CN117674185A - 一种用于火电机组的调频方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于火电机组的调频方法，用于建筑施工领域，该调频方法包括以下步骤：调频需求分析，对火电机组供电的电网进行频率变化分析，并确定调频需求和目标频率；控制系统设定，针对S1所得的调频需求和目标频率选择合适的控制系统，并设定需求的调频控制参数、负荷控制参数；算法设计，针对控制系统需求，选择合适的算法，并确定算法输出和输入，同时结合算法和调频需求设计算法逻辑；系统集成测试，将控制系统和算法集成到火电机组中，并进行调频测试和验证，对测试结果进行分析和优化；维护与优化，定期检查和维护控制系统与算法。本发明通过对火电机组调频方法的优化改进，以适应电力系统的实际需求和提高其运行性能。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组调频领域，具体来说，尤其涉及一种用于火电机组的调频方法。
背景技术
在电网实际运行中，当电量消耗与电量供给不匹配时，即可引起电网频率出现变化较小、变动周期较短的微小分量，这种频率扰动主要靠汽轮发电机组本身的调节系统直接自动调整汽轮机调门完成电网负荷补偿，修正电网频率的波动，这个过程即为发电机组的调频；
但是现有的火电机组调频方法存在着严重的机组与电网频率响应效率慢的问题，无法准确地响应电网频率变化，使得频率波动和负荷振荡尤为严重。
为此，本案提出一种用于火电机组的调频方法，已解决上述技术问题。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提出一种用于火电机组的调频方法，目的在于解决现有的火电机组调频方法存在着严重的机组与电网频率响应效率慢的问题，无法准确地响应电网频率变化，使得频率波动和负荷振荡尤为严重问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种用于火电机组的调频方法，该调频方法包括以下步骤：
S1、调频需求分析，对火电机组供电的电网进行频率变化分析，并确定调频需求和目标频率；
S2、控制系统设定，针对S1所得的调频需求和目标频率选择合适的控制系统，并设定需求的调频控制参数、负荷控制参数；
S3、算法设计，针对控制系统需求，选择合适的算法，并确定算法输出和输入，同时结合算法和调频需求设计算法逻辑；
S4、系统集成测试，将控制系统和算法集成到火电机组中，并进行调频测试和验证，对测试结果进行分析和优化；
S5、维护与优化，定期检查和维护控制系统与算法，根据运行情况优化调频性能，及时更新算法以适应新的电网需求。
可选地，所述对火电机组供电的电网进行频率变化分析，并确定调频需求和目标频率，具体过程如下：
S11、分析电网频率变化：
S111、收集电网频率数据，包括实时数据和历史数据；
S112、分析电网频率的变化趋势和特点；
S12、确定调频需求，包括调频容量和响应速度要求：
S121、确定调频需求和目标频率；
S122、根据电网频率变化和调频需求，确定火电机组的调频目标；
S123、确定调频控制的精度要求，其中包括但不仅限于负荷变化的精度、响应速度。
可选地，所述针对S1所得的调频需求和目标频率选择合适的控制系统，并设定需求的调频控制参数、负荷控制参数，具体过程如下：
S21、选择合适的控制系统：
S211、选择适合火电机组调频控制的控制系统类型，包括但不仅限于分散控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)其中任意一种；
S212、选择合适的硬件设备和接口，其中包括但不仅限于传感器、执行器、通信接口其中任意一种；
S22、设定调频控制参数：
S221、设定调频控制系统的控制参数，包括控制器的比例增益、积分时间和微分时间；
S23、设定负荷控制参数：
S231、设定负荷控制系统的控制参数，包括负荷变化速率、最大负荷变化量。
可选地，所述针对控制系统需求，选择合适的算法，并确定算法输出和输入，同时结合算法和调频需求设计算法逻辑，具体过程如下：
S31、算法需求分析
S311、根据调频控制需求，考虑到火电机组的特性，算法具有以下特点：
S312、快速响应：算法能够迅速根据电网频率变化计算出机组负荷变化指令，以尽快调整机组负荷；
