基于时间补偿的火电机组一次调频优化控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及火电机组调频领域，尤其涉及一种基于时间补偿的火电机组一次调频 优化控制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着新能源并网、负荷增长和电网规模的不断增大，在特高压电网和大区电网互 联的新形势下，各级电网联系日渐紧密，电网和机组之间协调配合的要求也越来越高，网厂 协调功能中的一次调频成为稳定电网的有效手段之一。发电机组一次调频功能是汽轮发电 机组固有的功能，主要是通过调节DHl系统的进汽调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常 的情况下，快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，维持电网的安全。
[0003] -次调节对系统频率变化的响应快，根据IEEE的统计，电力系统综合的一次调节 特性时间常数一般在10秒左右；由于发电机的一次调节仅作用于原动机的阀门位置，而未 作用于火力发电机组的燃烧系统，当阀门开度增大时，是锅炉中的蓄热暂时改变了原动机 的功率，由于燃烧系统中的化学能量没有发生变化，随着蓄热量的减少，原动机的功率又会 回到原来的水平。因而，火力发电机组一次调节的作用时间是短暂的。不同类型的火力发电 机组，由于蓄热量的不同，一次调节的作用时间为0. 5到2分钟不等。发电机的一次调节采 用的调整方法是有差特性法，其优点是所有机组的调整只与一个参变量有关（即与系统频 率有关），机组之间互相影响小。目前，电网调度管理对机组的一次调频性能考核计算参数 来源于调度计划和EMS (能量管理系统）。机组对应的频率、有功等测点信息定义在WAMS (广 域监测系统）遥测定义表中，根据WAMS中定义遥测信息从PMU(同步向量测量装置）实时 库中获取一次调频扰动计算的频率、有功、转速、一次调频前后指令等遥测数据。
[0004] 目前，电网规定的一次调频死区为50±0. 033Hz (相当于±2rpm)，要求电网频率 超出死区后3s机组有功需发生相应变化。同时，对周期在IOs以内的负荷变化所引起的频 率波动是极微小的，通过负荷效应，负荷能够自行吸收这种频率波动；对周期在几十秒到几 分钟内变化且幅度也较大的负荷变化引起的频率波动，仅靠一次调频是不能满足要求的， 必须进行频率的二次调整即AGC控制。因此，电网对一次调频的考核主要集中在IOs至几 十秒之间的负荷变化所引起的频率波动。
[0005] 由于一次调频存在的快速性、短暂性等特性，其调整曲线在电厂机组侧主要以尖 脉冲形式体现，同时，由于WAMS数据采样精度较高（40ms)，实际频率、功率等参数曲线含有 较多毛刺，调度侧进行了滤波处理，因此实际的一次调频反应经过各个系统的转换计算以 及网络传输等因素的影响，必然会存在一定的衰减，造成在实际考核中的反应幅值达不到 考核标准要求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了基于时间补偿的火电机组一次调频 优化控制方法及装置，该方法及装置能有效改善机组调频的性能，提高火电机组对调度一 次调频响应的准确性，满足电网对机组一次调频动作做功的需求，确保其调频能力，有效保 证电网系统的频率稳定。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种基于时间补偿的火电机组一次调频优化控制方法，包括：
[0009] 若机组转速偏差信号Δη的绝对值未超出电网规定的一次调频死区范围，则机组 正常一次调频补偿量Δ Pl为〇,机组负荷补偿量Δ P为〇 ;
[0010] 若机组转速偏差信号An的绝对值超出电网规定的一次调频死区范围，则根据电 厂并网运行管理规定中要求的一次调频补偿量函数确定机组正常一次调频补偿量ΑΡ1，根 据An超出死区限值的时间确定机组额外负荷补偿量的大小，机组负荷补偿量ΔΡ为机组 正常一次调频补偿量APl与额外负荷补偿量ΔΡ3之和。
[0011] 根据An超出死区限值的时间确定机组额外负荷补偿量的大小的方法为：
[0012] 当机组转速偏差信号Δη超出电网规定的一次调频死区范围时：
[0013] (1)若Δη超出死区限值的时间小于设定时间Α2,则机组额外负荷补偿量ΔΡ3 = 〇,机组负荷补偿量A P为正常一次调频补偿量Δ Pl ;
