CN114156910A - 一种基于信号同源的agc负荷解耦控制方法和自动寻优装置 - Google Patents

一种基于信号同源的agc负荷解耦控制方法和自动寻优装置 Download PDF

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CN114156910A CN202111210445.9A CN202111210445A CN114156910A CN 114156910 A CN114156910 A CN 114156910A CN 202111210445 A CN202111210445 A CN 202111210445A CN 114156910 A CN114156910 A CN 114156910A
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Abstract

本发明公开的属于电网控制技术领域，具体为一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法和自动寻优装置，其控制方法包括：一次同源调频模块，采集电网频率信号源处的信号，用于提供一次调频功能，汽轮机机组调整自身负荷；所述一次同源调频模块，采用基于电网功率变化动态调整的控制策略，控制逻辑内置于装置内部，实现信号采集和控制的无缝连接。该基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法和自动寻优装置，能够研究一次调频对AGC性能指标的影响，优化AGC控制模型，提升AGC性能指标KP值，并且能够使汽轮机自动生成优化后的阀门流量特性曲线，同时监控自身的实际流量，在其与生成的流量曲线差距过大时自动报警。

Description

一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法和自动寻优装置
技术领域
本发明涉及电网控制技术领域，具体为一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法和自动寻优装置。
背景技术
目前AGC性能指标中K2值因阀门流量特性的影响指标不高，Kp值偏低，经常会受中调考核。虽经过逻辑优化等措施能来提高Kp指标，但AGC指令和功率信号的精度一直无法解决；同时在生产过程中汽轮机高调门由于在设备安装、通流改造、DEH系统改造、运行老化以及检修解体等因素，均会引起高调门实际流量特性偏移，使调门实际流量特性与配汽过程中参数设置不一致，导致机组出现调节失稳，除了容易造成调门摆动、功率波动、瓦温升高、机组振动异常外，更主要存在负荷波动、自动发电控制和一次调频等调节性能下降、机组协调能力不足等问题，从而不能满足“两个细则”要求而受到电网考核；并且传统阀门流量特性的优化都采用的是人工在线热态试验方法进行整定，故传统阀门流量特性曲线计算需要特定工况试验，存在着试验耗时长、需要和调度部门申请特定工况的缺点，且存在一定的安全风险；同时试验采用抽样负荷试验数据与人工计算处理相结合的方法，不可避免的存在非抽样工况的计算偏差，普遍反应效果不佳。
发明内容
本发明提供了如下技术方案：
一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，包括：
一次同源调频模块，采集电网频率信号源处的信号，用于提供一次调频功能，汽轮机机组调整自身负荷；
所述一次同源调频模块，采用基于电网功率变化动态调整的控制策略，控制逻辑内置于装置内部，实现信号采集和控制的无缝连接，直接输出控制指令，对DCS系统输出调频的功率信号；
所述一次同源调频模块，采用基于电网功率变化动态调整的控制策略，从PMU或发电机硬接线采集频率信号，有针对性对电网不同频差采用不同的动作幅值，经过装置运算后送出调频信号同时到DCS和DEH系统，直接接管DCS内一次调频功能，确保正确动作，并过滤掉不必要的杂波；
AGC模块，连接有AGC信号自动整定模块，所述AGC模块用于提供二次调频功能，电网控制汽轮机负荷，所述AGC信号自动整定模块用于对信号进行存储、分析和校正。
作为本发明所述的基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法的一种优选方案，其中：所述一次同源调频模块包括频率信号传感器、控制逻辑模块、DCS系统和DEH系统，所述频率信号传感器信号连接有DCS系统，所述DCS系统电性连接有PMU和发电机硬接线，所述控制逻辑模块电性连接有频率信号传感器，所述DEH系统电性连接有控制逻辑模块。
