單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法，包括運(yùn)算控制器，運(yùn)算控制器包括：機(jī)組負(fù)荷分別送入切換器和調(diào)節(jié)器的輸入引腳一，電網(wǎng)頻率通過調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)后產(chǎn)生調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷，切換器的輸出端與計(jì)算得到的調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷分別送入加法器1的輸入端，加法器1的輸出端接入調(diào)節(jié)器的輸入引腳二，調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)頻指令與TF工況下計(jì)算出的調(diào)頻指令通過加法器2后輸出；一次調(diào)頻動作指令送入切換器，一次調(diào)頻動作指令取反后送入調(diào)節(jié)器的輸入引腳三。本發(fā)明在電網(wǎng)頻率波動的情況下，能及時(shí)快速準(zhǔn)確利用鍋爐的蓄熱能量進(jìn)行調(diào)頻，大大提高了一次調(diào)頻的調(diào)頻精度及幅度。
【專利說明】單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及單元機(jī)組調(diào)頻領(lǐng)域，尤其涉及一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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，高壓輸電線路受自然環(huán)境、氣候等的影響易發(fā)生故障而引起跳閘，甚至產(chǎn)生事故連鎖反應(yīng)及大面積停電，網(wǎng)頻的波動同時(shí)威脅著電網(wǎng)的運(yùn)行安全，這就對單元機(jī)組的一次調(diào)頻能力提出了更高的要求，電網(wǎng)和機(jī)組之間協(xié)調(diào)配合的要求也越來越高，機(jī)組的一次調(diào)頻功能成為穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的有效手段之一。
[0003]火電單元機(jī)組的基本運(yùn)行方式有手動方式、爐跟機(jī)方式(BF)、機(jī)跟爐方式(TF)、協(xié)調(diào)控制方式(CCS)方式。其中，機(jī)跟爐方式(TF)主要應(yīng)用在鍋爐的設(shè)備上有故障，必須由鍋爐來決定帶負(fù)荷能力大小的情況下，即鍋爐帶負(fù)荷能力有限，此時(shí)鍋爐在手動位置，汽輪機(jī)在自動位置，汽輪機(jī)自動調(diào)節(jié)閥門，以達(dá)到控制機(jī)前壓力在設(shè)定值的目的。
[0004]此種運(yùn)行方式由于鍋爐燃料的輸送、燃燒及傳熱有較大的滯后，從而使機(jī)組輸出功率響應(yīng)有較大的滯后，鍋爐調(diào)負(fù)荷，汽機(jī)調(diào)壓力，機(jī)組負(fù)荷的響應(yīng)較慢，目前TF方式下工作的單元機(jī)組，調(diào)頻能力主要由DEH (汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng))來完成的，DHl側(cè)的一次調(diào)頻是開環(huán)控制，這就造成一次調(diào)頻整體上是開環(huán)控制，調(diào)頻精度及調(diào)頻幅度很難達(dá)到要求，同時(shí)CCS側(cè)的主蒸汽壓力調(diào)節(jié)回路也會對一次調(diào)頻有較大抑制作用，導(dǎo)致一次調(diào)頻不能正常動作，所以這種工作方式對電力系統(tǒng)的負(fù)荷控制和頻率調(diào)整是非常不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法使單元機(jī)組能夠在一次調(diào)頻動作期間利用鍋爐蓄熱，以閉環(huán)的方式對一次調(diào)頻進(jìn)行調(diào)節(jié)，以穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的要求。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括運(yùn)算控制器，所述運(yùn)算控制器的輸入端實(shí)時(shí)采集機(jī)組負(fù)荷、電網(wǎng)頻率以及機(jī)組一次調(diào)頻指令，運(yùn)算控制器的輸出端連接到外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的有功調(diào)節(jié)。
[0008]所述運(yùn)算控制器包括:切換器、調(diào)節(jié)器、調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)、加法器I和加法器2。
[0009]機(jī)組負(fù)荷分別送入切換器和調(diào)節(jié)器的輸入引腳一，電網(wǎng)頻率通過調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)計(jì)算后產(chǎn)生調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷，切換器的輸出端與計(jì)算得到的調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷分別送入加法器I的輸入端，加法器I的輸出端接入調(diào)節(jié)器的輸入引腳二，調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)頻指令與TF工況下計(jì)算出的調(diào)頻指令通過加法器2后輸出。
[0010]一次調(diào)頻動作邏輯條件送入切換器，一次調(diào)頻動作邏輯條件經(jīng)過邏輯取反模塊后送入調(diào)節(jié)器的輸入引腳三，調(diào)節(jié)器的輸入引腳四輸入跟蹤數(shù)值。[0011]所述調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)按照《火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)導(dǎo)則》進(jìn)行設(shè)置。
