽、一次风压和磨负荷调节等系统运行情况，采取瞬时利用汽轮机侧蓄能、锅炉及时补充消耗蓄能的方式，根据一次调频调节过程响应情况，选择性自适应调整调频资源系统，在提高一次调频合格率的同时，减少调频调节对运行系统不必要的干扰。
在机组运行阶段，投入该系统，具体在线诊断、自适应调节过程包括以下步骤：
步骤1：投入燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统。
步骤2：实时采集综合参考阀位、煤主控输出指令，在线诊断机组出力情况，当汽轮机综合参考阀位μ≥99或F(x)煤主控输出指令均达99％以上时，发出机组出力调节饱和告警Alm，提醒运行人员。
步骤3：根据GB/T30370《一次调频试验验收导则》中相关条款要求，对机组一次调频调节性能进行实时在线诊断，具体动态技术指标如下：
(1)t响应时间：当一次调频动作时，负荷变化方向与频差补偿量增减一致时为一次调频响应时间点，该时间点与一次调频动作时间点的差值就是响应时间t，实时显示，此外，当t响应时间t≥3秒时，发出响应时间超限报警talm。
(2)调节时间ts：一次调频动作时，开始计时，直至机组负荷变化接近0且负荷偏差在标准范围内，即为调节时间ts，当调节时间t≥60秒时，发出调节时间超限报警tsalm。
(3)上升时间tr75、tr90：当一次调频动作时，至机组负荷变化量达到频差补偿量的75％、90％时，记录tr75、tr90，实时显示，当tr75、tr90分别≥15、30秒时，发出上升时间超限报警tr75alm、tr90alm。
(4)一次调频不合格次数和合格率统计：实时统计一次调频动作次数n，当响应时间、调节时间和上升时间任一超限时报警，即一次调频不合格，统计周期可以按照月或者季度，通过人为设置时间，默认时间是月度。合格率k＝1-不合格次数n*100/一次调频动作次数m。
步骤3，华中区域两个细则一次调频评价标准基本和GB/T30370《一次调频试验验收导则》相近，南方区域一次调频两个细则考核标准为调频动作方向和积分电量与理论积分电量的比值，本系统主要以南方区域考核指标为主。
(1)调频调节状态Act：在60秒内，系统频率超出一次调频死区期间，实际出力变化量与系统频率偏差数值的正负号相同(高频增出力或低频减出力)，则一次调频合格，即ΔP×dp/dt>0，反之则不合格，实时显示直至下次一次调频动作复归。
(2)积分电量PFCth：在60秒内，一次调频实际动作的积分电量与理论积分电量的比值大于35％时计为一次调频合格，反之则为一次调频不合格，发出“调频积分电量不达标”报警。
(3)n1不合格次数统计及合格率计算k1：当在60秒时段内，实际动作积分电量/理论积分电量的比值小于35％或实际出力变化量与系统频率偏差数值的正负号相反时，计为一次调频不合格，统计月度实时不合格次数n1，计算月度考核合格率k1。
步骤4：根据实时采集的机组综合阀位μ、煤主控指令F(x)、磨机负荷风门平均指令F0和机组负荷等相关参数，实时诊断机组出力调节情况，在P机组负荷小于额定负荷的95％，综合阀位和F(x)煤主控指令均大于99％且负荷上升35％时间超限时，激活自适应模块使能端Tag1，启动自适应模块调节。
步骤5：当自适应使能被激活时，当综合参考阀位μ≥99％，且机组负荷小于额定负荷的94％时，若第一、二、三段抽汽压力大于一定值，判断抽汽电动门处于全开。
(1)电网频差在2.1r/min-4r/min期间，优选地自适应调节第一段抽汽量，当第一段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％(点动门开度采用开关时间来折算，即t/T＝0.55)时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开。
(2)电网频差达到2.1r/min-5r/min期间，保持第一段抽汽量调节，第二段抽汽参与调频调节，当第二段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％(点动门开度采用开关时间来折算，即t/T＝0.55)时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开。
(3)当电网频差在2.1r/min-6r/min时，保持第一、二段抽汽调频调节，第三段抽汽参与调频调节，当第三段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％(点动门开度采用开关时间来折算，即t/T＝0.55)时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开。
