基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)，包括：當機組轉速偏差信號Δn的絕對值在設定范圍之內(nèi)時，未達到系統(tǒng)調(diào)度考核動作值，系統(tǒng)輸出為機組轉速偏差信號Δn經(jīng)過一次調(diào)頻補償量函數(shù)f(x)補償后，產(chǎn)生的負荷補償量ΔP1；當機組轉速偏差信號Δn的絕對值在設定范圍之外時，達到系統(tǒng)調(diào)度考核動作值，根據(jù)機組轉速偏差信號Δn的正負確定系統(tǒng)的最終輸出量，并根據(jù)設定的滯后時間確定系統(tǒng)最終輸出量的持續(xù)時間。本發(fā)明有益效果：本發(fā)明可以解決火電機組一次調(diào)頻考核指標差等實際難題，能夠有效滿足電網(wǎng)對于機組一次調(diào)頻的要求，滿足調(diào)頻調(diào)峰需求。
【專利說明】基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及火電機組調(diào)頻領域，尤其涉及一種基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻 優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 隨著新能源并網(wǎng)、負荷增長和電網(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)的新形勢下，各級電網(wǎng)聯(lián)系日漸緊密，電網(wǎng)和機組之間協(xié)調(diào)配合的要求也越來越高，網(wǎng)廠 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)電機組一次調(diào)頻功能是汽輪發(fā)電 機組固有的功能，主要是通過調(diào)節(jié)DH1系統(tǒng)的進汽調(diào)節(jié)門，利用鍋爐蓄熱，在電網(wǎng)出現(xiàn)異常 的情況下，快速響應電網(wǎng)的要求，穩(wěn)定電網(wǎng)頻率，以彌補電網(wǎng)負荷差距，維持電網(wǎng)的安全。
[0003] -次調(diào)節(jié)對系統(tǒng)頻率變化的響應快，根據(jù)IEEE的統(tǒng)計，電力系統(tǒng)綜合的一次調(diào)節(jié) 特性時間常數(shù)一般在10秒左右；由于發(fā)電機的一次調(diào)節(jié)僅作用于原動機的閥門位置，而未 作用于火力發(fā)電機組的燃燒系統(tǒng)，當閥門開度增大時，是鍋爐中的蓄熱暫時改變了原動機 的功率，由于燃燒系統(tǒng)中的化學能量沒有發(fā)生變化，隨著蓄熱量的減少，原動機的功率又會 回到原來的水平。因而，火力發(fā)電機組一次調(diào)節(jié)的作用時間是短暫的。
[0004] 不同類型的火力發(fā)電機組，由于蓄熱量的不同，一次調(diào)節(jié)的作用時間為0.5到2分 鐘不等。發(fā)電機的一次調(diào)節(jié)采用的調(diào)整方法是有差特性法，其優(yōu)點是所有機組的調(diào)整只與 一個參變量有關（即與系統(tǒng)頻率有關），機組之間互相影響小。目前，電網(wǎng)調(diào)度管理對機組 的一次調(diào)頻性能考核計算參數(shù)來源于調(diào)度計劃和EMS (能量管理系統(tǒng)）。機組對應的頻率、 有功等測點信息定義在WAMS (廣域監(jiān)測系統(tǒng)）遙測定義表中，根據(jù)WAMS中定義遙測信息從 PMU(同步向量測量裝置）實時庫中獲取一次調(diào)頻擾動計算的頻率、有功、轉速、一次調(diào)頻前 后指令等遙測數(shù)據(jù)。
[0005] 由于一次調(diào)頻存在的快速性、短暫性等特性，其調(diào)整曲線在電廠機組側主要以尖 脈沖形式體現(xiàn)，同時，由于WAMS數(shù)據(jù)采樣精度較高（40ms)，實際頻率、功率等參數(shù)曲線含有 較多毛刺，調(diào)度側進行了濾波處理，因此實際的一次調(diào)頻反應經(jīng)過各個系統(tǒng)的轉換計算以 及網(wǎng)絡傳輸?shù)纫蛩氐挠绊?，必然會存在一定的衰減，造成在實際考核中的反應幅值達不到 考核標準要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于幅值保持的火電機組一次 調(diào)頻優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)，該方法能有效改善機組調(diào)頻的性能，提高火電機組對調(diào)度一次 調(diào)頻響應的快速性和準確性，進而確保其調(diào)頻能力，降低電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率波動。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0008] -種基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法，包括：
