本發(fā)明涉及火力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于孤網(wǎng)/微網(wǎng)的火電機(jī)組OPC策略優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

孤網(wǎng)，一般泛指脫離大電網(wǎng)的小容量電網(wǎng)。根據(jù)《中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，電網(wǎng)中單機(jī)容量應(yīng)小于電網(wǎng)總?cè)萘康?％，以保證當(dāng)該機(jī)發(fā)生甩負(fù)荷時(shí)，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。孤網(wǎng)運(yùn)行有其突出的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在其的控制方式由負(fù)荷控制轉(zhuǎn)為頻率控制，要求汽輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)具有足夠要求的靜態(tài)特性以及良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，同時(shí)在孤網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性以保證在用戶負(fù)荷變化的情況下保持電網(wǎng)內(nèi)頻率的穩(wěn)定。電力建設(shè)規(guī)程曾有規(guī)定，如果某機(jī)組發(fā)生甩負(fù)荷，并且該機(jī)組容量小于該電網(wǎng)總?cè)萘康?％，則電網(wǎng)所失去的功率可以由其他機(jī)組的過載余量共同分?jǐn)?，?duì)電網(wǎng)穩(wěn)定并不構(gòu)成威脅。但是由于孤網(wǎng)容量不大，對(duì)負(fù)荷波動(dòng)十分敏感，部分負(fù)荷的波動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)頻的急劇變化。

近年來，電解鋁行業(yè)發(fā)展迅猛，隨著國家取消電解鋁等高耗能產(chǎn)業(yè)的電價(jià)優(yōu)惠措施，以及國內(nèi)電力部門發(fā)電成本的增加、勞動(dòng)力成本的上升等，導(dǎo)致電力成本上升，鋁廠虧損較為嚴(yán)重?，F(xiàn)在的電解鋁廠單位一般采取自建電廠并與電解鋁廠形成獨(dú)立電網(wǎng)的方式，大大降低了電解鋁的電力成本，火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行總裝機(jī)容量越來越大。

由于孤網(wǎng)運(yùn)行中，用電側(cè)負(fù)荷直接決定了火電機(jī)組的發(fā)電功率，當(dāng)用電側(cè)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)火電機(jī)組需要跟蹤負(fù)荷大小，以調(diào)整機(jī)組功率保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒定。通常情況下用電側(cè)負(fù)荷會(huì)發(fā)生一定的波動(dòng)，這對(duì)于火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行具有一定的影響。如果對(duì)于孤網(wǎng)運(yùn)行中大型火電機(jī)組仍然沿用大電網(wǎng)時(shí)的控制策略，勢(shì)必在某些極端狀況下不能滿足實(shí)際需求。

為了防止汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷期間發(fā)生超速，汽輪機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(Digital Electro-Hydraulic Control System)簡(jiǎn)稱DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置超速保護(hù)控制器(Overspeed Protection Controller)簡(jiǎn)稱OPC。OPC的功能主要是當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)瞬時(shí)關(guān)閉高、中壓閥門GV、IV，防止汽輪機(jī)超速脫扣，為汽輪機(jī)提供動(dòng)態(tài)超速保護(hù)手段。

在實(shí)際運(yùn)行中，甩負(fù)荷時(shí)并不是直接打閘，而是經(jīng)過一些判斷：當(dāng)超速3％時(shí)，OPC信號(hào)控制關(guān)閉所有的調(diào)節(jié)閥和回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽逆止門，使汽輪機(jī)迅速減負(fù)荷，3s后檢測(cè)轉(zhuǎn)速，如超速低于3％則閥門復(fù)位，反之繼續(xù)關(guān)閉。

在孤網(wǎng)運(yùn)行過程中，當(dāng)機(jī)組發(fā)生小幅度的負(fù)荷下降時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速飛升就會(huì)十分明顯，極易觸發(fā)OPC動(dòng)作，如果觸發(fā)OPC動(dòng)作之后，在延遲的3秒過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將會(huì)發(fā)生十分明顯的下降，當(dāng)開啟調(diào)速氣門后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速又會(huì)繼續(xù)飛升，從而導(dǎo)致OPC動(dòng)作頻繁，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速發(fā)生不停的波動(dòng)，網(wǎng)頻不能維持恒定。

目前火電機(jī)組OPC控制策略沒有考慮孤網(wǎng)運(yùn)行下機(jī)組突甩大負(fù)荷工況，也沒有針對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

通過理論分析與實(shí)際情況相結(jié)合，總結(jié)出現(xiàn)有OPC控制策略應(yīng)用于孤網(wǎng)運(yùn)行中存在的幾個(gè)問題：

1、OPC動(dòng)作中，延遲3s復(fù)位時(shí)間太長，此時(shí)發(fā)電機(jī)仍然帶著大部分負(fù)載，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速快速降低，3s后復(fù)位，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速已嚴(yán)重偏離3000r/min；

2、在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于一次調(diào)頻的動(dòng)作值受到調(diào)頻幅度的限制，汽機(jī)功率無法降低，從而引起OPC頻繁動(dòng)作。

3、在升負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，OPC和旁路保護(hù)頻繁動(dòng)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適用于孤網(wǎng)/微網(wǎng)的火電機(jī)組OPC策略優(yōu)化方法，能夠解決現(xiàn)有火電機(jī)組OPC控制策略在孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下網(wǎng)內(nèi)突發(fā)甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組OPC頻繁動(dòng)作，不能穩(wěn)定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

1、將機(jī)組OPC控制邏輯中的延遲時(shí)間設(shè)置為0；

2、將機(jī)組OPC控制邏輯中的觸發(fā)原則修改如下：當(dāng)汽輪機(jī)標(biāo)幺超速ω_r>103％，且汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加速度a>0時(shí)，通過中控機(jī)將觸發(fā)信號(hào)發(fā)送至OPC執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而觸發(fā)OPC動(dòng)作；

