CN109802416A - 提高汽轮发电机组deh一次调频性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽轮发电机组一次调频技术领域，是一种提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法，包括S1:检测汽轮发电机组的频差；S2:判断频差是否超过频差死区；S3:将给定主汽流量作为DEH一次调频的目标值；S4:将频率信号变化的控制量转化为主汽流量的输出信号至PID控制器；S5:求主汽流量控制前馈；S6:将主汽流量指令转换成调门开度与主汽流量控制前馈输出的调门开度叠加求和，产生综合调门开度信号。本发明通过DEH闭环控制主汽流量的方式，使汽轮发电机组DEH一次调频产生的功率包括二部分：一是主汽流量变化产生的功率；二是转速信号变化产生的同步暂态功率。通过对主汽流量的控制调节，使汽轮发电机组DEH一次调频性能恢复正常。

Description

提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法
技术领域
本发明涉及汽轮发电机组一次调频技术领域，是一种提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法。
背景技术
目前，电网频率是电能质量重要指标，电网的频率反映了发电机有功功率和用电负荷之间的平衡关系，是电力系统安全稳定运行的重要控制参数。提高汽轮发电机组DEH一次调频性能，对保障大电网频率安全稳定运行和提升电力系统电能质量都具有非常重要的意义。
上世纪九十年代以前，全国各地电网中小型汽轮发电机组，都是具有百年历史的液调(机械液压控制系统(MHC))汽轮发电机组，液调机组靠汽轮机主油泵“出口油压”与“调门开度”成反比的关系进行一次调频开环控制，液调机组一次调频具有良好的性能。
目前，全国各大电网基本上都是电调DEH(数字电子液压控制系统)汽轮发电机组，机组一次调频DEH采用功率闭环控制方式。在乌昌电网2014年“4·16”孤网事件和华东电网2015年“9·19”频率大幅跌落事件中，在电网负荷扰动(3.1％-3.6％)，机组一次调频合格率只有33.7％-30.5％，已对电网频率安全稳定运行构成严重的威胁。
发明内容
本发明提供了一种提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的汽轮发电机组的一次调频合格率低，易出现误调频的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法,包括以下步骤：
S1:将电网频率及汽轮机转速信号作为DEH系统的输入，检测汽轮发电机组运行频率与额定频率之间的频差；
S2:判断频差是否超过频差死区，若超过，则DEH系统一次调频开始动作，根据调频死区和调差系数，计算一次频差对应的主汽流量的调整量；若未超过，则DEH系统一次调频不动作；
S3:通过DEH系统给定主汽流量，将给定主汽流量作为DEH一次调频的目标参数；
S4:将一次频差对应的主汽流量的计算量，通过频差流量函数转化为主汽流量的输出信号，作为主汽流量控制前馈；
S5:DEH系统将采集计算的主汽流量与给定主汽流量叠加求和，再与实际主汽流量叠加求和，发送至PID控制器输出主汽流量指令；
S6:将PID控制器输出的主汽流量指令通过调门流量函数转换成调门开度，并与经主汽流量控制前馈输出的调门开度叠加求和，产生综合调门开度信号，使用综合调门开度信号改变主汽流量和机组输出功率。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述，S4中，还包括对频率信号的变化设置频差主汽流量变换系数，用于控制主汽流量调整量的大小。
上述S5中，还包括将多次的实际主汽流量经PID控制器校正控制叠加求和，对叠加求和后的主汽流量，用于调整主汽流量的反馈大小。
上述S5中，PID控制器校正并叠加的过程包括：通过PID控制器的比例运算、微分运算和积分运算之后求和。
上述在S5中，还包括为主汽流量控制前馈设置主汽流量控制前馈系数，用于调节主汽流量控制前馈的大小。
本发明通过DEH闭环控制主汽流量的方式，使汽轮发电机组DEH一次调频产生的功率，包括二部分：一是主汽流量变化产生的功率；二是转速信号变化产生的同步暂态功率。通过对主汽流量的控制调节，使汽轮发电机组DEH一次调频性能恢复正常。本发明将DEH系统一次调频频差信号转换为调门开度指令，经PID控制器校正以及机组给定主汽流量的控制前馈，直接调节汽轮机组的主汽流量至目标值，避免了机组一次调频过程中同步暂态功率影响，达到了机组DEH一次调频调节功率的目的。
附图说明
附图1为本发明的逻辑控制框图。
附图2为本发明的方法流程图。
附图中的编码分别为：Δf为频差，ε为频差死区，T1为转速变换环节时间常数，P0为主汽流量的计算量，A1为频差流量转化，A2为流量调门转化，K1为频差主汽流量变换系数，K2为主汽流量控制前馈系数，Pref为给定主汽流量，Pe为实际主汽流量，Kp、KD、KI分别为PID控制的比例、微分、积分环节的倍数，Pcv为综合调门开度信号。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1：如附图1、2所示，该提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法,包括以下步骤：
