单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统及方法，包括运算控制器，运算控制器包括：机组负荷分别送入切换器和调节器的输入引脚一，电网频率通过调频负荷计算函数后产生调频目标负荷，切换器的输出端与计算得到的调频目标负荷分别送入加法器1的输入端，加法器1的输出端接入调节器的输入引脚二，调节器输出的调频指令与TF工况下计算出的调频指令通过加法器2后输出；一次调频动作指令送入切换器，一次调频动作指令取反后送入调节器的输入引脚三。本发明在电网频率波动的情况下，能及时快速准确利用锅炉的蓄热能量进行调频，大大提高了一次调频的调频精度及幅度。
【专利说明】单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及单元机组调频领域，尤其涉及一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统及方法。
【背景技术】
[0002]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，高压输电线路受自然环境、气候等的影响易发生故障而引起跳闸，甚至产生事故连锁反应及大面积停电，网频的波动同时威胁着电网的运行安全，这就对单元机组的一次调频能力提出了更高的要求，电网和机组之间协调配合的要求也越来越高，机组的一次调频功能成为稳定电网频率的有效手段之一。
[0003]火电单元机组的基本运行方式有手动方式、炉跟机方式(BF)、机跟炉方式(TF)、协调控制方式(CCS)方式。其中，机跟炉方式(TF)主要应用在锅炉的设备上有故障，必须由锅炉来决定带负荷能力大小的情况下，即锅炉带负荷能力有限，此时锅炉在手动位置，汽轮机在自动位置，汽轮机自动调节阀门，以达到控制机前压力在设定值的目的。
[0004]此种运行方式由于锅炉燃料的输送、燃烧及传热有较大的滞后，从而使机组输出功率响应有较大的滞后，锅炉调负荷，汽机调压力，机组负荷的响应较慢，目前TF方式下工作的单元机组，调频能力主要由DEH (汽轮机数字电液控制系统)来完成的，DHl侧的一次调频是开环控制，这就造成一次调频整体上是开环控制，调频精度及调频幅度很难达到要求，同时CCS侧的主蒸汽压力调节回路也会对一次调频有较大抑制作用，导致一次调频不能正常动作，所以这种工作方式对电力系统的负荷控制和频率调整是非常不利的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统及方法，该系统及方法使单元机组能够在一次调频动作期间利用锅炉蓄热，以闭环的方式对一次调频进行调节，以稳定电网频率的要求。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统，包括运算控制器，所述运算控制器的输入端实时采集机组负荷、电网频率以及机组一次调频指令，运算控制器的输出端连接到外部设备，实现对外部设备的有功调节。
[0008]所述运算控制器包括:切换器、调节器、调频负荷计算函数、加法器I和加法器2。
[0009]机组负荷分别送入切换器和调节器的输入引脚一，电网频率通过调频负荷计算函数计算后产生调频目标负荷，切换器的输出端与计算得到的调频目标负荷分别送入加法器I的输入端，加法器I的输出端接入调节器的输入引脚二，调节器输出的调频指令与TF工况下计算出的调频指令通过加法器2后输出。
[0010]一次调频动作逻辑条件送入切换器，一次调频动作逻辑条件经过逻辑取反模块后送入调节器的输入引脚三，调节器的输入引脚四输入跟踪数值。[0011]所述调频负荷计算函数按照《火力发电机组一次调频试验导则》进行设置。
[0012]当一次调频不动作时，一次调频动作逻辑条件为逻辑假，切换器的输出为实时机组负荷。
[0013]当一次调频动作时，一次调频动作逻辑条件为逻辑真，切换器输出保持当前机组负荷。
[0014]所述调节器的输入引脚一为过程量的输入值即机组负荷，调节器的输入引脚二为设定值即调频指令，调节器的输入引脚三为跟踪条件，调节器的输入引脚四为跟踪数值。
[0015]所述调节器输入引脚四的跟踪输入值为零，当引脚三的输入为逻辑真时，调节器的输出等于调节器引脚四的跟踪输入值，即调节器输出为零。
[0016]所述跟踪条件为:
[0017]当调节器的输入引脚三输入逻辑真时，不满足跟踪条件，调节器输出为零。
