一種通過發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變開始時(shí)刻屏蔽干擾信號(hào)抑制功率反調(diào)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變開始時(shí)刻屏蔽干擾信號(hào)抑制功率反調(diào)的方法。本發(fā)明的基本思想是根據(jù)功率反調(diào)的擾動(dòng)信號(hào)是在發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變剛開始發(fā)生時(shí)引入負(fù)荷控制器的，并且擾動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn)出前強(qiáng)后弱、快速衰減的特性，由此對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)荷控制器進(jìn)行改造，在發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變開始發(fā)生到擾動(dòng)信號(hào)衰減至零這段時(shí)間內(nèi)屏蔽干擾信號(hào)，讓擾動(dòng)信號(hào)不進(jìn)入負(fù)荷控制器，以消除汽輪機(jī)功率反調(diào)。
【專利說明】一種通過發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變開始時(shí)刻屏蔽干擾信號(hào)抑制功率 反調(diào)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及為汽輪發(fā)電機(jī)組提供一種在發(fā) 電機(jī)負(fù)荷突變時(shí)防止汽輪機(jī)功率反調(diào)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠中，用于控制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。調(diào)速系統(tǒng)主要由調(diào)頻 控制器、負(fù)荷控制器和調(diào)節(jié)級(jí)壓力控制器組成，當(dāng)機(jī)組在負(fù)荷控制狀態(tài)的時(shí)候，它主要是由 調(diào)頻控制器和負(fù)荷控制器來完成。
[0003] 調(diào)頻控制器是一個(gè)采用比例控制規(guī)律的控制器，為發(fā)電機(jī)組在負(fù)荷控制狀態(tài)下參 與電網(wǎng)一次調(diào)頻而建立的。調(diào)頻控制器根據(jù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算生成反映電網(wǎng)頻率波動(dòng)的 頻差信號(hào)，頻差信號(hào)經(jīng)過比例控制運(yùn)算，并以其運(yùn)算結(jié)果作為發(fā)電機(jī)功率給定指令的一次 調(diào)頻校正值，以控制發(fā)電機(jī)組的出力適應(yīng)電網(wǎng)頻率的要求。，調(diào)頻控制器考慮了輸入死區(qū)設(shè) 置、控制運(yùn)算和輸出限幅。
[0004] 負(fù)荷控制器是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功率控制回路，采用了具有比例積分規(guī)律的控制 器。負(fù)荷控制器是利用經(jīng)調(diào)頻控制器輸出的一次調(diào)頻校正值修正后的汽輪機(jī)功率給定指令 與發(fā)電機(jī)功率信號(hào)的偏差，進(jìn)行比例積分控制運(yùn)算，并以其運(yùn)算結(jié)果作為校正因子進(jìn)一步 校正汽輪機(jī)功率給定指令，以控制發(fā)電機(jī)的實(shí)發(fā)功率。
[0005] 由于汽輪機(jī)的功率信號(hào)比較難以測(cè)量，實(shí)際應(yīng)用中調(diào)速系統(tǒng)常采用發(fā)電機(jī)功率信 號(hào)代替汽輪機(jī)功率信號(hào)，從靜態(tài)角度看二者是沒有區(qū)別的，但是從動(dòng)態(tài)角度來分析，二者的 差別是很大的。由于在調(diào)速系統(tǒng)中引入了發(fā)電機(jī)負(fù)荷信號(hào)的負(fù)值，即外擾負(fù)信號(hào)參與汽輪 機(jī)的調(diào)節(jié)，因此，在發(fā)電機(jī)突增突減負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)了功率的反調(diào)。此反調(diào)的出現(xiàn)對(duì)機(jī)組及電力 系統(tǒng)的安全運(yùn)行，帶來很大的危害。由于所取信號(hào)的不同，不同系統(tǒng)的穩(wěn)定性不同，而且更 重要的是系統(tǒng)的甩負(fù)荷特性就有很大差別。產(chǎn)生差別的根本原因是汽輪機(jī)功率信號(hào)是反饋 信號(hào)，而發(fā)電機(jī)功率信號(hào)是擾動(dòng)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)在甩負(fù)荷時(shí)的作用力方向使得調(diào)節(jié)汽閥打 開，因此惡化了過渡過程。對(duì)于以上所述兩種調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算，可以看出測(cè)量發(fā)電機(jī) 功率作為功率信號(hào)時(shí)，其轉(zhuǎn)速飛升要比測(cè)量汽輪機(jī)功率時(shí)高的多而且在過渡過程的初始階 段，油動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向不僅不是關(guān)小調(diào)節(jié)汽閥，相反卻是開大調(diào)節(jié)汽閥，只有在轉(zhuǎn)速升高到 一定數(shù)值時(shí)才能克服這一現(xiàn)象。
[0006] 隨著新疆與西北主網(wǎng)750kV聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施，新疆電網(wǎng)750kV電壓等級(jí)網(wǎng)架進(jìn)一 步延伸，系統(tǒng)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，承受故障沖擊的能力也逐步增強(qiáng)。但是新疆電網(wǎng)750kV主網(wǎng) 架仍處于初步形成階段，各地區(qū)電網(wǎng)之間的聯(lián)系比較薄弱，750kV變電站多為單主變，加上 新疆地域遼闊，新疆西北部、烏昌地區(qū)和南疆均以長(zhǎng)鏈型并入東疆，東疆接入西北主網(wǎng)的河 西走廊也為長(zhǎng)鏈型結(jié)構(gòu)。為了防止系統(tǒng)嚴(yán)重故障后出現(xiàn)暫穩(wěn)、動(dòng)穩(wěn)、熱穩(wěn)等問題，新疆省內(nèi) 多個(gè)750/220kV電磁環(huán)網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)解環(huán)，局部電網(wǎng)與主網(wǎng)之間僅通過單點(diǎn)或兩點(diǎn)聯(lián)絡(luò)，因 此在系統(tǒng)750kV網(wǎng)架發(fā)生N-1或者N-2故障后，局部電網(wǎng)將與主網(wǎng)解列孤島運(yùn)行，從而給局 部電網(wǎng)帶來頻率穩(wěn)定問題。