[0014] (2)若Δη超出死区限值的时间大于设定时间Α2,则机组额外负荷补偿量ΔΡ3 = Δ Ρ1+Α1* Δ Pl，其中，Al、Α2分别为设定常数值；机组负荷补偿量Δ P为正常一次调频补偿 量Δ Pl与额外负荷补偿量ΔΡ3之和。
[0015] 所述Al的设定方法为：
[0016]
[0017] 所述A2的设定方法为：IOs减去机组滞后时间。
[0018] -种实现基于时间补偿的火电机组一次调频优化控制方法的装置，包括：减法器、 函数发生器、加法器、乘法器、高低限报警模块、滞后置位型定时器和模拟量切换器；
[0019] 所述减法器与函数发生器连接后接入加法器的一个输入端，所述减法器、高低限 报警模块、滞后置位型定时器和模拟量切换器依次连接后，接入加法器的另一个输入端，所 述函数发生器还与乘法器连接，所述乘法器与模拟量切换器连接。
[0020] 所述高低限报警模块的高低限值为+2和-2。
[0021] 所述乘法器的一个输入端与函数发生器连接，另一个输入端与模拟量发生器Al 连接。
[0022] 所述模拟量发生器Al的值具体为：
[0023] 所述滞后置位型定时器的Set输入端与高低限报警模块连接，DT输入端与模拟量 发生器A2连接。
[0024] 所述模拟量切换器的其中Zl输入端与乘法器的输出端连接，Z2输入端置零，S输 入端与滞后置位型定时器的输出端连接。
[0025] 本发明的有益效果是：
[0026] (1)并网机组的一次调频性能的好坏直接影响电网频率的稳定，通过本发明能够 有效降低实际一次调频反应过程中各个系统的转换计算以及网络传输等因素造成的时间 滞后影响，提高机组对电网频率变化响应的准确性，确保机组的调频能力达到调度考核标 准的要求。
[0027] (2)通过转速偏差超出死区限值时间的判断实现对电网频率波动时间长短的不同 反应，既保证机组不误动、不拒动、不频繁动作，又确保需要动作时的动作幅值达到要求，一 方面保持机组的安全运行，一方面能进一步提高电网频率的稳定性，进而确保广大用户的 电气设备及电力设备的安全、有效运行。
[0028] (3)本发明可以解决火电机组一次调频考核指标差等实际难题，能够有效满足电 网对于机组一次调频的要求，满足调频调峰需求。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明一次调频优化控制逻辑示意图；
[0030] 图2为本发明滞后置位型定时器工作示意图。
【具体实施方式】：
[0031] 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
[0032] 如图1所示，一种基于时间补偿的火电机组一次调频优化控制方法，包括：
[0033] 当机组转速偏差信号Δ n的绝对值在±2rpm之内时，未超出电网规定的一次调频 死区，此时，电厂并网运行管理规定中要求的一次调频补偿量函数f(x)输出为0,负荷补偿 量AP为0 ;
[0034] 当机组转速偏差信号Δ n的绝对值在±2rpm之外时，超出电网规定的一次调频死 区，根据An超出死区限值的时间确定系统额外负荷补偿量的大小，负荷补偿量ΔΡ为正常 一次调频补偿量APl和额外负荷补偿量A P3之和。
[0035] 当机组转速偏差信号Δ n超出死区限值，gp Δ n在±2rpm之外时：
[0036] (1)若Δη超出死区限值的时间小于模拟量发生器A2中所设时间，此时ΔΡ3 = 0,则系统输出的负荷补偿量△ P仍为正常一次调频补偿量△ Pl ;
[0037] (2)若Δη超出死区限值的时间大于模拟量发生器Α2中所设时间，此时ΔΡ3 = ΑΡ2,则系统输出的负荷补偿量ΔΡ为正常一次调频补偿量ΔΡ1和额外负荷补偿量ΔΡ2 之和，即ΛΡ = ΔΡ1+ΔΡ2。其中，ΔΡ2 =Α1*ΔΡ1，Α1为设定值。
[0038] Al的设定原理为：电网对一次调频的考核主要集中在IOs至几十秒之间的负荷变 化所引起的频率波动，因为调频时间为IOs时机组滞后时间所占的比重最大，几十秒其所 占比重最小，为保证一次调频考核指标，取最大值，
，该值范围一般 为 0· 2-0. 5〇
[0039] 一种基于时间补偿的火电机组一次调频优化控制装置，包括：
[0040] 机组转速偏差信号Δη经过一次调频补偿量函数f(x)后，产生负荷补偿量ΔΡ1， 负荷补偿量△ Pl分别接入加法器Σ的输入端一和乘法器MUL的输入端一；机组转速偏差 信号Δ n依次经过高低限报警模块HLALM和滞后置位型定时器Timer后接入