3、將機(jī)組OPC控制邏輯中的復(fù)位原則修改如下：當(dāng)實(shí)際功率小于發(fā)電功率時(shí)，即汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加速度a＜0，且汽輪機(jī)標(biāo)幺轉(zhuǎn)速ω_r＜103％時(shí)，通過中控機(jī)控制OPC執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)位。

本發(fā)明提出了一種適用于孤網(wǎng)/微網(wǎng)的火電機(jī)組OPC策略優(yōu)化方法。該方法針對(duì)于火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的特性對(duì)火電機(jī)組OPC控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，通過取消OPC動(dòng)作的延遲時(shí)間以及對(duì)OPC動(dòng)作觸發(fā)規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了火電機(jī)組在孤網(wǎng)/微網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行時(shí)突發(fā)甩負(fù)荷故障時(shí)對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的有效控制，OPC動(dòng)作不頻繁觸發(fā)，保證了火電機(jī)組的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明所述的突甩25％負(fù)荷時(shí)，OPC控制策略優(yōu)化前與優(yōu)化后發(fā)電頻率隨時(shí)間變化曲線；

圖3為突甩25％負(fù)荷時(shí)，OPC控制策略優(yōu)化前與優(yōu)化后OPC信號(hào)變化曲線；

圖4為突甩50％負(fù)荷時(shí)，OPC控制策略優(yōu)化前與優(yōu)化后發(fā)電頻率隨時(shí)間變化曲線；

圖5為突甩50％負(fù)荷時(shí)，OPC控制策略優(yōu)化前與優(yōu)化后OPC信號(hào)變化曲線；

圖6為突甩100％負(fù)荷(自帶廠用電)時(shí)，OPC控制策略優(yōu)化前與優(yōu)化后發(fā)電頻率隨時(shí)間變化曲線；

圖7為突甩100％負(fù)荷(自帶廠用電)時(shí)，OPC控制策略優(yōu)化前與優(yōu)化后OPC信號(hào)變化曲線。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明包括如下步驟：

(1)將機(jī)組OPC控制邏輯中的延遲時(shí)間設(shè)置為0；

(2)將機(jī)組OPC控制邏輯中的觸發(fā)原則修改如下：當(dāng)汽輪機(jī)標(biāo)幺超速ω_r>103％，且汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加速度a>0時(shí)，通過中控機(jī)將觸發(fā)信號(hào)發(fā)送至OPC執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而觸發(fā)OPC動(dòng)作；

(3)將機(jī)組OPC控制邏輯中的復(fù)位原則修改如下：當(dāng)實(shí)際功率小于發(fā)電功率(即負(fù)荷)時(shí)，即汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加速度a＜0，且汽輪機(jī)標(biāo)幺轉(zhuǎn)速ω_r＜103％時(shí)，通過中控機(jī)控制OPC執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)位。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速發(fā)生下降時(shí)，就說明機(jī)組所帶的負(fù)荷已經(jīng)大于機(jī)組的實(shí)際功率，此時(shí)開啟調(diào)速氣門可以在一定程度上消除機(jī)組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速波動(dòng)范圍，從而達(dá)到調(diào)整網(wǎng)頻的目的。

針對(duì)OPC控制策略的優(yōu)化是以引入汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加速度為參考量進(jìn)行的，這樣可以更好反映實(shí)際發(fā)電功率與所帶的負(fù)荷大小關(guān)系，對(duì)于火電機(jī)組在孤網(wǎng)運(yùn)行下突甩負(fù)荷后，穩(wěn)定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速具有較大的幫助。

以350MW火電機(jī)組為模型，建立Matlab-Simulink模型對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行下的火電機(jī)組突甩負(fù)荷故障進(jìn)行了仿真，得到的對(duì)比結(jié)果如圖1至圖6所示：

通過圖2至圖7的對(duì)比可知，在突甩25％負(fù)荷、突甩50％負(fù)荷、突甩100％負(fù)荷(自帶廠用電)的情況下，針對(duì)OPC控制策略進(jìn)行優(yōu)化后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速得到了很好的控制，在未優(yōu)化前突甩負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致火電機(jī)組OPC動(dòng)作不斷被觸發(fā)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速得不到有效的控制，機(jī)組不能正常工作；在使用優(yōu)化后的OPC控制策略時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速得到了較好的控制，OPC動(dòng)作次數(shù)明顯下降，火電機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在短時(shí)間內(nèi)即可恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

在對(duì)OPC控制策略進(jìn)行優(yōu)化之后，有效地解決了原OPC控制策略應(yīng)用于孤網(wǎng)運(yùn)行中的問題，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速得到了有效地控制，優(yōu)化效果十分明顯。在發(fā)生突甩大部分負(fù)荷的狀況下，OPC起到有效的保護(hù)作用。

由火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行特性針對(duì)OPC動(dòng)作進(jìn)行了優(yōu)化，取消OPC動(dòng)作的延遲時(shí)間。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速發(fā)生下降時(shí)，就說明機(jī)組所帶的負(fù)荷已經(jīng)大于機(jī)組的實(shí)際功率，此時(shí)開啟調(diào)速氣門可以在一定程度上消除機(jī)組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速波動(dòng)范圍，從而達(dá)到調(diào)整網(wǎng)頻的目的。

本發(fā)明針對(duì)OPC控制策略的優(yōu)化是以引入汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加速度為參考量進(jìn)行的，這樣可以更好反映實(shí)際發(fā)電功率與所帶的負(fù)荷大小關(guān)系，對(duì)于火電機(jī)組在孤網(wǎng)運(yùn)行下突甩負(fù)荷后，穩(wěn)定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速具有較大的幫助。