作为本发明所述的基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法的一种优选方案，其中：频率信号传感器，用于对电网频率信号的高速率、高精度采集；
控制逻辑模块，用于实现信号采集和控制的无缝连接，直接输出控制指令；
DCS系统，用于汇总PMU和发电机硬接线上传的信号；
DEH系统，用于控制汽轮机起动、停止、正常运行和事故工况下的工作。
作为本发明所述的基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法的一种优选方案，其中：所述AGC信号自动整定模块电性连接有DCS系统，所述AGC信号自动整定模块包括数据实时收集模块、数据分析模块、数据计算模块和数据备份模块，所述数据实时收集模块电性连接有数据分析模块和数据计算模块，所述数据备份模块电性连接有数据实时收集模块。
作为本发明所述的基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法的一种优选方案，其中：
数据实时收集模块，包括modbus程序和RTU镜像程序；
所述modbus程序用于从DCS系统处采集机组AGC指令信号和功率反馈信号，实现对DCS系统数据的采集；
所述RTU镜像程序，当从侦听模块收到从网卡上传来的一个数据包后，接包进程根据配置定义，以及RTU数据包标准协议检测数据包的有效性，包括该数据包的完整性、是否重复做进一步的校验，如出现错误，认为该数据包无效，将其丢弃处理。
作为本发明所述的基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法的一种优选方案，其中：
数据分析模块，用于针对数据实时收集模块RTU镜像程序所收集的数据包，根据配置文件中定义的规则截取位置字段，并对解析出的数据进行工程量转；处理好的数据写入数据库，同时将结果返回给RTU镜像程序。
作为本发明所述的基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法的一种优选方案，其中：获取汽轮机组运行时的数据，根据弗留格尔公式计算实际蒸汽
流量，公式如下：
Figure BDA0003308639220000031
G1级组变工况前流量，G为级组变工况后流量，P01为级组变工况前压力数据，P0为级组变工况后压力数据；
AGC模块的调节速率如下公式：
Figure BDA0003308639220000032
式中，v表示AGC模块调节时的调节速率；Pe表示调节结束时机组出力；Ps表示调节开始时汽轮机组出力；Te表示AGC模块调节时的爬坡段结束时刻；Ts表示AGC模块调节时的爬坡段开始时刻；K1表示机组AGC模块调节速率指标；VN表示机组的标准调节速率。
数据计算模块，用于将从DCS系统采集的AGC指令信号、功率反馈信号与从RTU镜像程序采集的AGC指令信号、功率信号进行对比分析，同时将分析结果通过AO模块送至DCS系统中对AGC指令和功率反馈信号进行修正处理。
作为本发明所述的基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法的一种优选方案，其中：数据备份模块，用于对采集数据和分析结果进行存储，数据存储需大于1个月。
一种基于信号同源的AGC负荷解耦的汽轮机自动寻优装置，包括：
汽轮机阀门流量优化模块，电性连接有一次调频同源模块和AGC模块，所述汽轮机阀门流量优化模块与DCS或MIS系统以通讯的方式读取机组实际运行数据；
所述汽轮机阀门流量优化模块的通讯速率为1秒，结合热力学中稳定状态的判断依据和机组实际生产运行要求，以机组采样参数作为指标，采用机组热力稳定数据筛选原则及稳定数据筛选方法，保证筛选结果不失真且高效的提取到了机组稳定数据；
所述汽轮机阀门流量优化模块采用基于特征通流面积的辨识方法，方法的研究对象为：实际进气量计算：调节级后第一压力级至高压缸排气口之间的压力级级组；主汽压力变工况：高压缸入口至调节级后作为级组；
所述汽轮机阀门流量优化模块除手动补充数据和目标流量曲线的端点在特殊情况需人工干预外，能够自动生成优化后的阀门流量特性曲线；
所述汽轮机阀门流量优化模块定时进行机组实际流量的辨识，如发现实际流量曲线与优化后实际流量曲线变差变大，即发出报警信号；
所述汽轮机阀门流量优化模块自动计算出直接设置于DEH系统阀门管理的阀门管理参数，不需改变原有的控制系统，同时系统会自动生成word文件报告。