S313、准确调频：算法能够根据电网频率变化精确计算机组负荷变化指令，以确保机组负荷的准确调整；
鲁棒性：算法应该对不同类型和状态的火电机组具有较好的适应性和鲁棒性；
S32、算法设计：
S321、考虑到PID(比例-积分-微分)控制器具有较好的鲁棒性和调频效果，采用PID算法进行调频控制。
可选地，所述采用PID算法进行调频控制，具体过程如下：
S3211、定义PID控制器参数：
定义PID控制器的比例增益P、积分增益I和微分增益D，根据经验公式和火电机组的特性进行选择和调整；
S3212、设定参考轨迹：
设定调频控制的参考轨迹，根据电网频率的变化趋势和火电机组的特性进行选择和调整，当电网频率升高时，参考轨迹设定为机组负荷逐渐减小，当电网频率降低时，参考轨迹设定为机组负荷逐渐增大；
S3213、计算误差信号：
计算实际机组负荷与参考轨迹之间的误差信号，即实际机组负荷与参考轨迹之间的差值；
S3214、计算PID输出：
根据误差信号和PID控制器的参数，计算PID输出，即机组负荷变化指令，具体计算公式如下：
PID输出＝P*误差信号+I*误差信号的积分+D*误差信号的微分
S3215、机组负荷调整：
根据PID输出指令，通过火电机组的控制系统调整机组负荷，具体调整方式采用改变汽轮机进汽量、改变锅炉燃烧率的方式；
S3216、算法实现：
将上述算法通过编程语言(如Python)实现，集成到火电机组的控制系统中，具体实现过程如下：
S32161、定义PID控制器参数：
在算法实现中，根据实际情况手动或自动设定PID控制器的参数P、I和D；
S32162、设定参考轨迹：
在算法实现中，根据实际情况手动或自动设定参考轨迹，参考轨迹通过函数或数据表的方式实现，包括使用多项式拟合方法进行设定；
S32163、计算误差信号：
在算法实现中，实时监测实际机组负荷和计算误差信号，误差信号通过读取传感器数据方式实现；
S32164、计算PID输出：
在算法实现中，实时根据误差信号和PID控制器参数计算PID输出，PID输出通过调用函数的方式实现；
S32165、机组负荷调整：
在算法实现中，将PID输出转换为机组负荷调整指令，并通过火电机组的控制系统调整机组负荷，机组负荷调整指令通过函数的方式实现，包括将PID输出转换为汽轮机进汽量参数的改变量。
可选地，所述将控制系统和算法集成到火电机组中，并进行调频测试和验证，对测试结果进行分析和优化，具体过程如下：
S41、将控制系统和算法集成到火电机组中：
S411将控制系统和算法通过接口和通信协议进行集成；
S412、进行系统调试和测试，确保控制系统和算法的稳定运行；
S42、进行调频测试和验证：
S421、对火电机组进行调频测试，记录测试数据；
S422、分析测试数据，验证调频控制系统的性能指标是否满足要求；
S43、对测试结果进行分析和优化：
S431、对测试过程中的数据进行分析，识别潜在问题和不足之处；
S432、基于分析结果进行优化改进，包括调整控制参数、修改算法逻辑；
S433、重复进行调频测试和数据分析，直到满足性能指标要求。
可选地，所述定期检查和维护控制系统与算法，根据运行情况优化调频性能，及时更新算法以适应新的电网需求，具体过程如下：
S51、定期检查和维护控制系统与算法：
S511、建立定期检查和维护制度，确保控制系统和算法的稳定运行；
S512、进行日常巡检和维护，包括检查硬件设备、更新软件程序；
S513、对系统进行定期的校准和标定，确保控制系统和算法的准确性；
S52、根据运行情况优化调频性能：
S521、根据火电机组运行情况和实际需求，对调频性能进行优化；
S522、收集运行数据，分析调频控制系统的实际表现，识别可改进之处。
相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
通过对控制系统和算法进行优化设计，提高了火电机组的调频性能，使得机组能够更快、更准确地响应电网频率变化，有效降低了频率波动和负荷振荡；
优化了算法，采用了适应性强的控制策略，使得火电机组在不同的运行工况和条件下仍能保持良好的调频性能，增强了算法的鲁棒性和自适应性。
附图说明
结合实施例的以下描述，本发明的上述特性、特征和优点及其实现方式和方法变得更明白易懂，实施例结合附图详细阐述。在此以示意图示出：