[0007] 新疆電科院經(jīng)過多臺(tái)機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試以及模型研究，并在電網(wǎng)仿真計(jì)算分析 中發(fā)現(xiàn)，不少電廠均存在不同程度的反調(diào)現(xiàn)象，如果不改變調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，消除反調(diào)，將 對(duì)機(jī)組及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來不利影響。如果發(fā)生局部電網(wǎng)解列運(yùn)行時(shí)，多個(gè)電廠發(fā) 生功率反調(diào)，只會(huì)使事故工況更加惡化，所以消除調(diào)速系統(tǒng)的反調(diào)現(xiàn)象也迫在眉睫。
[0008] 現(xiàn)有消除反調(diào)的方法主要基于以下理論：
[0009] 根據(jù)汽輪機(jī)的力矩平衡方程式
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種通過發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變開始時(shí)刻屏蔽干擾信號(hào)抑制功率反調(diào)的方法，其特征在 于： 在發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變開始發(fā)生到干擾信號(hào)首次衰減至零這段時(shí)間內(nèi)屏蔽干擾信號(hào)，讓干 擾信號(hào)不進(jìn)入調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)荷控制器，以消除汽輪機(jī)功率反調(diào)。
2. -種通過發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變開始時(shí)刻屏蔽干擾信號(hào)抑制功率反調(diào)的方法，其特征在 于，所述方法包含以下四個(gè)步驟： (1) 實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)電機(jī)功率信號(hào)、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并從調(diào)速系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取汽輪機(jī)功率給 定指令，計(jì)算發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率、汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率、汽輪機(jī)功率給定指 令在一設(shè)定時(shí)間內(nèi)的變化量、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率； (2) 根據(jù)以下判斷條件識(shí)別發(fā)電機(jī)功率突變是否由發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變引起，所述判斷條 件包括： 判斷條件一：發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率是否超過規(guī)定的發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率閾值范 圍， 判斷條件二：汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率是否在規(guī)定的汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí) 變化率閾值范圍內(nèi)， 判斷條件三：汽輪機(jī)功率給定指令在一設(shè)定時(shí)間內(nèi)的變化量是否在規(guī)定的變化量閾值 范圍內(nèi)， 判斷條件四：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率是否超過規(guī)定的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率閾值范 圍； (3) 當(dāng)步驟（2)中4個(gè)判斷條件均為真時(shí)，即發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率超過規(guī)定的發(fā)電機(jī) 功率瞬時(shí)變化率閾值范圍，并且汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率在規(guī)定的汽輪機(jī)功率給定 指令瞬時(shí)變化率閾值范圍內(nèi)，并且汽輪機(jī)功率給定指令在一設(shè)定時(shí)間內(nèi)的變化量在規(guī)定的 變化量閾值范圍內(nèi)，并且汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率超過規(guī)定的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率閾值范 圍時(shí)，則判斷發(fā)電機(jī)功率突變是由發(fā)電機(jī)負(fù)荷突變引起的，給調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)荷控制器下達(dá) 輸出保持指令，以屏蔽干擾信號(hào)抑制發(fā)電機(jī)功率反調(diào)，同時(shí)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)頻控制器按照 頻差正常調(diào)節(jié)； (4) 當(dāng)步驟（2)中4個(gè)判斷條件不同時(shí)為真時(shí)，判斷發(fā)電機(jī)功率突變不是由發(fā)電機(jī)負(fù)荷 突變引起的，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)荷控制器按照負(fù)荷控制器偏差輸入正常調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)調(diào)速系 統(tǒng)的調(diào)頻控制器按照頻差正常調(diào)節(jié)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽干擾信號(hào)抑制功率反調(diào)的方法，其特征在于： 所述步驟（2)的判斷條件一中，當(dāng)發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率絕對(duì)值大于規(guī)定的發(fā)電機(jī)功 率瞬時(shí)變化率閾值絕對(duì)值時(shí)，則認(rèn)為超過了規(guī)定的發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率閾值范圍，該判 斷條件一為真； 當(dāng)發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率閾大于零時(shí)，即發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率正方向越限，此時(shí)的 閾值可以在+〇. 