与现有技术相比：
通过一次同源调频模块采集电网频率信号源处的信号，提供一次调频功能，汽轮机机组调整自身负荷，并且通过AGC模块中的AGC信号自动整定模块对信号进行数据的存储、分析和校对，从而可以研究一次调频对AGC性能指标的影响，优化AGC控制模型，提升AGC性能指标KP值，而且通过汽轮机阀门流量优化模块优化汽轮机的流量曲线，该基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法和自动寻优装置，能够研究一次调频对AGC性能指标的影响，优化AGC控制模型，提升AGC性能指标KP值，并且能够使汽轮机自动生成优化后的阀门流量特性曲线，同时监控自身的实际流量，在其与生成的流量曲线差距过大时自动报警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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。其中：
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明一次调频同源模块的系统框图；
图3为本发明AGC模块和AGC信号自动整定模块连接的系统框图；
图4为本发明AGC信号自动整定模块的系统框图；
图5为本发明数据实时收集模块的系统框图；
图6为本发明一次调频同源模块、DCS系统和汽轮机阀门流量优化模块连接的系统框图。
图中：100一次调频同源模块、110PMU、120发电机硬接线、130频率信号传感器、140控制逻辑模块、150DCS系统、160DEH系统、200AGC模块、210AGC信号自动整定模块、211数据实时收集模块、212modbus程序、213RTU镜像程序、214数据分析模块、215数据计算模块、216数据备份模块、300汽轮机阀门流量优化模块。
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，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
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他方式来实施，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方式的限制。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的实施方式进一步的详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，一次同源调频模块提供一次调频功能，汽轮机机组调整自身负荷；采用基于电网功率变化动态调整的控制策略，控制逻辑内置于装置内部，实现信号采集和控制的无缝连接，直接输出控制指令，对DCS系统150输出调频的功率信号；采用基于电网功率变化动态调整的控制策略，从PMU110或发电机硬接线120采集频率信号，有针对性对电网不同频差采用不同的动作幅值，经过装置运算后送出调频信号同时到DCS和DEH系统160，直接接管DCS内一次调频功能，确保正确动作，并过滤掉不必要的杂波；AGC模块200提供二次调频功能，电网控制汽轮机负荷，AGC信号自动整定模块210对信号进行存储、分析和校正。
实施例2：
本实施例与实施例1中不同的是，频率信号传感器130对电网频率信号的高速率、高精度采集；控制逻辑模块140实现信号采集和控制的无缝连接，直接输出控制指令；DCS系统150汇总PMU110和发电机硬接线120上传的信号；DEH系统160控制汽轮机起动、停止、正常运行和事故工况下的工作。
控制逻辑模块140实现信号采集和控制的无缝连接，直接输出控制指令，同时控制逻辑模块140包括数据筛选和修正，从而提高信号采集和控制效率，输出控制指令更为精准：
筛选的具体操作步骤为：将频率信号传感器130采集的数据先采用筛选单元过滤筛选；当采集的数据进入到筛选单元内，筛选单元设置有预设数值，筛选数据与预设数值不一致，则无法通过控制逻辑模块140输出；
不一致的数据采用修正单元进行修正处理，
S1:将预设数值不一致的数据作为偏差数据；
S2:提取偏差数据；
S3:分析偏差数据并将其划分为不同段落，得到分段数据；
S4:按照预设参数对分段数据进行修调处理，得到修正数据，再反馈给控制逻辑模块140。
实施例3：
