CN114583719A - 一种火电厂agc一次调频控制逻辑优化分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，涉及火电机组调频技术领域，包括频率获取模块，频率判断模块、DEH侧一次调频模块、CCS侧一次调频模块、压力补偿模块、控制策略优化模块以及一次调频动作计算模块，所述频率获取模块，用于获取电力系统电网频率与目标频率的偏离量，计算出并获取电网频差。该火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，通过优化完善一次调频控制方案，计算机组的转速不等率、运行迟缓率等参数数据，并基于压力补偿模块以及控制策略优化模块提高一次调频的精确度，提高CCS侧一次调频闭环控制响应速度，有效提高机组一次调频性能，以实现CCS侧与DEH侧一次调频动作时间的统一。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组调频技术领域，具体为一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统。
背景技术
电网频率体现了发电侧的发电功率和用电侧的用电负荷之间的平衡关系。当发电功率与用电负荷大小相等时，电网频率稳定；当发电功率大于用电负荷时，电网频率升高；当发电功率小于用电负荷时，电网频率降低。电网频率，是评价电能品质的重要质量指标，其关系到电网的安全性和可靠性，因此保证电网频率稳定是电力系统运行的重要任务。按照调整范围和调节能力的不同，电网频率调整分为一次调频和二次调频。
一次调频，是指当电网频率超出一定范围时，电网频率的变化将使电网中参与一次调频的发电机组在短时间内自动快速增加或减少负荷，利用机组的蓄热快速响应电网频率的变化，以使电网频率重新趋于平衡和稳定。一次调频是防止电网频率大幅波动、维护电网频率稳定的重要手段。
现有技术中，由于自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)的工作时间长于一次调频，且由于其经过速率限制后动作优先性低于一次调频，故在实际运行中存在部分情况下，一次调频和AGC动作反向的情况发生，造成一次调频动作幅度达不到频率补偿的需要。这样一方面会造成电厂的一次调频考核不达标，影响到电厂的实际经济效益，另一方面机组一次调频反应幅度的不足不利于电网的频率的稳定。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，包括频率获取模块，频率判断模块、DEH侧一次调频模块、CCS侧一次调频模块、压力补偿模块、控制策略优化模块以及一次调频动作计算模块，所述频率获取模块的输入端信号连接在电力系统中，所述频率获取模块的输出端信号连接在频率判断模块的输入端，所述频率判断模块的输出端分别信号连接在DEH侧一次调频模块和CCS侧一次调频模块的输入端，所述DEH侧一次调频模块和CCS侧一次调频模块对火电机组进行一次调频，所述压力补偿模块和控制策略优化模块的输出端均信号连接在火电机组的输入端，所述一次调频动作计算模块的输入端信号连接在火电机组的输出端；
所述频率获取模块，用于获取电力系统电网频率与目标频率的偏离量，计算出并获取电网频差；
所述频率判断模块，用于判断电网频率的降低/增加幅度是否超过预设范围；
所述DEH侧一次调频模块，用于计算火电机组中汽轮机的转速偏差，并通过函数转换为阀位修正量；
所述CCS侧一次调频模块，用于计算火电机组中汽轮机的转速偏差，并将火电机组的转速差信号转换为负荷修正量；
所述压力补偿模块，用于在一次调频动作中，当前压力偏离额定压力较大时，维持主汽压力的稳定；
所述控制策略优化模块，基于机前压力变化速率修正函数，对DEH侧一次调频模块的动作量精准度进行修正；
所述一次调频动作计算模块，用于对一次调频的动作过程进行计算考核。
进一步优化本技术方案，所述DEH侧一次调频模块和CCS侧一次调频模块的计算模型包括转速不等率计算模型、运行迟缓率计算模型、最大迟缓率计算模型以及一次调频负荷调整量计算模型，并基于函数转换和转速差信号转换两种方式，转换为阀位修正量、负荷修正量。
进一步优化本技术方案，所述转速不等率计算模型如下所示：
其中，δ为转速不等率数值，nmax为汽轮机空负荷时的转速，nmin为汽轮机满负荷时的转速，n0为汽轮机的额定转速，δ的取值范围在4-5.5％。
进一步优化本技术方案，所述运行迟缓率计算模型如下所示：
其中，ε为运行迟缓率的数值，n2为降低负荷时，功率对应的转速，n1为增加负荷时，功率对应的转速，n0为汽轮机的额定转速。
进一步优化本技术方案，所述最大迟缓率计算模型如下所示：
其中εmax为最大迟缓率的数值，Δnmax为最大转速差值，n0为汽轮机的额定转速。
进一步优化本技术方案，所述一次调频负荷调整量计算模型如下所示：
其中，ΔN为单位转速一次调频负荷调整量(MW/r/min)，Ne为火电机组额定负荷(MW)，δ为转速不等率，ne为火电机组额定转速。
进一步优化本技术方案，所述一次调频负荷调整量计算模型还包括如下所示的计算公式：
其中，ΔN为单位转速一次调频负荷调整量(MW/Hz)，Ne为火电机组额定负荷(MW)，δ为转速不等率，f为火电机组额定转速下的频率
