[發(fā)明專(zhuān)利]基于超調(diào)補(bǔ)償?shù)囊淮握{(diào)頻優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410279524.9
• 申請(qǐng)日: 2014-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104167758A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及火電機(jī)組調(diào)頻領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超調(diào)補(bǔ)償?shù)囊淮握{(diào)頻優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著新能源并網(wǎng)、負(fù)荷增長(zhǎng)和電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大，在特高壓電網(wǎng)和大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)的新形勢(shì)下，各級(jí)電網(wǎng)聯(lián)系日漸緊密，電網(wǎng)和機(jī)組之間協(xié)調(diào)配合的要求也越來(lái)越高，廠網(wǎng)協(xié)調(diào)功能中的一次調(diào)頻成為穩(wěn)定電網(wǎng)的有效手段之一。發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻功能是汽輪發(fā)電機(jī)組固有的功能，主要是通過(guò)調(diào)節(jié)DEH系統(tǒng)的進(jìn)汽調(diào)節(jié)門(mén)，利用鍋爐蓄熱，在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的情況下，快速響應(yīng)電網(wǎng)的要求，穩(wěn)定電網(wǎng)頻率，以彌補(bǔ)電網(wǎng)負(fù)荷差距，維持電網(wǎng)的安全。一次調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)頻率變化的響應(yīng)快，根據(jù)IEEE的統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)綜合的一次調(diào)節(jié)特性時(shí)間常數(shù)一般在10秒左右；由于發(fā)電機(jī)的一次調(diào)節(jié)僅作用于汽輪機(jī)的閥門(mén)位置，而未作用于火力發(fā)電機(jī)組的燃燒系統(tǒng)，當(dāng)閥門(mén)開(kāi)度增大時(shí)，是鍋爐中的蓄熱暫時(shí)改變了原動(dòng)機(jī)的功率，由于燃燒系統(tǒng)中的化學(xué)能量沒(méi)有發(fā)生變化，隨著蓄熱量的減少，發(fā)電機(jī)的功率又會(huì)回到原來(lái)的水平。因而，火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)節(jié)的作用時(shí)間是短暫的。不同類(lèi)型的火力發(fā)電機(jī)組，由于蓄熱量的不同，一次調(diào)節(jié)的作用時(shí)間為0.5到2分鐘不等。

目前，電網(wǎng)調(diào)度管理對(duì)機(jī)組的一次調(diào)頻性能考核計(jì)算參數(shù)來(lái)源于調(diào)度計(jì)劃和EMS(能量管理系統(tǒng))。機(jī)組對(duì)應(yīng)的頻率、有功等測(cè)點(diǎn)信息定義在WAMS(廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng))遙測(cè)定義表中，根據(jù)WAMS中定義遙測(cè)信息從PMU(同步向量測(cè)量裝置)實(shí)時(shí)庫(kù)中獲取一次調(diào)頻擾動(dòng)計(jì)算的頻率、有功、轉(zhuǎn)速、一次調(diào)頻前后指令等遙測(cè)數(shù)據(jù)。

在電網(wǎng)調(diào)度的考核標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：頻率超出一次調(diào)頻死區(qū)(50±0.033Hz)且持續(xù)在10秒及以上，同時(shí)最大頻率偏差達(dá)到50±0.04Hz定義為有效擾動(dòng)；發(fā)生有效擾動(dòng)后，計(jì)算頻率偏差超過(guò)死區(qū)時(shí)至一次調(diào)頻計(jì)算結(jié)束點(diǎn)之間的有功功率變化量，有功功率變化量的積分值大于0，則認(rèn)為一次調(diào)頻正確動(dòng)作，否則認(rèn)為一次調(diào)頻不正確動(dòng)作；在一次有效擾動(dòng)內(nèi)，P_3s和P₀正向偏差小于機(jī)組銘牌出力的3‰，則記為該次一次調(diào)頻動(dòng)作不合格，其中頻率越過(guò)死區(qū)時(shí)的機(jī)組有功出力記為P₀，3s后有功出力記為P_3s，正向偏差定義為有功變化對(duì)頻率起正確作用。

實(shí)際運(yùn)行中，機(jī)組就地測(cè)量的轉(zhuǎn)速或頻率信號(hào)是經(jīng)過(guò)變送器測(cè)量變換后，以4-20mA電流信號(hào)傳送至DCS(分散控制系統(tǒng))中，然后DCS進(jìn)行分析計(jì)算控制汽輪機(jī)調(diào)門(mén)動(dòng)作使負(fù)荷發(fā)生變化，其間存在信號(hào)傳遞時(shí)間的延遲且調(diào)門(mén)動(dòng)作需要一定的反應(yīng)時(shí)間，在實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該延遲時(shí)間一般都超過(guò)2s，而一次調(diào)頻具有快速性、短暫性等特性，機(jī)組存在的延遲造成P_3s和P₀正向偏差小于機(jī)組銘牌出力的3‰，從而使該次一次調(diào)頻動(dòng)作不合格。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提出了基于超調(diào)補(bǔ)償?shù)囊淮握{(diào)頻優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)，該方法能有效改善機(jī)組調(diào)頻的性能，提高火電機(jī)組對(duì)調(diào)度一次調(diào)頻響應(yīng)的快速性和準(zhǔn)確性，提高其動(dòng)作合格率，降低電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率波動(dòng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于超調(diào)補(bǔ)償?shù)囊淮握{(diào)頻優(yōu)化控制方法，包括：

當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)Δn的絕對(duì)值在設(shè)定范圍之內(nèi)，即未達(dá)到調(diào)度系統(tǒng)考核動(dòng)作值時(shí)，系統(tǒng)的最終輸出為標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)Δn經(jīng)過(guò)一次調(diào)頻補(bǔ)償量函數(shù)f(x)補(bǔ)償后，產(chǎn)生的負(fù)荷補(bǔ)償量ΔP1；

當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)Δn的絕對(duì)值在設(shè)定范圍之外，即達(dá)到調(diào)度系統(tǒng)考核動(dòng)作值時(shí)，根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)Δn的正負(fù)，確定系統(tǒng)的超調(diào)補(bǔ)償量A2及其持續(xù)時(shí)間，進(jìn)而得到系統(tǒng)的最終輸出負(fù)荷補(bǔ)償量。

所述設(shè)定范圍由調(diào)度考核的轉(zhuǎn)速偏差量決定。

當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)Δn的絕對(duì)值在設(shè)定范圍之外時(shí)：

(1)若Δn>0，則系統(tǒng)的輸出為ΔP1與超調(diào)補(bǔ)償量A2的疊加值，即ΔP1+A2；

(2)若Δn<0，則系統(tǒng)的輸出為ΔP1與超調(diào)補(bǔ)償量A2取反后的疊加值，即ΔP1-A2。

一種基于超調(diào)補(bǔ)償?shù)囊淮握{(diào)頻優(yōu)化控制方法的系統(tǒng)，包括：

機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)Δn經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的一次調(diào)頻補(bǔ)償量函數(shù)f(x)后，產(chǎn)生負(fù)荷補(bǔ)償量ΔP1，負(fù)荷補(bǔ)償量ΔP1接入加法器Σ的輸入端；