本实施例与实施例1中不同的是，数据实时收集模块211，包括modbus程序212和RTU镜像程序213；所述modbus程序212从DCS系统150处采集机组AGC指令信号和功率反馈信号，实现对DCS系统150数据的采集；所述RTU镜像程序213，当从侦听模块收到从网卡上传来的一个数据包后，接包进程根据配置定义，以及RTU数据包标准协议检测数据包的有效性，包括该数据包的完整性、是否重复做进一步的校验，如出现错误，认为该数据包无效，将其丢弃处理；数据分析模块214针对数据实时收集模块211RTU镜像程序213所收集的数据包，根据配置文件中定义的规则截取位置字段，并对解析出的数据进行工程量转；处理好的数据写入数据库，同时将结果返回给RTU镜像程序213；数据计算模块215将从DCS系统150采集的AGC指令信号、功率反馈信号与从RTU镜像程序213采集的AGC指令信号、功率信号进行对比分析，同时将分析结果通过AO模块送至DCS系统150中对AGC指令和功率反馈信号进行修正处理；数据备份模块216对采集数据和分析结果进行存储，数据存储需大于1个月。
获取汽轮机组运行时的数据，根据弗留格尔公式计算实际蒸汽流量，公式
如下：
Figure BDA0003308639220000081
G1级组变工况前流量，G为级组变工况后流量，P01为级组变工况前压力数据，P0为级组变工况后压力数据；
AGC模块200的调节速率如下公式：
Figure BDA0003308639220000082
式中，v表示AGC模块200调节时的调节速率；Pe表示调节结束时机组出力；Ps表示调节开始时汽轮机组出力；Te表示AGC模块200调节时的爬坡段结束时刻；Ts表示AGC模块200调节时的爬坡段开始时刻；K1表示机组AGC模块200调节速率指标；VN表示机组的标准调节速率。
工作原理：
通过一次同源调频模块采集电网频率信号源处的信号，提供一次调频功能，汽轮机机组调整自身负荷，并且通过AGC模块200中的AGC信号自动整定模块210对信号进行数据的存储、分析和校对，从而可以研究一次调频对AGC性能指标的影响，优化AGC控制模型，提升AGC性能指标KP值，而且通过汽轮机阀门流量优化模块300优化汽轮机的流量曲线。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，其特征在于，包括：
一次同源调频模块，采集电网频率信号源处的信号，用于提供一次调频功能，汽轮机机组调整自身负荷；
所述一次同源调频模块，采用基于电网功率变化动态调整的控制策略，控制逻辑内置于装置内部，实现信号采集和控制的无缝连接，直接输出控制指令，对DCS系统(150)输出调频的功率信号；
所述一次同源调频模块，采用基于电网功率变化动态调整的控制策略，从PMU(110)或发电机硬接线(120)采集频率信号，有针对性对电网不同频差采用不同的动作幅值，经过装置运算后送出调频信号同时到DCS和DEH系统(160)，直接接管DCS内一次调频功能，确保正确动作，并过滤掉不必要的杂波；
AGC模块(200)，连接有AGC信号自动整定模块(210)，所述AGC模块(200)用于提供二次调频功能，电网控制汽轮机负荷，所述AGC信号自动整定模块(210)用于对信号进行存储、分析和校正。
2.根据权利要求1所述的一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，其特征在于，所述一次同源调频模块包括频率信号传感器(130)、控制逻辑模块(140)、DCS系统(150)和DEH系统(160)，所述频率信号传感器(130)信号连接有DCS系统(150)，所述DCS系统(150)电性连接有PMU(110)和发电机硬接线(120)，所述控制逻辑模块(140)电性连接有频率信号传感器(130)，所述DEH系统(160)电性连接有控制逻辑模块(140)。
3.根据权利要求2所述的一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，其特征在于，
频率信号传感器(130)，用于对电网频率信号的高速率、高精度采集；
控制逻辑模块(140)，用于实现信号采集和控制的无缝连接，直接输出控制指令；
DCS系统(150)，用于汇总PMU(110)和发电机硬接线(120)上传的信号；
DEH系统(160)，用于控制汽轮机起动、停止、正常运行和事故工况下的工作。