进一步优化本技术方案，所述压力补偿模块在当一次调频动作时，主汽压力偏离当前负荷下的额定压力较大，压力补偿模块动作，输出至汽轮机主控调节回路，汽轮机主控与锅炉主控协调动作维持主汽压力的稳定。
进一步优化本技术方案，所述控制策略优化模块中预设有两个不同的转速不等率参数，两个转速不等率分别设置为4％和4.5％，用于提高火电机组在转速偏差较小时的一次调频效果。
进一步优化本技术方案，所述一次调频动作计算模块的考核模型如下所示：
其中，Hi为机组一次调频贡献电量，t0为系统频率超过机组一次调频动作死区的时刻，ti为系统频率进入机组一次调频动作死区的时刻，Pt为t时刻机组实际发电有功功率，P0为t0时刻机组实际发电有功功率。
与现有技术相比，本发明提供了一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，具备以下有益效果：
该火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，通过优化完善一次调频控制方案，计算机组的转速不等率、运行迟缓率等参数数据，并基于压力补偿模块以及控制策略优化模块提高一次调频的精确度，提高CCS侧一次调频闭环控制响应速度，有效提高机组一次调频性能，以实现CCS侧与DEH侧一次调频动作时间的统一。
附图说明
图1为本发明提出的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例：
请参阅图1，一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，包括频率获取模块，频率判断模块、DEH侧一次调频模块、CCS侧一次调频模块、压力补偿模块、控制策略优化模块以及一次调频动作计算模块，所述频率获取模块的输入端信号连接在电力系统中，所述频率获取模块的输出端信号连接在频率判断模块的输入端，所述频率判断模块的输出端分别信号连接在DEH侧一次调频模块和CCS侧一次调频模块的输入端，所述DEH侧一次调频模块和CCS侧一次调频模块对火电机组进行一次调频，所述压力补偿模块和控制策略优化模块的输出端均信号连接在火电机组的输入端，所述一次调频动作计算模块的输入端信号连接在火电机组的输出端。
所述频率获取模块，用于获取电力系统电网频率与目标频率的偏离量，计算出并获取电网频差。
所述频率判断模块，用于判断电网频率的降低/增加幅度是否超过预设范围。
所述DEH侧一次调频模块，用于计算火电机组中汽轮机的转速偏差，并通过函数转换为阀位修正量，将频差信号经转速不等率设计函数直接叠加到汽轮机调速气门指令处，使得一次调频速度快，通过汽轮机的调门开度调整汽轮机主汽门前压力，保证机组平稳运行，响应一次调频事件只能通过先增加锅炉燃料后，才能改变机组的输出功率，在一次调频功能调整阀门开度的瞬间，若未设置一次调频对压力控制回路的闭锁，通过调节又将调门拉回原运行位置。
所述CCS侧一次调频模块，用于计算火电机组中汽轮机的转速偏差，并将火电机组的转速差信号转换为负荷修正量。
所述压力补偿模块，用于在一次调频动作中，当前压力偏离额定压力较大时，维持主汽压力的稳定。
所述控制策略优化模块，基于机前压力变化速率修正函数，对DEH侧一次调频模块的动作量精准度进行修正。
对转速偏差信号函数进行压力校正，保证了DEH开环控制快速动作量，当机组运行协调或AGC方式时，一次调频由DEH和CCS共同实现，当DEH侧的一次调频后，CCS侧的一次调频也迅速动作，以避免CCS协调对调频负荷的反调，同时CCS侧的一次调频作用将校正最终的一次调频目标负荷，实现一次调频负荷的精确控制。
所述一次调频动作计算模块，用于对一次调频的动作过程进行计算考核。
具体的，所述DEH侧一次调频模块和CCS侧一次调频模块的计算模型包括转速不等率计算模型、运行迟缓率计算模型、最大迟缓率计算模型以及一次调频负荷调整量计算模型，并基于函数转换和转速差信号转换两种方式，转换为阀位修正量、负荷修正量。
具体的，所述转速不等率计算模型如下所示：
其中，δ为转速不等率数值，nmax为汽轮机空负荷时的转速，nmin为汽轮机满负荷时的转速，n0为汽轮机的额定转速，δ的取值范围在4-5.5％。
具体的，所述运行迟缓率计算模型如下所示：
其中，ε为运行迟缓率的数值，n2为降低负荷时，功率对应的转速，n1为增加负荷时，功率对应的转速，n0为汽轮机的额定转速。
具体的，所述最大迟缓率计算模型如下所示：
其中εmax为最大迟缓率的数值，Δnmax为最大转速差值，n0为汽轮机的额定转速。
具体的，所述一次调频负荷调整量计算模型如下所示：
其中，ΔN为单位转速一次调频负荷调整量(MW/r/min)，Ne为火电机组额定负荷(MW)，δ为转速不等率，ne为火电机组额定转速。
具体的，所述一次调频负荷调整量计算模型还包括如下所示的计算公式：
其中，ΔN为单位转速一次调频负荷调整量(MW/Hz)，Ne为火电机组额定负荷(MW)，δ为转速不等率，f为火电机组额定转速下的频率
具体的，所述压力补偿模块在当一次调频动作时，主汽压力偏离当前负荷下的额定压力较大，压力补偿模块动作，输出至汽轮机主控调节回路，汽轮机主控与锅炉主控协调动作维持主汽压力的稳定。
具体的，所述控制策略优化模块中预设有两个不同的转速不等率参数，两个转速不等率分别设置为4％和4.5％，用于提高火电机组在转速偏差较小时的一次调频效果。
具体的，所述一次调频动作计算模块的考核模型如下所示：