[0009] 當機組轉速偏差信號Λη的絕對值在設定范圍之內(nèi)時，未達到系統(tǒng)調(diào)度考核動作 值，系統(tǒng)輸出為機組轉速偏差信號Λη經(jīng)過一次調(diào)頻補償量函數(shù)f( x)補償后，產(chǎn)生的負荷 補償量Λ PI。
[0010] 當機組轉速偏差信號Λη的絕對值在設定范圍之外時，達到系統(tǒng)調(diào)度考核動作 值，根據(jù)機組轉速偏差信號Λη的正負確定系統(tǒng)的最終輸出量，并根據(jù)設定的滯后時間確 定系統(tǒng)最終輸出量的持續(xù)時間。
[0011] 所述設定范圍由調(diào)度考核的轉速偏差量決定。
[0012] 當機組轉速偏差信號Λ η的絕對值在設定范圍之外時：
[0013] (1)若Λη>〇,則系統(tǒng)的輸出為系統(tǒng)實際輸出量ΛΡ2與機組轉速偏差信號Λη經(jīng) 一次調(diào)頻補償量函數(shù)f( X)補償后的的功率補償量ΛΡ1之間的高值。
[0014] (2)若Λη〈〇,則系統(tǒng)的輸出為系統(tǒng)實際輸出量ΛΡ2與機組轉速偏差信號Λη經(jīng) 一次調(diào)頻補償量函數(shù)f( X)補償后的的功率補償量ΛΡ1之間的低值。
[0015] 一種基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法的系統(tǒng)，包括：
[0016] 機組轉速偏差信號Λη經(jīng)過一次調(diào)頻補償量函數(shù)f(x)后，產(chǎn)生負荷補償量ΛΡ1， 負荷補償量ΛΡ1分別接入選擇器TW0SEL1和選擇器TW0SEL2的輸入端二，負荷補償量ΛΡ1 還接入模擬量切換器AXSEL2的輸入端二，模擬量切換器AXSEL2的輸出端分別接入選擇器 TW0SEL1和選擇器TW0SEL2的輸入端一，選擇器TW0SEL1和選擇器TW0SEL2的輸出端分別接 入模擬量切換器AXSEL1的輸入端一和輸入端二，模擬量切換器AXSEL1的輸出端接入模擬 量切換器AXSEL2的輸入端一。
[0017] 機組轉速偏差信號Δη接入比較器CMP的輸入端一后，其輸出接入模擬量切換器 AXSEL1的輸入端三。
[0018] 機組轉速偏差信號Λ η依次經(jīng)過高低限報警模塊HLALM和滯后復位定時器Timer 后接入模擬量切換器AXSEL2的輸入端三。
[0019] 模擬量發(fā)生器A1接入高低限報警模塊HLALM的高限值輸入端，模擬量發(fā)生器A1 乘以-1后接入高低限報警模塊HLALM的低限值輸入端。
[0020] 用于設置滯后時間的模擬量發(fā)生器A2接入滯后復位定時器Timer的DT輸入端。
[0021] 比較器CMP的輸入端二接零。
[0022] 所述選擇器TW0SEL1和選擇器TW0SEL2分別設置為選高值和選低值。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：
[0024] (1)并網(wǎng)機組的一次調(diào)頻性能的好壞直接影響電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定，通過本發(fā)明能夠 有效降低實際一次調(diào)頻反應過程中各個系統(tǒng)的轉換計算以及網(wǎng)絡傳輸?shù)纫蛩卦斐傻牟涣?影響，提高機組對電網(wǎng)頻率變化響應的快速性和準確性，確保機組的調(diào)頻能力達到調(diào)度考 核標準的要求。
[0025] (2)通過一次調(diào)頻功率變化值的大小、正負判斷，能有效保證機組在一次調(diào)頻時迅 速達到所要求的最大值，確保不誤動、拒動，并能有效保證動作的有效性。
[0026] (3)通過轉速偏差幅值大小的判斷實現(xiàn)電網(wǎng)大小幅頻率波動的不同反應，既保證 機組不頻繁動作，又確保需要動作時的動作幅值達到要求，一方面保持機組的安全運行，一 方面能進一步提高電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性，進而確保廣大用戶的電氣設備及電力設備的安全、 有效運行。
[0027] (4)本發(fā)明可以解決火電機組一次調(diào)頻考核指標差等實際難題，能夠有效滿足電 網(wǎng)對于機組一次調(diào)頻的要求，滿足調(diào)頻調(diào)峰需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明一次調(diào)頻優(yōu)化控制系統(tǒng)示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明滯后復位型定時器工作示意圖。