4.根据权利要求1所述的一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，其特征在于，所述AGC信号自动整定模块(210)电性连接有DCS系统(150)，所述AGC信号自动整定模块(210)包括数据实时收集模块(211)、数据分析模块(214)、数据计算模块(215)和数据备份模块(216)，所述数据实时收集模块(211)电性连接有数据分析模块(214)和数据计算模块(215)，所述数据备份模块(216)电性连接有数据实时收集模块(211)。
5.根据权利要求4所述的一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，其特征在于，
数据实时收集模块(211)，包括modbus程序(212)和RTU镜像程序(213)；
所述modbus程序(212)用于从DCS系统(150)处采集机组AGC指令信号和功率反馈信号，实现对DCS系统(150)数据的采集；
所述RTU镜像程序(213)，当从侦听模块收到从网卡上传来的一个数据包后，接包进程根据配置定义，以及RTU数据包标准协议检测数据包的有效性，包括该数据包的完整性、是否重复做进一步的校验，如出现错误，认为该数据包无效，将其丢弃处理。
6.根据权利要求4所述的一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，其特征在于，
数据分析模块(214)，用于针对数据实时收集模块(211)RTU镜像程序(213)所收集的数据包，根据配置文件中定义的规则截取位置字段，并对解析出的数据进行工程量转；处理好的数据写入数据库，同时将结果返回给RTU镜像程序(213)。
7.根据权利要求4所述的一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，其特征在于，
数据计算模块(215)，用于将从DCS系统(150)采集的AGC指令信号、功率反馈信号与从RTU镜像程序(213)采集的AGC指令信号、功率信号进行对比分析，同时将分析结果通过AO模块送至DCS系统(150)中对AGC指令和功率反馈信号进行修正处理。
8.根据权利要求1所述的一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，其特征在于，
数据备份模块(216)，用于对采集数据和分析结果进行存储，数据存储需大于1个月。
9.一种基于信号同源的AGC负荷解耦的汽轮机自动寻优装置，其特征在于，包括：
汽轮机阀门流量优化模块(300)，电性连接有一次调频同源模块(100)和AGC模块(200)，所述汽轮机阀门流量优化模块(300)与DCS或MIS系统以通讯的方式读取机组实际运行数据；
所述汽轮机阀门流量优化模块(300)的通讯速率为1秒，结合热力学中稳定状态的判断依据和机组实际生产运行要求，以机组采样参数作为指标，采用机组热力稳定数据筛选原则及稳定数据筛选方法，保证筛选结果不失真且高效的提取到了机组稳定数据；
所述汽轮机阀门流量优化模块(300)采用基于特征通流面积的辨识方法，方法的研究对象为：实际进气量计算：调节级后第一压力级至高压缸排气口之间的压力级级组；主汽压力变工况：高压缸入口至调节级后作为级组；
所述汽轮机阀门流量优化模块(300)除手动补充数据和目标流量曲线的端点在特殊情况需人工干预外，能够自动生成优化后的阀门流量特性曲线；
所述汽轮机阀门流量优化模块(300)定时进行机组实际流量的辨识，如发现实际流量曲线与优化后实际流量曲线变差变大，即发出报警信号；
所述汽轮机阀门流量优化模块(300)自动计算出直接设置于DEH系统(160)阀门管理的阀门管理参数，不需改变原有的控制系统，同时系统会自动生成word文件报告。
10.根据权利要求1所述的一种基于信号同源的AGC负荷解耦控制方法，其特征在于，
获取汽轮机组运行时的数据，根据弗留格尔公式计算实际蒸汽流量，公式如下：
Figure FDA0003308639210000041
G1级组变工况前流量，G为级组变工况后流量，P01为级组变工况前压力数据，P0为级组变工况后压力数据；
AGC模块(200)的调节速率如下公式：
Figure FDA0003308639210000042
式中，v表示AGC模块(200)调节时的调节速率；Pe表示调节结束时机组出力；Ps表示调节开始时汽轮机组出力；Te表示AGC模块(200)调节时的爬坡段结束时刻；Ts表示AGC模块(200)调节时的爬坡段开始时刻；K1表示机组AGC模块(200)调节速率指标；VN表示机组的标准调节速率。
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