[發明專利]兼顧電網調頻需求的超臨界機組調速系統建模參數測量方法

有效

• 申請號: 201410352690.7
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104166093B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 單英雷;姜勇;楊增輝;陳洪濤;徐琴;郭強;陳宏興;張建新
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;H02J3/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙)31230
• 代理人: 蔡海淳

技術領域

本發明屬于控制、調節系統領域，尤其涉及一種用于超臨界機組調速系統的建模參數測量方法。

背景技術

超臨界發電機組(簡稱為超臨界機組)，是指其過熱器出口主蒸汽壓力超過22.129MPa的汽輪機發電機組。目前運行的超臨界機組運行壓力均為24～25Mpa，理論上認為，在水的狀態參數達到臨界點時(壓力22.129MPa溫度374℃)，水的汽化會在一瞬間完成，即在臨界點時飽和水和飽和蒸汽之間不再有汽水共存的二相區存在，二者的參數不再有區別。

超臨界發電技術是一種高效、環保、可靠的發電技術，其具有煤耗低，污染物排污量少等特點；超臨界機組控制技術是超臨界發電技術中的重要一環，與機組的安全、穩定、經濟的運行密切相關。

隨著電力系統的發展，超臨界機組已經成為我國電力行業的主力機組，經過幾十年的發展，超臨界發電技術已經相當成熟，其控制系統從總體上來說與常規亞臨界發電機組相比并沒有本質的區別。但就超臨界機組本身來說，其直流爐的運行方式、大范圍的變壓控制，使超臨界機組具有特殊的控制特點和難點。

研究和掌握大型超臨界機組的動態特性，改進和優化超臨界機組的控制策略，促進超臨界機組的一些關鍵控制技術的提高，對提升我國超臨界機組的自動化水平、促進節能降耗具有重要意義。

授權公告日為2010年06月02日，授權公告號為CN101339411B的中國發明專利中，公開了一種“超臨界直流爐的仿真模擬器”，其是以火力發電廠單元機組的機理為基礎，并結合經驗建模的方法建立起來的火力發電廠單元機組超臨界直流爐的數學模型，其特征在于：它包括分離器出口壓力仿真、機前壓力仿真、一級壓力及機組負荷仿真和分離器出口焓值仿真四個部分，并在DCS控制系統(Distirbuted Control System，分散控制系統，或稱之為集散控制系統)對該數學模型進行邏輯組態，然后根據實際運行機組運行參數的概率統計對該數學模型中各個參數進行靜態配置和動態配置，使得該數學模型的輸出參數能夠很好的和實際運行機組的參數相匹配。該技術方案經現場使用證明能夠很好的在線跟蹤機組的實際運行參數，因此可以幫助分析超臨界直流爐的控制特性，從而提出更合理的控制方案。

該技術方案是根據火力發電廠單元機組超臨界直流爐的數學模型進行仿真，根據實際運行機組運行參數的概率統計對該數學模型中各個參數進行靜態配置和動態配置，用以幫助分析超臨界直流爐的控制特性，提出更合理的控制方案。由于其是基于數學模型的仿真，其所得到的控制方案只是一種理想化的理論模型和控制策略，其是否能完全應用到實際控制過程中去，尚需要在實際機組的DCS控制系統中進行實際運行驗證和進一步的參數修改，才能得到真正符合實際機組控制特性的控制策略和經過驗證的控制方案。

在超臨界機組的實際運行過程中，當電網頻率變化時，如果源側發電機組能夠相應改變出力，電網頻率就能重新達到穩定，這就是電網頻率控制的原理。

電網的頻率變化是由于用電與供電不平衡引起的，當用電功率大于發電功率時電網頻率下降；反之頻率上升。

發電機組調頻的任務是當電網頻率的變化時，汽輪機調節系統、機組協調控制系統根據電網頻率的變化情況，快速按調頻要求利用鍋爐的蓄能，自動改變調門的開度，改變發電機組的出力(即輸出功率)，使之適應電網負荷的變化，及時平衡用電與供電，保證電網的頻率穩定和安全。

為測試超臨界機組的調頻性能，在超臨界機組經過大、小修或者與調頻相關的設備或控制策略發生改變的情況下，通常需要對其進行調頻試驗測試(亦稱頻率擾動試驗)，以保證超臨界機組的調頻性能滿足電網調頻的需求。

目前，在進行頻率擾動試驗期間(這段時間通常需要幾個小時或更長的時間)，為了防止電網實際頻率對實驗結果的干擾(這種干擾不利于定性、定量地分析實驗結果)，均采用切除電網的實際頻率檢測信號，疊加人為頻率擾動信號的方法來進行。而若在試驗期間若真的發生電網事故頻率或較大頻率波動，需要試驗機組根據頻差進行自動加、減負荷以便使電網頻率恢復正常的時候，卻因為試驗機組的實際電網頻率檢測信號已經被切除，而使試驗機組喪失了對電網進行調頻的功能，這種情況對電網和電廠的安全運行都是十分不利的。

發明內容