基于一次調(diào)頻動(dòng)作幅值的超臨界機(jī)組鍋爐主控控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及火電機(jī)組調(diào)頻和鍋爐自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種優(yōu)化后的控制方 法，具體為一種基于一次調(diào)頻動(dòng)作幅值的超臨界機(jī)組鍋爐主控控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)頻率作為最重要的電能質(zhì)量指標(biāo)之一，是電網(wǎng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。隨著新能源并網(wǎng)、 負(fù)荷增長(zhǎng)和電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大，在特高壓電網(wǎng)和大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)的新形勢(shì)下，各級(jí)電網(wǎng)聯(lián) 系日漸緊密，電網(wǎng)和機(jī)組之間協(xié)調(diào)配合的要求也越來(lái)越高，網(wǎng)源協(xié)調(diào)功能中的一次調(diào)頻成 為穩(wěn)定電網(wǎng)的有效手段之一。發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻功能是汽輪發(fā)電機(jī)組固有的功能，主要是 通過(guò)調(diào)節(jié)DEH系統(tǒng)的進(jìn)汽調(diào)節(jié)門(mén)，利用鍋爐蓄熱，在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的情況下，快速響應(yīng)電網(wǎng) 的要求，穩(wěn)定電網(wǎng)頻率，以彌補(bǔ)電網(wǎng)負(fù)荷差距，維持電網(wǎng)的安全。
[0003] 目前，電網(wǎng)規(guī)定的一次調(diào)頻死區(qū)為50±0. 033Hz (相當(dāng)于±2rpm)，要求電網(wǎng)頻率 超出死區(qū)后3s機(jī)組有功功率需要發(fā)生相應(yīng)變化。同時(shí)，對(duì)周期在IOs以內(nèi)的負(fù)荷變化所 引起的頻率波動(dòng)是極微小的，通過(guò)負(fù)荷效應(yīng)，負(fù)荷能夠自行吸收這種頻率波動(dòng)；對(duì)周期在幾 十秒到幾分鐘內(nèi)變化且幅度也較大的負(fù)荷變化引起的頻率波動(dòng)，僅靠一次調(diào)頻是不能滿足 要求的，必須進(jìn)行頻率的二次調(diào)整即AGC控制。因此，電網(wǎng)對(duì)一次調(diào)頻的考核主要集中在 IOs至幾十秒之間的負(fù)荷變化所引起的頻率波動(dòng)。一次調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)頻率變化的響應(yīng)快，根據(jù) IEEE的統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)綜合的一次調(diào)節(jié)特性時(shí)間常數(shù)一般在10秒左右；由于發(fā)電機(jī)的一次 調(diào)節(jié)僅作用于原動(dòng)機(jī)的閥門(mén)位置，而未作用于火力發(fā)電機(jī)組的燃燒系統(tǒng)，當(dāng)閥門(mén)開(kāi)度增大 時(shí)，是鍋爐中的蓄熱暫時(shí)改變了原動(dòng)機(jī)的功率，由于燃燒系統(tǒng)中的化學(xué)能量沒(méi)有發(fā)生變化， 隨著蓄熱量的減少，原動(dòng)機(jī)的功率又會(huì)回到原來(lái)的水平。因而，火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)節(jié)的作 用時(shí)間是短暫的。不同類型的火力發(fā)電機(jī)組，由于蓄熱量的不同，一次調(diào)節(jié)的作用時(shí)間為 0. 5到2分鐘不等。
[0004] 根據(jù)發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則，要求機(jī)組的AGC和一次調(diào)頻必須快速準(zhǔn)確的 做出反應(yīng)，以確保電網(wǎng)整體的穩(wěn)定。因此，國(guó)內(nèi)機(jī)組基本均運(yùn)行在以鍋爐跟隨為主的協(xié)調(diào)控 制方式（BF-CCS)下，即此時(shí)汽輪機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)功率，鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)壓力。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷指令發(fā)生變 化時(shí)，依靠汽輪機(jī)側(cè)的快速性進(jìn)行功率調(diào)整，而鍋爐側(cè)根據(jù)負(fù)荷和壓力的變化同步調(diào)節(jié)風(fēng)、 煤、水，使機(jī)組保持能量平衡。由于一次調(diào)頻效果及正確率的好壞直接影響到一個(gè)電廠的經(jīng) 濟(jì)效益，現(xiàn)在越來(lái)越多的電廠已開(kāi)始重視和關(guān)注一次調(diào)頻功能，加大一次調(diào)頻補(bǔ)償量幅度 和降低一次調(diào)頻死區(qū)是經(jīng)常采用的方法，而這些方法對(duì)機(jī)組的協(xié)調(diào)控制產(chǎn)生很大的擾動(dòng)。
