[發明專利]一種基于bang-bang控制的一次調頻方法及裝置

有效

• 申請號: 201210118489.3
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN103378601A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 李衛華;楊振勇;高愛國;駱意;賴聯琨;李非一;王燕晉
• 申請（專利權）人: 華北電力科學研究院有限責任公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明是關于電網一次調頻技術，特別是關于一種基于bang-bang控制的一次調頻方法及裝置。

背景技術

一次調頻是電網重要的頻率調整手段，當電網頻率超過設置的死區后，汽輪發電機組通過快速動作調節門來釋放鍋爐蓄熱以改變機械功，進而改變有功功率的方式。

一般來說，決定發電機組一次調頻性能的因素有兩個：一個是調頻蓄能，一個是快速釋放。若發電機組的蓄能足夠，則決定發電機組一次調頻的快速性指標(譬如響應時間、上升時間等)的唯一因素就是執行機構能快速釋放蓄能。

現有技術中，火力發電機組一次調頻的設計一般遵循以下原則：

(1)DEH(電液控制系統Digital?Electric?Hydraulic?Control?System)側設計要求：采取將轉速差信號經轉速不等率設計函數直接疊加在汽輪機(燃機)調速汽門指令處的設計方法，同時DEH功率回路的功率指令也根據轉速不等率設計指標進行調頻功率定值補償，且補償的調頻功率定值部分不經過速率限制，如圖1所示。

(2)CCS(協調控制系統Coordination?Control?System)側要求：采用分布控制系統(DCS)且具有機組協調控制和AGC功能的機組，由DEH、CCS共同完成一次調頻功能，DEH側采取將轉速差信號經轉速不等率設計函數直接疊加在汽輪機(燃機)調速汽門指令處的設計方法，而在CCS中設計頻率校正回路，且CCS中的校正指令不經速率限制，如圖2所示。

通過以上設計，火力發電機組能夠通過DEH側功能實現一次調頻的快速性，通過CCS側設計實現一次調頻的持續性。

圖1及圖2所示的典型設計雖然實現了機組的一次調頻功能，但當網頻小幅波動時，由于執行器動作很小或存在動作死區，往往不能有效釋放機組的蓄能，而達不到一次調頻設計及考核指標，該典型方案沒有考慮小幅度網頻波動對發電機組一次調頻功能實現的影響。

發明內容

本發明提供一種基于bang-bang控制的一次調頻方法及系統，以提高小網頻波動下的機組一次調頻性能，有效的克服機組的執行機構死區。

為了實現上述目的，本發明提供一種基于bang-bang控制的一次調頻方法，該方法包括：實時獲取汽輪機發電機組的電網頻率；對額定電網頻率與所述電網頻率進行減法運算，生成電網頻差；根據死區定值對所述電網頻差進行死區處理，生成頻差；對所述頻差進行頻差補償運算，生成頻差補償指令；當選擇開關為1時，將原一次調頻輸出指令與所述頻差補償指令進行疊加后輸出給汽輪機調速系統。

進一步地，根據死區定值對所述電網頻差進行死區處理，包括：將所述電網頻差加上或者減去所述死區定值，生成頻差。

進一步地，對所述頻差進行頻差補償運算，包括：在不同額定負荷狀態下，進行特定頻差擾動下的一次調頻試驗，得到頻差補償指令與頻差擾動之間的對應關系曲線；根據所述對應關系曲線得到所述頻差對應的頻差補償指令。

進一步地，所述選擇開關為1包括：所述電網頻率低于額定頻率與死區頻率之差或者高于額定頻率與死區頻率之和，并且延時超過延時定值。

進一步地，如果所述選擇開關為0，僅輸出原一次調頻輸出指令給汽輪機調速系統。

為了實現上述目的，本發明還提供一種基于bang-bang控制的一次調頻裝置，該裝置包括：頻率獲取單元，用于實時獲取汽輪機發電機組的電網頻率；電網頻差生成單元，用于對額定電網頻率與所述電網頻率進行減法運算，生成電網頻差；死區處理單元，用于根據死區定值對所述電網頻差進行死區處理，生成頻差；補償指令生成單元，用于對所述頻差進行頻差補償運算，生成頻差補償指令；調頻動作指令輸出單元，用于將原一次調頻輸出指令與所述頻差補償指令進行疊加后輸出給汽輪機調速系統。

進一步地，所述的死區處理單元具體用于將所述電網頻差加上或者減去所述死區定值，生成頻差。

進一步地，所述的補償指令生成單元包括：調頻試驗模塊，用于在不同額定負荷狀態下，進行特定頻差擾動下的一次調頻試驗，得到頻差補償指令與頻差擾動之間的對應關系曲線；頻差補償指令生成模塊，用于根據所述對應關系曲線得到所述頻差對應的頻差補償指令。

進一步地，所述選擇開關為1包括：所述電網頻率低于額定頻率與死區頻率之差或者高于額定頻率與死區頻率之和，并且延時超過延時定值。

進一步地，如果所述選擇開關為0，調頻動作指令輸出單元僅輸出原一次調頻輸出指令給汽輪機調速系統。