【具體實施方式】：
[0030] 下面結合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明：
[0031] 如圖1所示，一種基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括：
[0032] 機組轉速偏差信號Λη經(jīng)過一次調(diào)頻補償量函數(shù)f(x)后，產(chǎn)生負荷補償量ΛΡ1， Λ P1分別接入TW0SEL1和TW0SEL2的X2輸入端，模擬量切換器AXSEL2的輸出量Λ P2分別 接入TW0SEL1和TW0SEL2的XI輸入端，TW0SEL1和TW0SEL2的輸出端分別接入模擬量切換 器AXSEL1的Ζ1輸入端和Ζ2輸入端。
[0033] 機組轉速偏差信號Λ η接入CMP的XI輸入端，CMP的Χ2輸入端接零，CMP的輸出 端接入模擬量切換器AXSEL1的S輸入端。
[0034] 機組轉速偏差信號Λ η分別接入高低限報警模塊HLALM的X輸入端和CMP的XI輸 入端，模擬量發(fā)生器Α1以及模擬量發(fā)生器Α1的值取負值后分別接入高低限報警模塊HLALM 的高低限值輸入端，高低限報警模塊HLALM的輸出端接入滯后復位定時器Timer的S輸入 端，模擬量發(fā)生器A2接入滯后復位定時器Timer的DT輸入端。
[0035] 滯后復位定時器Timer的輸出端接入模擬量切換器AXSEL2的S輸入端，模擬量切 換器AXSEL1的輸出端接入模擬量切換器AXSEL2的Z1輸入端，機組轉速偏差信號Λ η經(jīng)過 一次調(diào)頻補償量函數(shù)f (X)后，產(chǎn)生負荷補償量ΛΡ1接入模擬量切換器AXSEL2的Ζ2輸入 端。
[0036] 當電網(wǎng)頻率不穩(wěn)定時，發(fā)電機的轉速會產(chǎn)生一個偏差，假設此時偏差為 Λη(| Λη|>2)，經(jīng)信號函數(shù)f(x)補償后，產(chǎn)生一個負荷補償量ΛΡ。
[0037] (1)根據(jù)Λ η經(jīng)過高低限報警模塊HLALM生成數(shù)字量指令"0"或"1"，其中高低限 報警模塊的高低限值由調(diào)度考核的轉速偏差量決定，如某區(qū)域電網(wǎng)要求的一次調(diào)頻動作考 核值為±2. 4轉，則在模擬量發(fā)生器A1中設置常數(shù)2. 4,即此時HLALM的高限值Η為2. 4， 低限值L為-2. 4。
[0038] (2)當Λη的絕對值小于2. 4時，HLALM輸出為"0"，即未達至IJ調(diào)度考核動作值時， 則Timer的輸出為"0"，即不對偏差量進行保持；當HLALM輸出為"1"，即達到調(diào)度考核動作 值時，則Timer的輸出為"1"，本例中A2中設置的數(shù)值為2s。
[0039] (3)根據(jù)機組轉速偏差信號Λ η的正負來決定模擬量切換器AXSEL1的輸出，當 Λη>0時，AXSEL1的輸出由Ζ1管腳輸入決定，即為AXSEL2的輸出ΛΡ2和額定輸出轉速偏 差值對應的功率補償量ΛΡ1兩者之間的高值；當Λη〈〇時，AXSEL1的輸出由Ζ2管腳輸入 決定，即為ΛΡ2和ΛΡ1兩者之間的低值。
[0040] (4)根據(jù)Timer和AXSEL1的輸出決定模擬量切換器AXSEL2的輸出，當AXSEL2的 s端輸入為"1"即達到調(diào)度考核動作值時，AXSEL2輸出為Z1即AXSEL1的輸出；當AXSEL2 的S端輸入為"0"時，AXSEL2輸出為Z2即額定輸出轉速偏差值對應的功率補償量ΛΡ1。
[0041] 滯后復位型定時器工作原理如圖2所示：當Set置位信號從0變到1時，輸出D跟 隨到1，在輸出D未被復位前，貝u在最后一個Set信號的下降沿延時DT后，輸出D才被復位， 也就是說此種工況下D的實際輸出時間長度為Set信號的時間長度疊加 DT后之和；Rst復 位信號的上升沿一到，輸出D立即復位。
[0042] 具體示例1 :當Δη = 3>2. 4時，一次調(diào)頻補償量函數(shù)f (X)的輸出為ΔΡ1 = 2， HLALM輸出為"1"且持續(xù)0. 5s，因 Timer中的滯后時間DT = 2, Timer中的置位端S為開關 量" 1"，即Timer的輸出保持" 1"延續(xù)2+0. 5 = 2. 5s，則AXSEL2的輸出保持Z1管腳輸入值 且持續(xù)時間為2. 5s ;因此時Λη = 3>0,故此時AXSEL1的輸出為其Z1管腳的輸入值，即為 Λ Ρ1和Λ Ρ2的大值，因一次調(diào)頻變化前轉速偏差基本為0,對應功率補償量也為0,因此此 時AXSEL1的輸出為ΛΡ1 = 2 ;也就是說，在這一個一次調(diào)頻的調(diào)整過程中AXSEL2的輸出 Λ Ρ2保持幅值2,且持續(xù)2. 5s，有效確保了該值的有效性，避免了因系統(tǒng)掃描周期、濾波等 造成的幅值不達標；當2. 5s之后，Λ n〈2. 4時，HLALM輸出為0, Timer中的輸出為"0"，因 此，AXSEL2的輸出為Z2輸入的實際功率補償量。