第一、二、三抽汽量调频调节相关计算公式如下：
Pi＝0.2778*10-3*G*Δhi (1)
Figure BDA0003110322600000111
根据上述(1)和(2)公式，可以推算出内功率变化与抽汽压力大变化关系如下。
Δp＝Pi/k (3)
式中Δhi为段抽汽理想焓降，k＝0.2778×10-3×G0×Δhi/p0，G为进汽量，p0、p1为阀后压力，G0、Δhi分别为设计工况相应数据，Pi为段内功率，Δp为压力变化幅度。
第一、二、三段抽汽调节过程及详细参数见下表：
表1 1-3段抽汽调节过程及参数表
Figure BDA0003110322600000112
Figure BDA0003110322600000121
(4)在步骤(1)、(2)和(3)调节过程中同时发出磨机负荷风门调节指令，主要分以下两种情况：
1)当磨机负荷风门平均指令F0小于70％且煤主控输出指令F(x)大于99％时，根据磨机负荷风门手动数量，将频差负荷增量ΔP折算后的f(F)叠加在手动负荷风门上，其计算公式为：f(F)＝(F*ΔP)/(Fi*P0)，其中P0为额定功率，F为540(12×45％)，Fi为磨机负荷风门手动数量，ΔP为频差功率补偿量。具体参数如下表：
表2频差-负荷风门折线函数
Figure BDA0003110322600000122
2)当磨机负荷风门平均指令F0小于70％且F(x)煤主控输出指令小于99％时，将频差负荷增量ΔP折算的f(F)直接叠加在F(x)输出指令上，其计算公式为：f(F)＝ΔP*0.167。
具体参数如下表：
表2频差-负荷风门折线函数
Figure BDA0003110322600000123
步骤6：在步骤5调节过程中，当调频负荷增加35％上升时间超过9秒时，且一次风母管压小于风机临界压力p或磨机负荷风门没有调节裕量时，调整一次风压设定值，即在一次风压控制器SP端叠加频差函数f(p)，具体数值如下表所示。
表3频差-一次风压折线函数
频差(3000-Speed) 3r/min 4r/min 6r/min
频差功率补偿ΔP 4.44MW 8.89MW 17.78MW
一次风压增量指令f(p) 0.4kPa 0.8kPa 1.6kPa
步骤7：在每月月底，复归一次调频不合格次数统计，记录本月度合格率；在下月初时，复位月度合格率，开始下一月度合格率统计。
在机组停运阶段，强制退出一次调频在线诊断及自适应调节系统，在线诊断和自适应调节输出参数全部复归。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统，其特征是，包括一次调频调节性能在线诊断模块和调频自适应调节模块，所述一次调频调节性能在线诊断模块通过自适应调节使能端激活，即当机组出力调节饱和时或者一次调频调节过程中，在补偿量增至35％的上升时间严重滞后时，立即启动调频自适应调节；自适应调节模块识别第一段抽汽、第二段抽汽、第三段抽汽、一次风压以及磨负荷调节系统运行情况，采取瞬时利用汽轮机侧蓄能、锅炉及时补充消耗蓄能的方式，根据一次调频调节过程响应情况，选择性自适应调整调频资源系统，在提高一次调频合格率的同时，减少调频调节对运行系统不必要的干扰。
2.根据权利要求1所述的燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统，其特征是，在机组运行阶段，投入该系统，具体在线诊断、自适应调节过程包括以下步骤：
步骤1：投入燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统；
步骤2：实时采集综合参考阀位、煤主控输出指令，在线诊断机组出力情况，当汽轮机综合参考阀位μ≥99或F(x)煤主控输出指令均达99％以上时，发出机组出力调节饱和告警Alm，提醒运行人员；
步骤3：根据GB/T30370《一次调频试验验收导则》中相关条款要求，对机组一次调频调节性能进行实时在线诊断，具体动态技术指标如下：
(1)t响应时间：当一次调频动作时，负荷变化方向与频差补偿量增减一致时为一次调频响应时间点，该时间点与一次调频动作时间点的差值就是响应时间t，实时显示，此外，当t响应时间t≥3秒时，发出响应时间超限报警talm；
(2)调节时间ts：一次调频动作时，开始计时，直至机组负荷变化接近0且负荷偏差在标准范围内，即为调节时间ts，当调节时间t≥60秒时，发出调节时间超限报警tsalm；