[0005] 如圖1所示為超臨界機(jī)組中典型的以鍋爐跟隨為主的協(xié)調(diào)控制方式時(shí)鍋爐側(cè)控 制示意圖，一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)通過(guò)負(fù)荷指令的前饋（FF)使鍋爐主控、給煤量、給水量、送風(fēng)量 快速進(jìn)行調(diào)節(jié)，以彌補(bǔ)鍋爐側(cè)響應(yīng)的遲延和慣性，達(dá)到一次調(diào)頻考核的需求。但由于一次調(diào) 頻存在的快速性、短暫性等特性，其調(diào)整曲線在電廠機(jī)組側(cè)主要以尖脈沖形式體現(xiàn)，造成負(fù) 荷指令波動(dòng)速率較大，從而導(dǎo)致風(fēng)、煤、水的變化率相對(duì)較大。再加上鍋爐燃燒的滯后性，最 終導(dǎo)致協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的變化和振蕩，使機(jī)組主蒸汽壓力和主蒸汽溫度長(zhǎng)時(shí)間處于不穩(wěn)定狀 態(tài)，不僅僅降低了機(jī)組的效率，還影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前電網(wǎng)對(duì)一次調(diào)頻考核標(biāo) 準(zhǔn)日益嚴(yán)格，有效擾動(dòng)最大偏差頻率逐漸降低，使機(jī)組小擾動(dòng)次數(shù)明顯增多，嚴(yán)重影響到火 電機(jī)組尤其是超臨界火電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種基于一次調(diào)頻動(dòng)作幅值的超臨界 機(jī)組鍋爐主控控制方法，能有效改善超臨界機(jī)組應(yīng)對(duì)一次調(diào)頻的能力，提高機(jī)組在一次調(diào) 頻小幅度波動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，在滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)做功的需求、確保其調(diào)頻能 力的同時(shí)，有效降低主蒸汽壓力和主蒸汽溫度的波動(dòng)，保證機(jī)組自身的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] 基于一次調(diào)頻動(dòng)作幅值的超臨界機(jī)組鍋爐主控控制方法，當(dāng)機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作幅 值較小，即一次調(diào)頻補(bǔ)償量A P在設(shè)定幅值范圍內(nèi)時(shí)，利用鍋爐蓄熱實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的變化需求， 鍋爐主控不進(jìn)行調(diào)節(jié)；同時(shí)兼顧機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)速率，若機(jī)組處于負(fù)荷快速調(diào)節(jié)階段，即一次 調(diào)頻前負(fù)荷指令設(shè)定值變化速率超過(guò)設(shè)定的速率范圍時(shí)，對(duì)鍋爐主控進(jìn)行調(diào)節(jié)，使風(fēng)、煤及 水動(dòng)作，保證運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定，確保負(fù)荷控制的需求。
[0009] 具體實(shí)現(xiàn)方法包括：
[0010] 步驟一、根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)計(jì)算出的一次調(diào)頻補(bǔ)償量ΔΡ送至高低限報(bào)警模塊 HLALM中其進(jìn)行幅值判斷；同時(shí)將一次調(diào)頻前負(fù)荷指令設(shè)定值送至速率報(bào)警模塊RTALM ;當(dāng) 輸入值大于正向變化速率PL的絕對(duì)值或大于負(fù)向變化速率NL的絕對(duì)值時(shí)，RTALM的輸出 為邏輯信號(hào)" 1"，否則輸出為邏輯信號(hào)"〇"，PL和NL端均置數(shù)為R ;
[0011] 步驟二、將高低限報(bào)警模塊HLALM和速率報(bào)警模塊RTALM的輸出信號(hào)分別送至邏 輯非模塊Nl和N2中進(jìn)行邏輯取反，然后送至邏輯與模塊AND中進(jìn)行邏輯與運(yùn)算；