[0012]當(dāng)一次調(diào)頻不動作時(shí)，一次調(diào)頻動作邏輯條件為邏輯假，切換器的輸出為實(shí)時(shí)機(jī)組負(fù)荷。
[0013]當(dāng)一次調(diào)頻動作時(shí)，一次調(diào)頻動作邏輯條件為邏輯真，切換器輸出保持當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷。
[0014]所述調(diào)節(jié)器的輸入引腳一為過程量的輸入值即機(jī)組負(fù)荷，調(diào)節(jié)器的輸入引腳二為設(shè)定值即調(diào)頻指令，調(diào)節(jié)器的輸入引腳三為跟蹤條件，調(diào)節(jié)器的輸入引腳四為跟蹤數(shù)值。
[0015]所述調(diào)節(jié)器輸入引腳四的跟蹤輸入值為零，當(dāng)引腳三的輸入為邏輯真時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出等于調(diào)節(jié)器引腳四的跟蹤輸入值，即調(diào)節(jié)器輸出為零。
[0016]所述跟蹤條件為:
[0017]當(dāng)調(diào)節(jié)器的輸入引腳三輸入邏輯真時(shí)，不滿足跟蹤條件，調(diào)節(jié)器輸出為零。
[0018]當(dāng)調(diào)節(jié)器的輸入引腳三輸入邏輯假時(shí)，滿足跟蹤條件，調(diào)節(jié)器將輸入引腳一和輸入引腳二的數(shù)值通過PI計(jì)算后輸出調(diào)頻指令。
[0019]一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法，包括:
[0020](I)當(dāng)一次調(diào)頻不動作時(shí)，運(yùn)算控制器實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)負(fù)荷與電網(wǎng)頻率，電網(wǎng)頻率通過調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)后結(jié)果為零，調(diào)節(jié)器輸出為零，運(yùn)算控制器的輸出為TF工況下計(jì)算出的調(diào)頻指令。
[0021](2)當(dāng)一次調(diào)頻動作時(shí)，切換器輸出保持當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷，電網(wǎng)頻率通過調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)后產(chǎn)生一個調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷，所述當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷與調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷相加后送入調(diào)節(jié)器引腳一，實(shí)時(shí)機(jī)組負(fù)荷送入調(diào)節(jié)器引腳二，調(diào)節(jié)器內(nèi)部通過PI計(jì)算輸出調(diào)頻指令，所述調(diào)頻指令與TF工況下計(jì)算出的調(diào)頻指令相加，輸出最終的調(diào)頻指令。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:解決了單元機(jī)組在機(jī)跟爐方式(TF)方式下一次調(diào)頻的閉環(huán)調(diào)節(jié)，在電網(wǎng)頻率波動的情況下，能及時(shí)快速準(zhǔn)確利用鍋爐的蓄熱能量進(jìn)行調(diào)頻，大大提高了一次調(diào)頻的調(diào)頻精度及幅度，一定程度上提高了機(jī)組及電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖；
[0024]圖2為本發(fā)明機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)方法流程圖；
[0025]圖3為本發(fā)明機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)方法實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】:
[0026]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0027]如圖1和圖2所示，一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括運(yùn)算控制器，運(yùn)算控制器的輸入端實(shí)時(shí)采集機(jī)組負(fù)荷、電網(wǎng)頻率以及機(jī)組一次調(diào)頻指令，運(yùn)算控制器的輸出端連接到外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的有功調(diào)節(jié)。
[0028]運(yùn)算控制器包括:切換器、調(diào)節(jié)器、調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)、加法器I和加法器2。
[0029]機(jī)組負(fù)荷分別送入切換器和調(diào)節(jié)器的輸入引腳一，電網(wǎng)頻率通過調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)計(jì)算后產(chǎn)生調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷，切換器的輸出端與計(jì)算得到的調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷分別送入加法器I的輸入端，加法器I的輸出端接入調(diào)節(jié)器的輸入引腳二，調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)頻指令與TF工況下計(jì)算出的調(diào)頻指令通過加法器2后輸出。