图1是根据本发明实施例的一种用于火电机组的调频方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种用于火电机组的调频方法。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明的一个实施例，提供了一种用于火电机组的调频方法，该调频方法包括以下步骤：
S1、调频需求分析，对火电机组供电的电网进行频率变化分析，并确定调频需求和目标频率；
所述对火电机组供电的电网进行频率变化分析，并确定调频需求和目标频率，具体过程如下：
S11、分析电网频率变化：
S111、收集电网频率数据，包括实时数据和历史数据；
S112、分析电网频率的变化趋势和特点；
S12、确定调频需求，包括调频容量和响应速度要求：
S121、确定调频需求和目标频率；
S122、根据电网频率变化和调频需求，确定火电机组的调频目标；
S123、确定调频控制的精度要求，其中包括但不仅限于负荷变化的精度、响应速度。
S2、控制系统设定，针对S1所得的调频需求和目标频率选择合适的控制系统，并设定需求的调频控制参数、负荷控制参数；
所述针对S1所得的调频需求和目标频率选择合适的控制系统，并设定需求的调频控制参数、负荷控制参数，具体过程如下：
S21、选择合适的控制系统：
S211、选择适合火电机组调频控制的控制系统类型，包括但不仅限于分散控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)其中任意一种；
S212、选择合适的硬件设备和接口，其中包括但不仅限于传感器、执行器、通信接口其中任意一种；
S22、设定调频控制参数：
S221、设定调频控制系统的控制参数，包括控制器的比例增益、积分时间和微分时间；
S23、设定负荷控制参数：
S231、设定负荷控制系统的控制参数，包括负荷变化速率、最大负荷变化量。
S3、算法设计，针对控制系统需求，选择合适的算法，并确定算法输出和输入，同时结合算法和调频需求设计算法逻辑；
所述针对控制系统需求，选择合适的算法，并确定算法输出和输入，同时结合算法和调频需求设计算法逻辑，具体过程如下：
S31、算法需求分析
S311、根据调频控制需求，考虑到火电机组的特性，算法具有以下特点：
S312、快速响应：算法能够迅速根据电网频率变化计算出机组负荷变化指令，以尽快调整机组负荷；
S313、准确调频：算法能够根据电网频率变化精确计算机组负荷变化指令，以确保机组负荷的准确调整；
鲁棒性：算法应该对不同类型和状态的火电机组具有较好的适应性和鲁棒性；
S32、算法设计：
S321、考虑到PID(比例-积分-微分)控制器具有较好的鲁棒性和调频效果，采用PID算法进行调频控制。
S4、系统集成测试，将控制系统和算法集成到火电机组中，并进行调频测试和验证，对测试结果进行分析和优化；
所述采用PID算法进行调频控制，具体过程如下：
S3211、定义PID控制器参数：
定义PID控制器的比例增益P、积分增益I和微分增益D，根据经验公式和火电机组的特性进行选择和调整；
S3212、设定参考轨迹：
设定调频控制的参考轨迹，根据电网频率的变化趋势和火电机组的特性进行选择和调整，当电网频率升高时，参考轨迹设定为机组负荷逐渐减小，当电网频率降低时，参考轨迹设定为机组负荷逐渐增大；
S3213、计算误差信号：
计算实际机组负荷与参考轨迹之间的误差信号，即实际机组负荷与参考轨迹之间的差值；
S3214、计算PID输出：
根据误差信号和PID控制器的参数，计算PID输出，即机组负荷变化指令，具体计算公式如下：
PID输出＝P*误差信号+I*误差信号的积分+D*误差信号的微分
S3215、机组负荷调整：
根据PID输出指令，通过火电机组的控制系统调整机组负荷，具体调整方式采用改变汽轮机进汽量、改变锅炉燃烧率的方式；
S3216、算法实现：
将上述算法通过编程语言(如Python)实现，集成到火电机组的控制系统中，具体实现过程如下：
S32161、定义PID控制器参数：
在算法实现中，根据实际情况手动或自动设定PID控制器的参数P、I和D；
S32162、设定参考轨迹：
在算法实现中，根据实际情况手动或自动设定参考轨迹，参考轨迹通过函数或数据表的方式实现，包括使用多项式拟合方法进行设定；