(3)上升时间tr75、tr90：当一次调频动作时，至机组负荷变化量分别达到频差补偿量的75％、90％时，记录tr75、tr90，实时显示，当tr75、tr90分别大于或等于15、30秒时，发出上升时间超限报警tr75alm、tr90alm；
(4)一次调频不合格次数和合格率统计：实时统计一次调频动作次数n，当响应时间、调节时间和上升时间任一超限时报警，即一次调频不合格，合格率k＝1-不合格次数n*100/一次调频动作次数m；
步骤4：根据实时采集的机组综合阀位μ、煤主控指令F(x)、磨机负荷风门平均指令F0和机组负荷等相关参数，实时诊断机组出力调节情况，在P机组负荷小于额定负荷的95％，综合阀位和F(x)煤主控指令均大于99％且负荷上升35％时间超限时，激活自适应模块使能端Tag1，启动自适应模块调节；
步骤5：当自适应使能被激活时，当综合参考阀位μ≥99％，且机组负荷小于额定负荷的94％时，若第一段抽汽、第二段抽汽、第三段抽汽压力大于一定值，判断抽汽电动门处于全开；
(1)电网频差在2.1r/min-4r/min期间，自适应调节第一段抽汽量，当第一段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开；
(2)电网频差达到2.1r/min-5r/min期间，保持第一段抽汽量调节，第二段抽汽参与调频调节，当第二段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开；
(3)当电网频差在2.1r/min-6r/min时，保持第一段抽汽、第二段抽汽调频调节，第三段抽汽参与调频调节，当第三段抽汽压力变化幅度高于某值或调频上升75％时间小于15秒或开度等于55％时，则复归抽汽阀门关指令，延时3秒，发出与关指令同样脉冲宽度的开指令，直至阀门全开；
第一抽汽量、第二抽汽量、第三抽汽量调频调节相关计算公式如下：
Pi＝0.2778*10-3*G*Δhi (1)
Figure FDA0003110322590000021
根据上述(1)和(2)公式，推算出内功率变化与抽汽压力大变化关系如下；
Δp＝Pi/k (3)
式中Δhi为段抽汽理想焓降，k＝0.2778×10-3×G0×Δhi/p0，G为进汽量，p0、p1为阀后压力，G0、Δhi分别为设计工况相应数据，Pi为段内功率，Δp为压力变化幅度；
(4)在步骤(1)、(2)和(3)调节过程中同时发出磨机负荷风门调节指令，主要分以下两种情况：
1)当磨机负荷风门平均指令F0小于70％且煤主控输出指令F(x)大于99％时，根据磨机负荷风门手动数量，将频差负荷增量ΔP折算后的f(F)叠加在手动负荷风门上，其计算公式为：f(F)＝(F*ΔP)/(Fi*P0)，其中P0为额定功率，F为540(12×45％)，Fi为磨机负荷风门手动数量，ΔP为频差功率补偿量；
2)当磨机负荷风门平均指令F0小于70％且F(x)煤主控输出指令小于99％时，将频差负荷增量ΔP折算的f(F)直接叠加在F(x)输出指令上，其计算公式为：f(F)＝ΔP*0.167；
步骤6：在步骤5调节过程中，当调频负荷增加35％上升时间超过9秒时，且一次风母管压小于风机临界压力p或磨机负荷风门没有调节裕量时，调整一次风压设定值，即在一次风压控制器SP端叠加频差函数f(p)；
在机组停运阶段，强制退出一次调频在线诊断及自适应调节系统，在线诊断和自适应调节输出参数全部复归。
3.根据权利要求2所述的燃煤机组一次调频调节性能诊断及自适应调节系统，其特征是，
步骤3中，华中区域两个细则一次调频评价标准基本和GB/T30370《一次调频试验验收导则》相近，南方区域一次调频两个细则考核标准为调频动作方向和积分电量与理论积分电量的比值，本系统主要以南方区域考核指标为主；
(1)调频调节状态Act：在60秒内，系统频率超出一次调频死区期间，实际出力变化量与系统频率偏差数值的正负号相同，则一次调频合格，即ΔP×dp/dt>0，反之则不合格，实时显示直至下次一次调频动作复归；
(2)积分电量PFCth：在60秒内，一次调频实际动作的积分电量与理论积分电量的比值大于35％时计为一次调频合格，反之则为一次调频不合格，发出“调频积分电量不达标”报警；
(3)n1不合格次数统计及合格率计算k1：当在60秒时段内，实际动作积分电量/理论积分电量的比值小于35％或实际出力变化量与系统频率偏差数值的正负号相反时，计为一次调频不合格，统计月度实时不合格次数n1，计算月度考核合格率k1。
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