[0018]当调节器的输入引脚三输入逻辑假时，满足跟踪条件，调节器将输入引脚一和输入引脚二的数值通过PI计算后输出调频指令。
[0019]一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统的方法，包括:
[0020](I)当一次调频不动作时，运算控制器实时采集电网负荷与电网频率，电网频率通过调频负荷计算函数后结果为零，调节器输出为零，运算控制器的输出为TF工况下计算出的调频指令。
[0021](2)当一次调频动作时，切换器输出保持当前机组负荷，电网频率通过调频负荷计算函数后产生一个调频目标负荷，所述当前机组负荷与调频目标负荷相加后送入调节器引脚一，实时机组负荷送入调节器引脚二，调节器内部通过PI计算输出调频指令，所述调频指令与TF工况下计算出的调频指令相加，输出最终的调频指令。
[0022]本发明的有益效果是:解决了单元机组在机跟炉方式(TF)方式下一次调频的闭环调节，在电网频率波动的情况下，能及时快速准确利用锅炉的蓄热能量进行调频，大大提高了一次调频的调频精度及幅度，一定程度上提高了机组及电网的稳定性和安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明机跟炉方式下的一次调频调节系统原理图；
[0024]图2为本发明机跟炉方式下的一次调频调节方法流程图；
[0025]图3为本发明机跟炉方式下的一次调频调节方法实施例。
【具体实施方式】:
[0026]下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明:
[0027]如图1和图2所示，一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统，包括运算控制器，运算控制器的输入端实时采集机组负荷、电网频率以及机组一次调频指令，运算控制器的输出端连接到外部设备，实现对外部设备的有功调节。
[0028]运算控制器包括:切换器、调节器、调频负荷计算函数、加法器I和加法器2。
[0029]机组负荷分别送入切换器和调节器的输入引脚一，电网频率通过调频负荷计算函数计算后产生调频目标负荷，切换器的输出端与计算得到的调频目标负荷分别送入加法器I的输入端，加法器I的输出端接入调节器的输入引脚二，调节器输出的调频指令与TF工况下计算出的调频指令通过加法器2后输出。
[0030]一次调频动作逻辑条件送入切换器，一次调频动作逻辑条件经过逻辑取反模块后送入调节器的输入引脚三，调节器的输入引脚四输入跟踪数值。
[0031]当一次调频不动作时，一次调频动作逻辑条件为逻辑假，切换器的N端起作用，输出为实时机组负荷。
[0032]当一次调频动作时，一次调频动作逻辑条件为逻辑真，切换器的Y端起作用，输出保持当前机组负荷。
[0033]此系统基于分散控制系统设计，其DCS版本为:0VAT10N3.04，模拟量采集卡件为:大卡1C31224G01，小卡1C31227G01 ;模拟量输出卡件为:大卡1C31129G03,小卡1C31132G01，运算器型号:DPU5X00247G01。
[0034]调节器属于运算器DPU5X00247G01内置PID调节器，调节器的输入引脚一为过程量的输入值即机组负荷，调节器的输入引脚二为设定值即调频指令，调节器的输入引脚三为跟踪条件，调节器的输入引脚四为跟踪数值，跟踪输入值为零，当引脚三的输入为逻辑真时，调节器的输出等于调节器引脚四的跟踪输入值，即调节器输出为零。
[0035]具体工作过程如下:
[0036]运算控制器实时采集电网负荷与电网频率，机组负荷送入调节器的输入引脚一。
[0037](I)当一次调频不动作时，机组负荷同时通过切换器、加法器I送入到调节器的输入引脚二，由于一次调频不动作，所以电网频率通过函数运算后为零，即此时进入调节器的输入引脚一的数值为机组负荷。同时，一次调频不动作逻辑条件取反后，变为逻辑真输入到调节器输入引脚三，因此，调节器的输出等于调节器引脚四的跟踪输入值，即调节器输出为零，加法器2的输出为TF工况下计算出的指令。
[0038](2)当一次调频动作时，切换器保持当前机组负荷，电网频率通过函数运算后产生一个调频目标负荷，它与当前机组负荷通过加法器I相加，产生机组的目标负荷，送入到调节器的输入引脚二，实时机组负荷送入调节器引脚二，此时调节器根据引脚一和引脚二的输入数值进行PI (比例积分)计算，通过计算输出一个调频指令，此指令与TF工况下计算出的指令通过加法器2相加，输出到外部设备进行调节。