S32163、计算误差信号：
在算法实现中，实时监测实际机组负荷和计算误差信号，误差信号通过读取传感器数据方式实现；
S32164、计算PID输出：
在算法实现中，实时根据误差信号和PID控制器参数计算PID输出，PID输出通过调用函数的方式实现；
S32165、机组负荷调整：
在算法实现中，将PID输出转换为机组负荷调整指令，并通过火电机组的控制系统调整机组负荷，机组负荷调整指令通过函数的方式实现，包括将PID输出转换为汽轮机进汽量参数的改变量。
所述将控制系统和算法集成到火电机组中，并进行调频测试和验证，对测试结果进行分析和优化，具体过程如下：
S41、将控制系统和算法集成到火电机组中：
S411将控制系统和算法通过接口和通信协议进行集成；
S412、进行系统调试和测试，确保控制系统和算法的稳定运行；
S42、进行调频测试和验证：
S421、对火电机组进行调频测试，记录测试数据；
S422、分析测试数据，验证调频控制系统的性能指标是否满足要求；
S43、对测试结果进行分析和优化：
S431、对测试过程中的数据进行分析，识别潜在问题和不足之处；
S432、基于分析结果进行优化改进，包括调整控制参数、修改算法逻辑；
S433、重复进行调频测试和数据分析，直到满足性能指标要求。
S5、维护与优化，定期检查和维护控制系统与算法，根据运行情况优化调频性能，及时更新算法以适应新的电网需求；
所述定期检查和维护控制系统与算法，根据运行情况优化调频性能，及时更新算法以适应新的电网需求，具体过程如下：
S51、定期检查和维护控制系统与算法：
S511、建立定期检查和维护制度，确保控制系统和算法的稳定运行；
S512、进行日常巡检和维护，包括检查硬件设备、更新软件程序；
S513、对系统进行定期的校准和标定，确保控制系统和算法的准确性；
S52、根据运行情况优化调频性能：
S521、根据火电机组运行情况和实际需求，对调频性能进行优化；
S522、收集运行数据，分析调频控制系统的实际表现，识别可改进之处。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
Claims (7)
1.一种用于火电机组的调频方法，其特征在于，该调频方法包括以下步骤：
S1、调频需求分析，对火电机组供电的电网进行频率变化分析，并确定调频需求和目标频率；
S2、控制系统设定，针对S1所得的调频需求和目标频率选择合适的控制系统，并设定需求的调频控制参数、负荷控制参数；
S3、算法设计，针对控制系统需求，选择合适的算法，并确定算法输出和输入，同时结合算法和调频需求设计算法逻辑；
S4、系统集成测试，将控制系统和算法集成到火电机组中，并进行调频测试和验证，对测试结果进行分析和优化；
S5、维护与优化，定期检查和维护控制系统与算法，根据运行情况优化调频性能，及时更新算法以适应新的电网需求。
2.根据权利要求1所述的一种用于火电机组的调频方法，其特征在于，所述对火电机组供电的电网进行频率变化分析，并确定调频需求和目标频率，具体过程如下：
S11、分析电网频率变化：
S111、收集电网频率数据，包括实时数据和历史数据；
S112、分析电网频率的变化趋势和特点；
S12、确定调频需求，包括调频容量和响应速度要求：
S121、确定调频需求和目标频率；
S122、根据电网频率变化和调频需求，确定火电机组的调频目标；
S123、确定调频控制的精度要求，其中包括但不仅限于负荷变化的精度、响应速度。
3.根据权利要求1所述的一种用于火电机组的调频方法，其特征在于，所述针对S1所得的调频需求和目标频率选择合适的控制系统，并设定需求的调频控制参数、负荷控制参数，具体过程如下：
S21、选择合适的控制系统：
S211、选择适合火电机组调频控制的控制系统类型，包括但不仅限于分散控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)其中任意一种；
S212、选择合适的硬件设备和接口，其中包括但不仅限于传感器、执行器、通信接口其中任意一种；
S22、设定调频控制参数：
S221、设定调频控制系统的控制参数，包括控制器的比例增益、积分时间和微分时间；
S23、设定负荷控制参数：
S231、设定负荷控制系统的控制参数，包括负荷变化速率、最大负荷变化量。
