一种基于机组出力限制的一次调频控制方法与流程

本发明属于火力发电自动控制技术领域，涉及一种基于机组出力限制的一次调频控制方法。

背景技术：

随着我国电网建设水平越来越高，当电网的频率产生改变时，处于并网状态的运行机组的调节系统根据各自设定好的转速不等率来改变机组的实际负荷，以适应电网对运行机组的负荷要求，这种由机组调节系统自动调整输出功率以减小电网频率改变幅度的方式为一次调频。当前机组应用最广泛的一次调控控制如图1所示：将汽轮机实际转速与3000r/min进行相减得到转速差b，然后通过转速不等率函数将转速差b折算成一次调频动作负荷指令c，然后将一次调频动作负荷指令c和原有负荷指令a进行叠加作为汽轮机最终负荷指令h。在转速不等率函数中会设定一次调频动作负荷的上下限值。但是单纯在转速不等率函数中设置一次调频动作负荷上下限，在机组实际负荷在最低稳燃负荷和额定负荷时发生一次调频，并不能按电网相关规定进行正确进行一次调频动作来调整负荷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于机组出力限制的一次调频控制方法，采用该方法能够保证机组在安全稳定运行的前提下(保证机组参与一次调频后的负荷在规定的范围内)，同时能够按照电网需求进行准确的一次调频动作。

本发明所采用的技术方案是，一种基于机组出力限制的一次调频控制方法，具体包括如下步骤：

步骤1，获取汽轮机机组原始负荷指令a；

步骤2，求汽轮机机组实际转速r与额定转速r0之间的转速差b；

步骤3，通过转速不等率函数f(x)对步骤2所得的转速差b进行折算，获得一次调频动作负荷指令c；

步骤4，求汽轮机机组参与一次调频动作降负荷时最低负荷下限d；

步骤5，求汽轮机机组参与一次调频动作升负荷时最高负荷上限e；

步骤6，将一次调频动作负荷指令c与机组参与一次调频时最低负荷下限d进行比较，取二者之间的较大值命名为f；

步骤7，将步骤6所得结果f与汽轮机机组参与一次调频时最高负荷上限e进行比较，取二者之间的较小值命名为g；

步骤8，根据步骤1获取的汽轮机机组原始负荷指令a与步骤7所得结果g求汽轮机机组的主控指令h。

本发明的特点还在于：

步骤2的具体过程为：采用如下公式(1)计算转速差b：

b＝r-r0(1)。

步骤4的具体过程为：采用如下公式(2)计算汽轮机机组参与一次调频动作降负荷时最低负荷下限d：

d＝p3-p实(2)；

其中，p实为汽轮机机组实际运行负荷；p3为机组在最低稳燃负荷时参与一次调频后允许运行的最低负荷值，采用如下公式(3)进行计算：

p3＝p1-pb(3)；

其中，p1为机组最低稳燃负荷值，pb为机组处于最低稳燃负荷运行时，一次调频动作降负荷动最大作量。

步骤5的具体过程为：采用如下公式(4)计算汽轮机机组参与一次调频动作升负荷时最高负荷上限e：

e＝p4-p实(4)；

其中，p4为机组在额定负荷时参与一次调频后允许运行的最高负荷值，p4采用如下公式(5)进行计算：

p4＝p2+pt(5)；

其中，p2为机组额定负荷值，pt为机组处于额定负荷运行时，一次调频动作升负荷最大动作量。

步骤8的具体过程为，采用如下公式(6)计算汽轮机机组的主控指令h：

h＝a+g(6)。

本发明的有益效果是，本发明一种基于机组出力限制的一次调频控制方法，相较于原有控制方案，本发明首先明确了机组在可以对负荷进行±p’调整的负荷特征值p5和p6，然后用负荷特征值p5和p6和机组最低稳燃负荷、额定负荷共同推导出在不同负荷段时机组参与一次调频升降负荷时的具体上下限值。本发明提供的控制方案普适用性强，在不同装机容量的机组，或者同一台机组当最低稳燃负荷、额定负荷发生变化时，只需根据本专利所述的方法，找出新的负荷特征值p3和p4，然后更新控制方案中的p3和p4，即可实现机组按照网调要求进行一次调频动作。

附图说明

图1是常规一次调频控制方案逻辑框图；

图2是按照电网要求得出的不同负荷段时机组一次调频调整负荷时升负荷时的限制值图；

图3是按照电网要求得出的不同负荷段时机组一次调频调整负荷时将负荷时的限制值图；

图4是本发明一种基于机组出力限制的一次调频控制方法的逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种基于机组出力限制的一次调频控制方法，能够保证机组在安全稳定运行的前提下(保证机组参与一次调频后的负荷在规定的范围内)，同时能够按照电网需求进行准确的一次调频动作。