[0030]一次調(diào)頻動作邏輯條件送入切換器，一次調(diào)頻動作邏輯條件經(jīng)過邏輯取反模塊后送入調(diào)節(jié)器的輸入引腳三，調(diào)節(jié)器的輸入引腳四輸入跟蹤數(shù)值。
[0031]當(dāng)一次調(diào)頻不動作時(shí)，一次調(diào)頻動作邏輯條件為邏輯假，切換器的N端起作用，輸出為實(shí)時(shí)機(jī)組負(fù)荷。
[0032]當(dāng)一次調(diào)頻動作時(shí)，一次調(diào)頻動作邏輯條件為邏輯真，切換器的Y端起作用，輸出保持當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷。
[0033]此系統(tǒng)基于分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其DCS版本為:0VAT10N3.04，模擬量采集卡件為:大卡1C31224G01，小卡1C31227G01 ;模擬量輸出卡件為:大卡1C31129G03,小卡1C31132G01，運(yùn)算器型號:DPU5X00247G01。
[0034]調(diào)節(jié)器屬于運(yùn)算器DPU5X00247G01內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸入引腳一為過程量的輸入值即機(jī)組負(fù)荷，調(diào)節(jié)器的輸入引腳二為設(shè)定值即調(diào)頻指令，調(diào)節(jié)器的輸入引腳三為跟蹤條件，調(diào)節(jié)器的輸入引腳四為跟蹤數(shù)值，跟蹤輸入值為零，當(dāng)引腳三的輸入為邏輯真時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出等于調(diào)節(jié)器引腳四的跟蹤輸入值，即調(diào)節(jié)器輸出為零。
[0035]具體工作過程如下:
[0036]運(yùn)算控制器實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)負(fù)荷與電網(wǎng)頻率，機(jī)組負(fù)荷送入調(diào)節(jié)器的輸入引腳一。
[0037](I)當(dāng)一次調(diào)頻不動作時(shí)，機(jī)組負(fù)荷同時(shí)通過切換器、加法器I送入到調(diào)節(jié)器的輸入引腳二，由于一次調(diào)頻不動作，所以電網(wǎng)頻率通過函數(shù)運(yùn)算后為零，即此時(shí)進(jìn)入調(diào)節(jié)器的輸入引腳一的數(shù)值為機(jī)組負(fù)荷。同時(shí)，一次調(diào)頻不動作邏輯條件取反后，變?yōu)檫壿嬚孑斎氲秸{(diào)節(jié)器輸入引腳三，因此，調(diào)節(jié)器的輸出等于調(diào)節(jié)器引腳四的跟蹤輸入值，即調(diào)節(jié)器輸出為零，加法器2的輸出為TF工況下計(jì)算出的指令。
[0038](2)當(dāng)一次調(diào)頻動作時(shí)，切換器保持當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷，電網(wǎng)頻率通過函數(shù)運(yùn)算后產(chǎn)生一個調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷，它與當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷通過加法器I相加，產(chǎn)生機(jī)組的目標(biāo)負(fù)荷，送入到調(diào)節(jié)器的輸入引腳二，實(shí)時(shí)機(jī)組負(fù)荷送入調(diào)節(jié)器引腳二，此時(shí)調(diào)節(jié)器根據(jù)引腳一和引腳二的輸入數(shù)值進(jìn)行PI (比例積分)計(jì)算，通過計(jì)算輸出一個調(diào)頻指令，此指令與TF工況下計(jì)算出的指令通過加法器2相加，輸出到外部設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0039]以電網(wǎng)頻率下降，一次調(diào)頻調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷上升的過程為例進(jìn)行說明。
[0040]一次調(diào)頻在(50±0.033Hz)內(nèi)是不動作的，超過這個范圍一次調(diào)頻動作，在圖3中，tl時(shí)刻，電網(wǎng)頻率低于49.967Hz，一次調(diào)頻動作，假設(shè)此時(shí)機(jī)組負(fù)荷為PO，在tl-t2時(shí)間內(nèi)，假設(shè)機(jī)組實(shí)時(shí)負(fù)荷為Pt，電網(wǎng)頻率通過圖1的函數(shù)f(x)實(shí)時(shí)計(jì)算調(diào)頻負(fù)荷為Nt(Nt>0)，則圖1中加法器I的輸出值為ΡΟ+Nt，作為調(diào)節(jié)器引腳二的輸入，調(diào)節(jié)器引腳一的輸入則為Pt。在tl-t2時(shí)間內(nèi)，圖1中調(diào)節(jié)器根據(jù)引腳一和引腳二的輸入進(jìn)行計(jì)算產(chǎn)生一個大于零的調(diào)節(jié)指令，調(diào)節(jié)指令與TF工況計(jì)算出的指令通過加法器2相加產(chǎn)生一個輸出指令，輸出指令去增大調(diào)門，隨著調(diào)門增大，機(jī)組功率也隨著增大。
