CN203224772U

CN203224772U - 660mw超临界机组一次调频控制系统

Info

Publication number: CN203224772U
Application number: CN2013202296311U
Authority: CN
Inventors: 卫平宝; 詹春; 桂汉生; 王传奇; 董洁青; 邢亚捷; 平多俭; 王舜; 徐冰; 傅彬; 庄义飞; 王金龙
Original assignee: MAANSHAN DANGTU POWER GENERATION Co Ltd
Current assignee: MAANSHAN DANGTU POWER GENERATION Co Ltd
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2023-04-30

Abstract

本实用新型提供一种660MW超临界机组一次调频控制系统，包括CCS、DEH、频率变送器、DCS系统、调频功率控制回路、给水调节器、给水控制系统、燃料指令调节器、锅炉主控、汽机主控、锅炉和锅炉燃料控制系统；所述频率变送器连接DCS系统，所述DCS系统连接调频功率控制回路，所述调频功率控制回路连接给水调节器和燃料指令调节器，所述锅炉连接锅炉燃料控制系统。本实用新型一次调频动作合理、及时，避免了电网对机组的一次调频考核，提高机组发电的经济性和机组协调控制系统的稳定性，不会发生因一次调频动作而导致协调控制系统振荡；一次调频动作速度极大提高，动作幅度较大，能较快满足电网一次调频的需求。

Description

660MW超临界机组一次调频控制系统

技术领域

本实用新型属于电力行业的热控自动控制和一次调频控制技术领域，特别是一种660MW超临界机组一次调频控制系统。

背景技术

为了保证电网的安全经济运行，提高电能质量和电网频率的控制水平，迅速消除由于电网负荷变化而引起的频率波动，电网对机组的一次调频要求越来越高。针对机组存在对电网调频响应慢和精确性不够，一次调频动作时主汽压力波动较大，负荷偏差较大，影响机组经济、安全稳定运行等问题。当涂发电有限公司为2*660MW超临界机组，一次调频采用转速信号，经函数转化为调频功率信号送入DEH调节汽轮机调门开度，从而得到一次调频的目的，但实际运行中，转速与电网频率存在一定差异，造成一次调频响应不及时或精确性不够等问题，使机组经济性受到严重影响。对2台机组一次调频参数设置及其对协调控制系统稳定性的影响进行分析，并探讨如何合理优化一次调频控制策略，通过设置DEH和DCS一次调频的参数，使其既能满足电网频率快速响应的需求，又能满足机组安全稳定性的要求。

超临界：锅炉内的工质都是水，水的临界压力是：22.115MPA，374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，不存在两相区，即水变成蒸汽是连续的，并以单相形式进行，就叫水的临界点，炉内工质压力大于这个压力就是超临界锅炉。

DCS：distributed control systems，简称DCS,又称为分散控制系统。是以微处理机为基础，以微机分散控制，操作和管理集中为特性，集先进的计算机技术、通讯技术、CRT技术和控制技术即4C技术于一体的新型控制系统。

一次调频控制：一次调频功能是通过调节汽轮机调门的开度，利用机组的蓄热来快速响应电网频率的变化。目前大机组普遍应用DEH来进行汽轮机转速和有功功率的控制。

现有技术缺点：

1、改造前，一次调频采用转速信号，存在对电网调频响应慢和精确性不够等问题，造成一次调频动作不合理，一次调频受电网考核严重。

2、DEH侧一次调频功能投入后，如果有频差出现时，一次调频产生的调门开度前馈直接叠加在DEH的GV开度的给定值上，通过调节DEH的调门使机组有功功率快速响应一次调频的需求，但是如果此时协调控制系统投入，协调控制系统的负荷给定值没有改变而机组有功功率发生了变化，协调控制系统的功率控制回路就会发出和一次调频作用方向相反的汽轮机调门指令，不仅从一定程度上抵消了一次调频的效果，容易引起协调控制系统振荡，从而降低协调控制系统的稳定性。