[0039]以电网频率下降，一次调频调节机组负荷上升的过程为例进行说明。
[0040]一次调频在(50±0.033Hz)内是不动作的，超过这个范围一次调频动作，在图3中，tl时刻，电网频率低于49.967Hz，一次调频动作，假设此时机组负荷为PO，在tl-t2时间内，假设机组实时负荷为Pt，电网频率通过图1的函数f(x)实时计算调频负荷为Nt(Nt>0)，则图1中加法器I的输出值为ΡΟ+Nt，作为调节器引脚二的输入，调节器引脚一的输入则为Pt。在tl-t2时间内，图1中调节器根据引脚一和引脚二的输入进行计算产生一个大于零的调节指令，调节指令与TF工况计算出的指令通过加法器2相加产生一个输出指令，输出指令去增大调门，随着调门增大，机组功率也随着增大。
[0041]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统，其特征是，包括运算控制器，所述运算控制器的输入端实时采集机组负荷、电网频率以及机组一次调频指令，运算控制器的输出端连接到外部设备，实现对外部设备的有功调节； 所述运算控制器包括:切换器、调节器、调频负荷计算函数、加法器I和加法器2 ； 机组负荷分别送入切换器和调节器的输入引脚一，电网频率通过调频负荷计算函数计算后产生调频目标负荷，切换器的输出端与计算得到的调频目标负荷分别送入加法器I的输入端，加法器I的输出端接入调节器的输入引脚二，调节器输出的调频指令与TF工况下计算出的调频指令通过加法器2后输出； 一次调频动作逻辑条件送入切换器，一次调频动作逻辑条件经过逻辑取反模块后送入调节器的输入引脚三，调节器的输入引脚四输入跟踪数值。
2.如权利要求1所述的一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统，其特征是，所述调频负荷计算函数按照《火力发电机组一次调频试验导则》进行设置。
3.如权利要求1所述的一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统，其特征是， 当一次调频不动作时，一次调频动作逻辑条件为逻辑假，切换器的输出为实时机组负荷； 当一次调频动作时，一次调频动作逻辑条件为逻辑真，切换器输出保持当前机组负荷。
4.如权利要求1所述的一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统的方法，其特征是，所述调节器的输入引脚一为过程量的输入值即机组负荷，调节器的输入引脚二为设定值即调频指令，调节器的输入引脚三为跟踪条件，调节器的输入引脚四为跟踪数值。
5.如权利要求4所述的一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统的方法，其特征是，所述调节器输入引脚四的跟踪输入值为零，当引脚三的输入为逻辑真时，调节器的输出等于调节器引脚四的跟踪输入值，即调节器输出为零。
6.如权利要求4所述的一种单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统的方法，其特征是，所述跟踪条件为: 当调节器的输入引脚三输入逻辑真时，不满足跟踪条件，调节器输出为零； 当调节器的输入引脚三输入逻辑假时，满足跟踪条件，调节器将输入引脚一和输入引脚二的数值通过PI计算后输出调频指令。
7.—种如权利要求1所述的单元机组机跟炉方式下的一次调频调节系统的方法，其特征是，包括: (1)当一次调频不动作时，运算控制器实时采集电网负荷与电网频率，电网频率通过调频负荷计算函数后结果为零，调节器输出为零，运算控制器的输出为TF工况下计算出的调频指令； (2)当一次调频动作时，切换器输出保持当前机组负荷，电网频率通过调频负荷计算函数后产生一个调频目标负荷，所述当前机组负荷与调频目标负荷相加后送入调节器引脚一，实时机组负荷送入调节器引脚二，调节器内部通过PI计算输出调频指令，所述调频指令与TF工况下计算出的调频指令相加，输出最终的调频指令。
【文档编号】H02J3/00GK103779862SQ201410049271
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】庞向坤, 孟祥荣, 韩英昆, 于庆斌, 高嵩, 李克雷, 林波 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院