[0041]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)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(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征是，包括運(yùn)算控制器，所述運(yùn)算控制器的輸入端實(shí)時(shí)采集機(jī)組負(fù)荷、電網(wǎng)頻率以及機(jī)組一次調(diào)頻指令，運(yùn)算控制器的輸出端連接到外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的有功調(diào)節(jié)； 所述運(yùn)算控制器包括:切換器、調(diào)節(jié)器、調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)、加法器I和加法器2 ； 機(jī)組負(fù)荷分別送入切換器和調(diào)節(jié)器的輸入引腳一，電網(wǎng)頻率通過調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)計(jì)算后產(chǎn)生調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷，切換器的輸出端與計(jì)算得到的調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷分別送入加法器I的輸入端，加法器I的輸出端接入調(diào)節(jié)器的輸入引腳二，調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)頻指令與TF工況下計(jì)算出的調(diào)頻指令通過加法器2后輸出； 一次調(diào)頻動作邏輯條件送入切換器，一次調(diào)頻動作邏輯條件經(jīng)過邏輯取反模塊后送入調(diào)節(jié)器的輸入引腳三，調(diào)節(jié)器的輸入引腳四輸入跟蹤數(shù)值。
2.如權(quán)利要求1所述的一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征是，所述調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)按照《火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)導(dǎo)則》進(jìn)行設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征是， 當(dāng)一次調(diào)頻不動作時(shí)，一次調(diào)頻動作邏輯條件為邏輯假，切換器的輸出為實(shí)時(shí)機(jī)組負(fù)荷； 當(dāng)一次調(diào)頻動作時(shí)，一次調(diào)頻動作邏輯條件為邏輯真，切換器輸出保持當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷。
4.如權(quán)利要求1所述的一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法，其特征是，所述調(diào)節(jié)器的輸入引腳一為過程量的輸入值即機(jī)組負(fù)荷，調(diào)節(jié)器的輸入引腳二為設(shè)定值即調(diào)頻指令，調(diào)節(jié)器的輸入引腳三為跟蹤條件，調(diào)節(jié)器的輸入引腳四為跟蹤數(shù)值。
5.如權(quán)利要求4所述的一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法，其特征是，所述調(diào)節(jié)器輸入引腳四的跟蹤輸入值為零，當(dāng)引腳三的輸入為邏輯真時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出等于調(diào)節(jié)器引腳四的跟蹤輸入值，即調(diào)節(jié)器輸出為零。
6.如權(quán)利要求4所述的一種單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法，其特征是，所述跟蹤條件為: 當(dāng)調(diào)節(jié)器的輸入引腳三輸入邏輯真時(shí)，不滿足跟蹤條件，調(diào)節(jié)器輸出為零； 當(dāng)調(diào)節(jié)器的輸入引腳三輸入邏輯假時(shí)，滿足跟蹤條件，調(diào)節(jié)器將輸入引腳一和輸入引腳二的數(shù)值通過PI計(jì)算后輸出調(diào)頻指令。
7.—種如權(quán)利要求1所述的單元機(jī)組機(jī)跟爐方式下的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法，其特征是，包括: (1)當(dāng)一次調(diào)頻不動作時(shí)，運(yùn)算控制器實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)負(fù)荷與電網(wǎng)頻率，電網(wǎng)頻率通過調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)后結(jié)果為零，調(diào)節(jié)器輸出為零，運(yùn)算控制器的輸出為TF工況下計(jì)算出的調(diào)頻指令； (2)當(dāng)一次調(diào)頻動作時(shí)，切換器輸出保持當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷，電網(wǎng)頻率通過調(diào)頻負(fù)荷計(jì)算函數(shù)后產(chǎn)生一個調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷，所述當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷與調(diào)頻目標(biāo)負(fù)荷相加后送入調(diào)節(jié)器引腳一，實(shí)時(shí)機(jī)組負(fù)荷送入調(diào)節(jié)器引腳二，調(diào)節(jié)器內(nèi)部通過PI計(jì)算輸出調(diào)頻指令，所述調(diào)頻指令與TF工況下計(jì)算出的調(diào)頻指令相加，輸出最終的調(diào)頻指令。
【文檔編號】H02J3/00GK103779862SQ201410049271
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】龐向坤, 孟祥榮, 韓英昆, 于慶斌, 高嵩, 李克雷, 林波 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院