本发明中，涉及到了机组在一次调频过程中几个负荷特征值：

p0为机组装机容量；

p1为机组最低稳燃负荷值；

p2为机组额定负荷值；

p’为一次调频动作时调整负荷量；

pb为机组处于最低稳燃负荷运行时，一次调频动作降负荷动最大作量；

pt为机组处于额定负荷运行时，一次调频动作升负荷最大动作量；

p3为机组在最低稳燃负荷时参与一次调频后允许运行的最低负荷值，p3＝p1-pb；

p4为机组在额定负荷时参与一次调频后允许运行的最高负荷值，p4＝p2+pt；

p5为在p3基础上计算得出，是机组能够进行一次调频量最大降负荷调整量时的最低负荷值，p5＝p3+p’；

p6为在p4基础上计算得出，是机组能够进行一次调频量最大升负荷调整量时的最高负荷值，p6＝p4-p’；

以装机容量为600mw的机组接入西北电网为例说明，p’应为6％p0，pt应为5％p0，pb应为3％p0。根据西北电网要求，当机组参与一次调频时机组的负荷出力下限应该是p3(即机组原有负荷指令a加上一次调频动作负荷指令之后的下限值应为p3)；同理，当机组参与一次调频时机组的负荷出力上限应该是p4(即机组原有负荷指令a加上一次调频动作负荷指令之后的下限值应为p4)。

根据以上分析，推导得出当机组参与一次调频时，一次调频动作降负荷指令能够达到最大值-p’且满足机组出力不超过最低限p3的负荷点为p5＝p3+p’；一次调频动作升负荷指令能够达到最大值p’且满足机组出力不超过最高限p4的负荷点为p6＝p4-p’。

根据以上分析，得到不同负荷段时机组一次调频调整负荷时升负荷限制曲线，如图2所示(横坐标为机组负荷值，纵坐标为一次调频调整负荷量)，也就是说在一次调频动作升负荷时，一次调频指令上限值应该是曲线j-k-p4。就是说当机组实际负荷在p1-p6之间时，一次调频升负荷调整量上限为p’，当实际负荷在p6-p2之间时，一次调频升负荷调整量上限为曲线k-p4。

同理得到不同负荷段时机组一次调频调整负荷时降负荷限制曲线，如图3所示(横坐标为机组负荷值，纵坐标为一次调频调整负荷量)，也就是说在一次调频动作降负荷时，一次调频指令下限值应该是曲线p3-m-n；就是说当机组实际负荷在p1-p5之间时，一次调频降负荷调整量下限为曲线p3-m，当实际负荷在p5-p2之间时，一次调频降负荷调整量上限为-p’。

根据图2、图3和以上分析，得出本发明一种基于机组出力限制的一次调频控制方法，逻辑控制框图如图4所示，图4中，sub表示相减，add表示相加，具体包括如下步骤：

步骤1，获取汽轮机机组原始负荷指令a；

步骤2，求汽轮机机组实际转速r与额定转速r0(r0取3000r/min)之间的转速差b；

步骤2的具体过程为：采用如下公式(1)计算转速差b：

b＝r-r0(1)。

步骤3，通过转速不等率函数f(x)对步骤2所得的转速差b进行折算，获得一次调频动作负荷指令c；

步骤4，求汽轮机机组参与一次调频动作降负荷时最低负荷下限d；

步骤4的具体过程为：采用如下公式(2)计算汽轮机机组参与一次调频动作降负荷时最低负荷下限d：

d＝p3-p实(2)；

其中，p实为汽轮机机组实际运行负荷；p3为机组在最低稳燃负荷时参与一次调频后允许运行的最低负荷值；

其中，p1为机组最低稳燃负荷值，pb为机组处于最低稳燃负荷运行时，一次调频动作降负荷动最大作量。

步骤5，求汽轮机机组参与一次调频动作升负荷时最高负荷上限e；

步骤5的具体过程为：采用如下公式(4)计算汽轮机机组参与一次调频动作升负荷时最高负荷上限e：

e＝p4-p实(4)；

其中，p4为机组在额定负荷时参与一次调频后允许运行的最高负荷值，

其中，p2为机组额定负荷值，pt为机组处于额定负荷运行时，一次调频动作升负荷最大动作量。

步骤6，将一次调频动作负荷指令c与机组参与一次调频时最低负荷下限d进行比较，取二者之间的较大值命名为f；

步骤7，将步骤6所得结果f与汽轮机机组参与一次调频时最高负荷上限e进行比较，取二者之间的较小值命名为g；

步骤8，根据步骤1获取的汽轮机机组原始负荷指令a与步骤7所得结果g求汽轮机机组的主控指令h。

步骤8的具体过程为，采用如下公式(6)计算汽轮机机组的主控指令h：

h＝a+g(6)。