3、一次调频动作速度迟滞，前期动作幅度较小，一次调频动作15秒后，不能达到调频功率得到规定值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种660MW超临界机组一次调频控制系统，其一次调频动作合理、及时，避免了电网对机组的一次调频考核，提高机组发电的经济性和机组协调控制系统的稳定性，不会发生因一次调频动作而导致协调控制系统振荡；一次调频动作速度极大提高，动作幅度较大，能较快满足电网一次调频的需求。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

本实用新型实施例提供的一种660MW超临界机组一次调频控制系统，包括CCS、DEH、频率变送器、DCS系统、调频功率控制回路、给水调节器、给水控制系统、燃料指令调节器、锅炉主控、汽机主控、锅炉和锅炉燃料控制系统；所述频率变送器连接DCS系统，所述DCS系统连接调频功率控制回路，所述调频功率控制回路连接给水调节器和燃料指令调节器，所述锅炉连接锅炉燃料控制系统。

其中，所述的锅炉主控与汽机主控采用变参数控制。

其中，所述的锅炉采用直流炉。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型通过改造一次调频所用的转速信号，采用更加精确可靠的量程为49-51Hz的精度0.2级的频率变送器，得到3个频率信号，在经过DCS信号处理，得到修正转速信号1DT_FX1，该信号用于调频功率控制回路，数值更加精确、性能更加稳定，改造后一次调频动作合理、及时，避免了电网对机组的一次调频考核，提高机组发电的经济性。

2、本实用新型在协调控制侧增加一次调频，在一次调频动作时，在改变DEH的同时，也相应的改变负荷设定值，使汽机、锅炉协调动作，提高机组协调控制系统的稳定性，不会发生因一次调频动作而导致协调控制系统振荡。

3、本实用新型一次调频动作速度极大提高，动作幅度较大，能较快满足电网一次调频的需求。通过对修正转速与调频功率关系、修正转速与调门开度前馈关系进行优化，提高机组在转速偏差在2.5-4rpm时负荷响应能力，进一步满足电网调度一次调频要求。

4、本实用新型根据修正转速1DT_FX1对应折线函数F(X)函数输出得到GVFF，对应改变DEH调门开度；协调控制侧根据修正转速1DT_FX1对应的另一个折线函数F(X)函数输出，得到FQMW，调频功率（FQMW）经过一个超前/滞后环节，处理后的调频功率送入燃料指令调节器中，使锅炉快速维持机前压力，保证机组负荷响应能力；调频功率（FQMW）信号，该信号也要经过处理，加入一个超前/滞后环节，形成给水控制器指令，加快给水控制的响应；锅炉主控与汽机主控采用变参数控制，使功率调节更加精确，主汽压力控制更为平稳。

附图说明

图1是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的系统框图；

图2是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的频率转化为修正转速逻辑图；

图3是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的修正转速与调频功率关系曲线图；

图4是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的修正转速与调门开度前馈关系曲线图；

图5是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的一次调频引入DEH系统逻辑图；

图6是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的调频功率引入燃料控制系统逻辑图；

图7是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的调频功率引入给水控制系统逻辑图。

具体实施方式

下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

其中，所述的锅炉主控与汽机主控采用变参数控制，所述的锅炉采用直流炉。

结合图1，阐述本实用新型的工作原理：

图2是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的频率转化为修正转速逻辑图；一种基于CCS变参数调频与DEH变参数调频控制设计，并对转速信号进行改造，原转速信号被3个频率变送器代替，频率变送器输出送到DCS系统。经过3取中值处理，后在利用折线F(X)函数处理，得到修正转速信号1DT_FX1信号。

图3是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的修正转速与调频功率关系曲线图；图4是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的修正转速与调门开度前馈关系曲线图；通过对修正转速与调频功率关系，修正转速与调门开度前馈关系进行优化，提高机组在转速偏差在2.5-4rpm时负荷响应能力，进一步满足电网调度一次调频要求。