5%到+6%發(fā)電機(jī)額定有功功率/秒的范圍內(nèi)取值； 當(dāng)發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率閾小于零時(shí)，即發(fā)電機(jī)功率瞬時(shí)變化率負(fù)方向越限，此時(shí)的 閾值可以在-〇. 5%到-6%發(fā)電機(jī)額定有功功率/秒的范圍內(nèi)取值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽干擾信號(hào)抑制功率反調(diào)的方法，其特征在于： 所述步驟（2)的判斷條件二中，當(dāng)汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率絕對(duì)值不大于規(guī)定 的汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率閾值絕對(duì)值時(shí)，則認(rèn)為所述汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變 化率在規(guī)定的汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率閾值范圍內(nèi)，該判斷條件二為真； 當(dāng)汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率大于零時(shí)，表示汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率正 方向越限，此時(shí)汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率閾值可以在+0. 05%到+4%發(fā)電機(jī)額定有 功功率/秒的范圍內(nèi)取值，優(yōu)選汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率閾值為+2%發(fā)電機(jī)額定有 功功率/秒； 當(dāng)汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率小于零時(shí)，表示汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率負(fù) 方向越限，此時(shí)汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率閾值可以在-0. 05%到-4%發(fā)電機(jī)額定有 功功率/秒的范圍內(nèi)取值，優(yōu)選汽輪機(jī)功率給定指令瞬時(shí)變化率閾值為-2%發(fā)電機(jī)額定有 功功率/秒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽干擾信號(hào)抑制功率反調(diào)的方法，其特征在于： 所述步驟（2)的判斷條件三中，當(dāng)汽輪機(jī)功率給定指令的變化量的絕對(duì)值不大于規(guī)定 的變化量閾值的絕對(duì)值時(shí)，則認(rèn)為所述汽輪機(jī)功率的變化量在規(guī)定的變化量閾值范圍內(nèi)， 該判斷條件三為真； 當(dāng)汽輪機(jī)功率給定指令變化量大于零時(shí)，汽輪機(jī)功率給定指令變化量正方向越限，此 時(shí)所設(shè)定時(shí)間為1秒到20秒，優(yōu)選為5秒，所述變化量閾值在+0. 5%到+8%發(fā)電機(jī)額定有 功功率范圍內(nèi)取值，優(yōu)選為+4%發(fā)電機(jī)額定有功功率； 當(dāng)汽輪機(jī)功率給定指令變化量小于零時(shí)，汽輪機(jī)功率給定指令變化量負(fù)方向越限，此 時(shí)所設(shè)定時(shí)間為1秒到20秒，優(yōu)選為5秒，所述變化量閾值在-0. 5%到-8%發(fā)電機(jī)額定有 功功率范圍內(nèi)取值，優(yōu)選為-4%發(fā)電機(jī)額定有功功率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽干擾信號(hào)抑制功率反調(diào)的方法，其特征在于： 所述步驟（2)的判斷條件四中，當(dāng)所述汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率絕對(duì)值大于規(guī)定的汽輪 機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率閾值的絕對(duì)值時(shí)，則認(rèn)為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率超過了規(guī)定的汽輪機(jī)轉(zhuǎn) 速瞬時(shí)變化率閾值范圍，該判斷條件四為真； 當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率大于零時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化正方向越限，所述汽輪機(jī)轉(zhuǎn) 速瞬時(shí)變化率閾值在+1到+60轉(zhuǎn)/分/分之間取值，優(yōu)選+10轉(zhuǎn)/分/分； 當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化率小于零時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)變化負(fù)方向越限，所述汽輪機(jī)轉(zhuǎn) 速瞬時(shí)變化率閾值在-1到-60轉(zhuǎn)/分/分之間取值，優(yōu)選-10轉(zhuǎn)/分/分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽干擾抑制功率反調(diào)的方法，其特征在于： 所述步驟（3)中的輸出保持指令在步驟（2)中四個(gè)判斷條件首次同時(shí)為真時(shí)開始下 達(dá)，輸出保持指令的持續(xù)時(shí)間根據(jù)預(yù)設(shè)的持續(xù)時(shí)間參數(shù)執(zhí)行，預(yù)設(shè)的持續(xù)時(shí)間參數(shù)取值范 圍為0. 1秒到1. 0秒，輸出保持指令在持續(xù)時(shí)間結(jié)束后撤銷，并且在預(yù)設(shè)的閉鎖時(shí)間內(nèi)不能 再次給負(fù)荷控制器下達(dá)輸出保持指令，預(yù)設(shè)的閉鎖時(shí)間參數(shù)取值范圍為10秒到300秒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽干擾信號(hào)抑制功率反調(diào)的方法，其特征在于： 所述步驟（3)中，可以通過將常數(shù)0代替負(fù)荷控制器偏差輸入而使調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)荷控 制器輸出保持不變。
【文檔編號(hào)】H02P9/10GK104158453SQ201410427599
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】于永軍, 李暉, 張文景, 焦春雷, 劉建琴, 鄭巍, 易海瓊, 梁新艷, 錢華東, 劉娜 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司, 北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司