4.根据权利要求1所述的一种用于火电机组的调频方法，其特征在于，所述针对控制系统需求，选择合适的算法，并确定算法输出和输入，同时结合算法和调频需求设计算法逻辑，具体过程如下：
S31、算法需求分析
S311、根据调频控制需求，考虑到火电机组的特性，算法具有以下特点：
S312、快速响应：算法能够迅速根据电网频率变化计算出机组负荷变化指令，以尽快调整机组负荷；
S313、准确调频：算法能够根据电网频率变化精确计算机组负荷变化指令，以确保机组负荷的准确调整；
鲁棒性：算法应该对不同类型和状态的火电机组具有较好的适应性和鲁棒性；
S32、算法设计：
S321、考虑到PID(比例-积分-微分)控制器具有较好的鲁棒性和调频效果，采用PID算法进行调频控制。
5.根据权利要求4所述的一种用于火电机组的调频方法，其特征在于，所述采用PID算法进行调频控制，具体过程如下：
S3211、定义PID控制器参数：
定义PID控制器的比例增益P、积分增益I和微分增益D，根据经验公式和火电机组的特性进行选择和调整；
S3212、设定参考轨迹：
设定调频控制的参考轨迹，根据电网频率的变化趋势和火电机组的特性进行选择和调整，当电网频率升高时，参考轨迹设定为机组负荷逐渐减小，当电网频率降低时，参考轨迹设定为机组负荷逐渐增大；
S3213、计算误差信号：
计算实际机组负荷与参考轨迹之间的误差信号，即实际机组负荷与参考轨迹之间的差值；
S3214、计算PID输出：
根据误差信号和PID控制器的参数，计算PID输出，即机组负荷变化指令，具体计算公式如下：
PID输出＝P*误差信号+I*误差信号的积分+D*误差信号的微分
S3215、机组负荷调整：
根据PID输出指令，通过火电机组的控制系统调整机组负荷，具体调整方式采用改变汽轮机进汽量、改变锅炉燃烧率的方式；
S3216、算法实现：
将上述算法通过编程语言(如Python)实现，集成到火电机组的控制系统中，具体实现过程如下：
S32161、定义PID控制器参数：
在算法实现中，根据实际情况手动或自动设定PID控制器的参数P、I和D；
S32162、设定参考轨迹：
在算法实现中，根据实际情况手动或自动设定参考轨迹，参考轨迹通过函数或数据表的方式实现，包括使用多项式拟合方法进行设定；
S32163、计算误差信号：
在算法实现中，实时监测实际机组负荷和计算误差信号，误差信号通过读取传感器数据方式实现；
S32164、计算PID输出：
在算法实现中，实时根据误差信号和PID控制器参数计算PID输出，PID输出通过调用函数的方式实现；
S32165、机组负荷调整：
在算法实现中，将PID输出转换为机组负荷调整指令，并通过火电机组的控制系统调整机组负荷，机组负荷调整指令通过函数的方式实现，包括将PID输出转换为汽轮机进汽量参数的改变量。
6.根据权利要求1所述的一种用于火电机组的调频方法，其特征在于，所述将控制系统和算法集成到火电机组中，并进行调频测试和验证，对测试结果进行分析和优化，具体过程如下：
S41、将控制系统和算法集成到火电机组中：
S411将控制系统和算法通过接口和通信协议进行集成；
S412、进行系统调试和测试，确保控制系统和算法的稳定运行；
S42、进行调频测试和验证：
S421、对火电机组进行调频测试，记录测试数据；
S422、分析测试数据，验证调频控制系统的性能指标是否满足要求；
S43、对测试结果进行分析和优化：
S431、对测试过程中的数据进行分析，识别潜在问题和不足之处；
S432、基于分析结果进行优化改进，包括调整控制参数、修改算法逻辑；
S433、重复进行调频测试和数据分析，直到满足性能指标要求。
7.根据权利要求1所述的一种用于火电机组的调频方法，其特征在于，所述定期检查和维护控制系统与算法，根据运行情况优化调频性能，及时更新算法以适应新的电网需求，具体过程如下：
S51、定期检查和维护控制系统与算法：
S511、建立定期检查和维护制度，确保控制系统和算法的稳定运行；
S512、进行日常巡检和维护，包括检查硬件设备、更新软件程序；
S513、对系统进行定期的校准和标定，确保控制系统和算法的准确性；
S52、根据运行情况优化调频性能：
S521、根据火电机组运行情况和实际需求，对调频性能进行优化；
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