[0012] 步驟三、將邏輯與模塊AND中的輸出送至模擬量選擇器模塊AXSEL的置位端S，模 擬量選擇器模塊AXSEL的模擬量輸入端Zl接模擬量發(fā)生器A，輸入端Z2直接置數(shù)為0 ;即 只有當(dāng)邏輯與模塊AND的輸出為邏輯信號(hào)"1"時(shí)，AXSEL的輸出為模擬量發(fā)生器A的值，否 則AXSEL輸出值為0 ;
[0013] 步驟四、將模擬量選擇器模塊AXSEL的輸出送至一階慣性模塊LAG的置數(shù)端D，一 階慣性模塊LAG的模擬量輸入端X接入一次調(diào)頻后負(fù)荷指令設(shè)定值，對(duì)其進(jìn)行慣性處理。
[0014] 所述速率報(bào)警模塊RTALM設(shè)置有正向變化速率PL和負(fù)向變化速率NL兩個(gè)比較 值，當(dāng)輸入值大于正向變化速率PL的絕對(duì)值或大于負(fù)向變化速率NL的絕對(duì)值時(shí)，RTALM的 輸出為邏輯信號(hào)" 1"，否則輸出為邏輯信號(hào)"〇"，正向變化速率PL和負(fù)向變化速率NL端均 置數(shù)為設(shè)定值R。
[0015] 速率報(bào)警模塊RTALM變化速率設(shè)置原則：正向變化速率PL和負(fù)向變化速率NL均 置數(shù)為R，即正/反向變化速率大小相同，機(jī)組投入AGC (自動(dòng)發(fā)電控制）模式進(jìn)行快速負(fù)荷 調(diào)節(jié)時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)對(duì)火電機(jī)組AGC功能要求，超臨界直流爐機(jī)組負(fù)荷變化率不小于1. 0%額 定容量/分鐘，故R值設(shè)定為I. 〇 %額定容量/分鐘；
[0016] 所述步驟四中的一階慣性模塊LAG的公式表達(dá)為G(S) = ，其中K值為I，T值 Fs+ 1 為置數(shù)端D的輸入值。
[0017] 所述高低限報(bào)警模塊HLALM的高低限H/L的設(shè)置原則：由于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷 本身存在小幅波動(dòng)，同時(shí)機(jī)組可利用蓄熱滿足一次調(diào)頻動(dòng)作幅值較小時(shí)的負(fù)荷增量需求， 因此根據(jù)機(jī)組額定容量大小和實(shí)際運(yùn)行情況，HLALM的H端設(shè)定值范圍為0. 5- I，L端設(shè)定 值范圍為-1一-〇. 5。
[0018] H端設(shè)定值和L端設(shè)定值大小相等，正負(fù)相反。
[0019] 所述模擬量發(fā)生器A設(shè)置原則：由于電網(wǎng)對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻的考核主要集中在IOs 至幾十秒之間的負(fù)荷變化所引起的頻率波動(dòng)，而目前各區(qū)域電網(wǎng)考核小擾動(dòng)時(shí)的持續(xù)時(shí)間 基本在IOs左右，故A值可根據(jù)機(jī)組所在區(qū)域電網(wǎng)對(duì)小擾動(dòng)考核要求，設(shè)置為7-13范圍內(nèi) 的數(shù)值。
[0020] 本發(fā)明的有益效果：
[0021] (1)本發(fā)明可有效解決一次調(diào)頻小幅波動(dòng)造成負(fù)荷指令波動(dòng)速率較大，使風(fēng)、煤、 水的變化率相對(duì)較大，造成的機(jī)組主蒸汽壓力和主蒸汽溫度波動(dòng)較大問(wèn)題，有效提高機(jī)組 在一次調(diào)頻小幅度波動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。
[0022] (2)通過(guò)對(duì)一次調(diào)頻動(dòng)作幅值大小的判斷和機(jī)組負(fù)荷變化率的判斷實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組負(fù) 荷變化的不同反應(yīng)，既保證鍋爐側(cè)不拒動(dòng)、不快速頻繁動(dòng)作，又確保需要?jiǎng)幼鲿r(shí)的風(fēng)、煤、水 調(diào)節(jié)達(dá)到要求，一方面能確保機(jī)組AGC和一次調(diào)頻的性能達(dá)到電網(wǎng)考核要求，一方面也保 證了機(jī)組的安全運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明優(yōu)化前超臨界機(jī)組鍋爐主控邏輯示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明優(yōu)化后超臨界機(jī)組鍋爐主控邏輯示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026] 以某600麗超臨界、中間再熱、凝汽式、超臨界直流爐機(jī)組為例，介紹基于一次調(diào) 頻動(dòng)作幅值的超臨界機(jī)組鍋爐主控控制方法的具體實(shí)施過(guò)程。
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