[〇〇43] 上述雖然結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范 圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法，其特征是，包括： 當機組轉速偏差信號Λη的絕對值在設定范圍之內(nèi)時，未達到系統(tǒng)調(diào)度考核動作值， 系統(tǒng)輸出為機組轉速偏差信號Λη經(jīng)過一次調(diào)頻補償量函數(shù)f(x)補償后，產(chǎn)生的負荷補償 量 ΛΡ1 ; 當機組轉速偏差信號Λη的絕對值在設定范圍之外時，達到系統(tǒng)調(diào)度考核動作值，根 據(jù)機組轉速偏差信號Λη的正負確定系統(tǒng)的最終輸出量，并根據(jù)設定的滯后時間確定系統(tǒng) 最終輸出量的持續(xù)時間。
2. 如權利要求1所述的基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法，其特征是， 所述設定范圍由調(diào)度考核的轉速偏差量決定。
3. 如權利要求1所述的基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法，其特征是， 當機組轉速偏差信號△ η的絕對值在設定范圍之外時： (1) 若Λη>〇,則系統(tǒng)的輸出為系統(tǒng)實際輸出量ΛΡ2與機組轉速偏差信號Λη經(jīng)一次 調(diào)頻補償量函數(shù)f(x)補償后的的功率補償量ΛΡ1之間的高值； (2) 若Λη〈〇,則系統(tǒng)的輸出為系統(tǒng)實際輸出量ΛΡ2與機組轉速偏差信號Λη經(jīng)一次 調(diào)頻補償量函數(shù)f(x)補償后的的功率補償量ΛΡ1之間的低值。
4. 一種實現(xiàn)如權利要求1所述的基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法的 系統(tǒng)，其特征是，包括： 機組轉速偏差信號Λη經(jīng)過一次調(diào)頻補償量函數(shù)f(x)后，產(chǎn)生負荷補償量ΛΡ1，負 荷補償量ΛΡ1分別接入選擇器TW0SEL1和選擇器TW0SEL2的輸入端二，負荷補償量ΛΡ1 還接入模擬量切換器AXSEL2的輸入端二，模擬量切換器AXSEL2的輸出端分別接入選擇器 TW0SEL1和選擇器TW0SEL2的輸入端一，選擇器TW0SEL1和選擇器TW0SEL2的輸出端分別接 入模擬量切換器AXSEL1的輸入端一和輸入端二，模擬量切換器AXSEL1的輸出端接入模擬 量切換器AXSEL2的輸入端一； 機組轉速偏差信號Λη接入比較器CMP的輸入端一后，其輸出接入模擬量切換器 AXSEL1的輸入端三； 機組轉速偏差信號Λ η依次經(jīng)過高低限報警模塊HLALM和滯后復位定時器Timer后接 入模擬量切換器AXSEL2的輸入端三。
5. 如權利要求4所述的一種實現(xiàn)基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法的 系統(tǒng)，其特征是，模擬量發(fā)生器A1接入高低限報警模塊HLALM的高限值輸入端，模擬量發(fā)生 器A1乘以-1后接入高低限報警模塊HLALM的低限值輸入端。
6. 如權利要求4所述的一種實現(xiàn)基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法的 系統(tǒng)，其特征是，用于設置滯后時間的模擬量發(fā)生器A2接入滯后復位定時器Timer的DT輸 入端。
7. 如權利要求4所述的一種實現(xiàn)基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法的 系統(tǒng)，其特征是，比較器CMP的輸入端二接零。
8. 如權利要求4所述的一種實現(xiàn)基于幅值保持的火電機組一次調(diào)頻優(yōu)化控制方法的 系統(tǒng)，其特征是，所述選擇器TW0SEL1和選擇器TW0SEL2分別設置為選高值和選低值。
【文檔編號】H02J3/24GK104052072SQ201410227689
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權日:2014年5月27日
【發(fā)明者】李軍, 李慧聰, 王昭鑫 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院, 國網(wǎng)山東省電力公司