为了解决一次调频动作后，直接开调门，造成的机前压力下降，又反过来影响机组出力，一次调频产生的调频功率也需加到锅炉燃料控制系统中。

直流炉的特点决定了给水控制的重要性，为了使机组在调频动作后有较强的负荷响应能力和压力和主汽温度的稳定性，维持燃水比稳定十分重要，这样，就必须在给水控制系统中加入调频功率（FQMW）信号。

电网频率经过处理后得到修正转速信号1DT_FX1，经过F（X）函数转化为调门开度前馈（GVFF）信号与来自汽机主控的指令1DT_P1PT信号，两者相加产生实际开度指令送入DEH系统控制汽轮机调门开度，从而利用机组蓄热快速起到调频作用。

一次调频动作时，各子系统协调动作，顺序如下：

电网频率越限（49.967Hz～50.033），不在范围内，一次调频动作：（1）根据修正转速1DT_FX1对应折线函数F(X)函数输出得到GVFF，对应改变DEH调门开度。（2）协调控制侧根据修正转速1DT_FX1对应的另一个折线函数F(X)函数输出，得到FQMW，调频功率（FQMW）经过一个超前/滞后环节，处理后的调频功率送入燃料指令调节器中，使锅炉快速维持机前压力，保证机组负荷响应能力。（3）调频功率（FQMW）信号，该信号也要经过处理，加入一个超前/滞后环节，形成给水控制器指令，加快给水控制的响应。

直至一次调频动作完成，上述一次调频指令恢复。

图5是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的一次调频引入DEH系统逻辑图；DEH系统一次调频：电网频率经过处理后得到修正转速信号1DT_FX1，经过F（X）函数转化为调门开度前馈（GVFF）信号与来自汽机主控的指令1DT_P1PT信号，两者相加产生实际开度指令送入DEH系统控制汽轮机调门开度，从而利用机组蓄热快速起到调频作用。

图6是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的调频功率引入燃料控制系统逻辑图；锅炉燃料控制系统一次调频：调频功率（FQMW）经过一个超前/滞后环节，处理后的调频功率送入燃料指令调节器中，使锅炉快速维持机前压力，保证机组负荷响应能力。

图7是本实用新型实施例的660MW超临界机组一次调频控制系统的调频功率引入给水控制系统逻辑图；给水控制系统一次调频：调频功率（FQMW）信号，该信号也要经过处理，加入一个超前/滞后环节，形成给水控制器指令，加快给水控制的响应。

协调控制系统参数优化：锅炉主控PID参数重新整定，实行变参数控制。首先加入机组负荷稳态、变负荷工况判断，即机组负荷指令经一微分环节，得到变量A，当|A|>1.5时，为变负荷工况，压力PID参数Kp=1；Ki=0.08，当变量|A|≤1.5时为稳态工况，此时分两种情况：①当主汽压力Pt≤22.6MPa时，PID参数Kp=1.75；Ki=0.045；②当Pt>23MPa时，PID参数Kp=2.0；Ki=0.035。汽机主控中的机组实际负荷指令（UNITD）叠加修正后一次调频功率（FQMW），作为功率调节器设定值，汽机主控PID采用变参数控制，Kp根据机组负荷在2.62～2.8之间变化，Ki根据机组负荷在0.58～0.6之间变化，同时汽机主控形成回路中，取消了压力设定值与实际值偏差回路，将闭锁增好闭锁减信号动作值由1MPa改为2MPa。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种660MW超临界机组一次调频控制系统，其特征在于：包括CCS、DEH、频率变送器、DCS系统、调频功率控制回路、给水调节器、给水控制系统、燃料指令调节器、锅炉主控、汽机主控、锅炉和锅炉燃料控制系统；所述频率变送器连接DCS系统，所述DCS系统连接调频功率控制回路，所述调频功率控制回路连接给水调节器和燃料指令调节器，所述锅炉连接锅炉燃料控制系统。

2.根据权利要求1所述的660MW超临界机组一次调频控制系统，其特征在于：所述的锅炉主控与汽机主控采用变参数控制。

3.根据权利要求1所述的660MW超临界机组一次调频控制系统，其特征在于：所述的锅炉采用直流炉。