其中，Hi为机组一次调频贡献电量，t0为系统频率超过机组一次调频动作死区的时刻，ti为系统频率进入机组一次调频动作死区的时刻，Pt为t时刻机组实际发电有功功率，P0为t0时刻机组实际发电有功功率。
本发明的有益效果是：
该火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，通过优化完善一次调频控制方案，计算机组的转速不等率、运行迟缓率等参数数据，并基于压力补偿模块以及控制策略优化模块提高一次调频的精确度，提高CCS侧一次调频闭环控制响应速度，有效提高机组一次调频性能，以实现CCS侧与DEH侧一次调频动作时间的统一。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，包括频率获取模块，频率判断模块、DEH侧一次调频模块、CCS侧一次调频模块、压力补偿模块、控制策略优化模块以及一次调频动作计算模块，所述频率获取模块的输入端信号连接在电力系统中，所述频率获取模块的输出端信号连接在频率判断模块的输入端，所述频率判断模块的输出端分别信号连接在DEH侧一次调频模块和CCS侧一次调频模块的输入端，所述DEH侧一次调频模块和CCS侧一次调频模块对火电机组进行一次调频，所述压力补偿模块和控制策略优化模块的输出端均信号连接在火电机组的输入端，所述一次调频动作计算模块的输入端信号连接在火电机组的输出端；
所述频率获取模块，用于获取电力系统电网频率与目标频率的偏离量，计算出并获取电网频差；
所述频率判断模块，用于判断电网频率的降低/增加幅度是否超过预设范围；
所述DEH侧一次调频模块，用于计算火电机组中汽轮机的转速偏差，并通过函数转换为阀位修正量；
所述CCS侧一次调频模块，用于计算火电机组中汽轮机的转速偏差，并将火电机组的转速差信号转换为负荷修正量；
所述压力补偿模块，用于在一次调频动作中，当前压力偏离额定压力较大时，维持主汽压力的稳定；
所述控制策略优化模块，基于机前压力变化速率修正函数，对DEH侧一次调频模块的动作量精准度进行修正；
所述一次调频动作计算模块，用于对一次调频的动作过程进行计算考核。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，所述DEH侧一次调频模块和CCS侧一次调频模块的计算模型包括转速不等率计算模型、运行迟缓率计算模型、最大迟缓率计算模型以及一次调频负荷调整量计算模型，并基于函数转换和转速差信号转换两种方式，转换为阀位修正量、负荷修正量。
3.根据权利要求2所述的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，所述转速不等率计算模型如下所示：
其中，δ为转速不等率数值，nmax为汽轮机空负荷时的转速，nmin为汽轮机满负荷时的转速，n0为汽轮机的额定转速，δ的取值范围在4-5.5％。
4.根据权利要求2所述的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，所述运行迟缓率计算模型如下所示：
其中，ε为运行迟缓率的数值，n2为降低负荷时，功率对应的转速，n1为增加负荷时，功率对应的转速，n0为汽轮机的额定转速。
5.根据权利要求2所述的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，所述最大迟缓率计算模型如下所示：
其中εmax为最大迟缓率的数值，Δnmax为最大转速差值，n0为汽轮机的额定转速。
6.根据权利要求2所述的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，所述一次调频负荷调整量计算模型如下所示：
其中，ΔN为单位转速一次调频负荷调整量(MW/r/min)，Ne为火电机组额定负荷(MW)，δ为转速不等率，ne为火电机组额定转速。
7.根据权利要求6所述的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，所述一次调频负荷调整量计算模型还包括如下所示的计算公式：
其中，ΔN为单位转速一次调频负荷调整量(MW/Hz)，Ne为火电机组额定负荷(MW)，δ为转速不等率，f为火电机组额定转速下的频率。
8.根据权利要求1所述的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，所述压力补偿模块在当一次调频动作时，主汽压力偏离当前负荷下的额定压力较大，压力补偿模块动作，输出至汽轮机主控调节回路，汽轮机主控与锅炉主控协调动作维持主汽压力的稳定。
9.根据权利要求1所述的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，所述控制策略优化模块中预设有两个不同的转速不等率参数，两个转速不等率分别设置为4％和4.5％，用于提高火电机组在转速偏差较小时的一次调频效果。
10.根据权利要求1所述的一种火电厂AGC一次调频控制逻辑优化分析系统，其特征在于，所述一次调频动作计算模块的考核模型如下所示：
其中，Hi为机组一次调频贡献电量，t0为系统频率超过机组一次调频动作死区的时刻，ti为系统频率进入机组一次调频动作死区的时刻，Pt为t时刻机组实际发电有功功率，P0为t0时刻机组实际发电有功功率。
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