S1:将电网频率及汽轮机转速信号作为DEH系统的输入，检测汽轮发电机组运行频率与额定频率之间的频差Δf；
S2:判断频差Δf是否超过频差死区ε，若超过，则DEH系统一次调频开始动作，根据调频死区ε和调差系数，一次频差对应的主汽流量的计算量P0；若未超过，则DEH系统一次调频不动作；
S3:通过DEH系统给定主汽流量Pref，将给定主汽流量Pref作为DEH一次调频的目标参数；
S4:将一次频差对应的主汽流量的计算量P0，通过频差流量函数转化为主汽流量的输出信号，完成了一次频差流量转化A1，作为主汽流量控制前馈；
S5:DEH系统将采集计算的主汽流量与给定主汽流量Pref叠加求和，再与实际主汽流量Pe叠加求和，发送至PID控制器输出主汽流量指令；
S6:将PID控制器输出的主汽流量指令通过调门流量函数转换成调门开度，完成了流量调门转化A2，并与经主汽流量控制前馈输出的调门开度叠加求和，产生综合调门开度信号Pcv，使用综合调门开度信号Pcv改变主汽流量和机组输出功率。
上述的频差流量函数和调门流量函数均为现有的DEH系统的一次调频的现有公知技术，上述在S2中，还包括汽轮机组转速变换过程的DEH系统的变换公式：其中，T1为转速变换环节时间常数。
上述在S4中，一次频差对应的主汽流量的计算量P0可根据实际汽轮机组的功率进行适应性的调整。
本发明通过DEH闭环控制主汽流量的方式，使汽轮发电机组DEH一次调频产生的功率，包括二部分：一是主汽流量变化产生的功率；二是转速信号变化产生的同步暂态功率。通过对主汽流量的控制调节，使汽轮发电机组DEH一次调频性能恢复正常。
本发明将原DEH系统一次调频的“功率给定值”改为“主汽流量给定值”；将“实际负荷功率”改为“实际主汽流量”；将“负荷控制前馈”改为“主汽流量控制前馈”。因此，消除了同步暂态功率对汽轮发电机组DEH一次调频性能的影响，确保了机组DEH一次调频性能的正常。将DEH系统一次调频频差信号转换为调门开度指令，经PID控制器校以及机组给定主汽流量的控制前馈，直接调节机组的主汽流量至目标值，避免了机组一次调频过程中同步暂态功率影响，达到了机组DEH一次调频调节功率的目的。
可根据实际需要，对上述提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法作进一步优化或/和改进：
如附1、2所示，S4中，还包括对频率信号的变化设置频差主汽流量变换系数K1，用于控制主汽流量计算量P0的大小。
如附1、2所示，S5中，还包括将多次的实际主汽流量经PID控制器校正控制叠加求和，对叠加求和后的主汽流量，用于调整主汽流量的反馈大小。
如附1、2所示，S5中，PID控制器校正并叠加的过程包括：通过PID控制器的比例运算Kp、微分运算KD和积分运算KI之后求和。
如附1、2所示，S5中，还包括为主汽流量控制前馈设置主汽流量控制前馈系数K2，用于调节主汽流量控制前馈的大小。
实施例2：如附图1、2、表1所示，采用实施例1的方法对660MW机组DEH一次调频转差对应主汽流量变化，一次调频数据如表1所示；本实施例的660MW机组分别将频差和转差信号作为DEH系统的输入信号，(1)判断频差信号是否到达频差死区±0.03Hz；(2)当一次调频频差-0.15Hz时，频差超出频差死区范围，此时，主汽流量的变化量为96t/h。当一次调频频差绝对值大于-0.15Hz时，机组一次调频加负荷限幅+6％，主汽流量的变化量限幅在96t/h；(3)当一次调频频差0.15Hz时，频差超出频差死区范围，此时，主汽流量的变化量-96t/h。当一次调频频差在0.15-2.0Hz时，机组一次调频减负荷不限幅，主汽流量的变化量在-96～-1607t/h。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
表1 660MW机组DEH一次调频转差对应主汽流量变化示意图
转差(r/min) 122 9.2 -2 2 -9.2 -122
频差(Hz) 2 0.15 0.03 -0.03 -0.15 -2
主汽流量变化量(t/h) -1607 -96 0 0 96 96
注：660MW机组一次调频加负荷限幅+6％，速度变动率4％。

Claims (7)

1.一种提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1:将电网频率及汽轮机转速信号作为DEH系统的输入，检测汽轮发电机组运行频率与额定频率之间的频差；
S2:判断频差是否超过频差死区，若超过，则DEH系统一次调频开始动作，根据调频死区和调差系数，计算一次频差对应的主汽流量的计算量；若未超过，则DEH系统一次调频不动作；
S3:通过DEH系统给定主汽流量，将给定主汽流量作为DEH一次调频的目标参数；
S4:将一次频差对应的主汽流量的计算量，通过频差流量函数转化为主汽流量的输出信号，作为主汽流量控制前馈；
S5:DEH系统将采集计算的主汽流量与给定主汽流量叠加求和，再与实际主汽流量叠加求和，发送至PID控制器输出主汽流量指令；
S6:将PID控制器输出的主汽流量指令通过调门流量函数转换成调门开度，并与经主汽流量控制前馈输出的调门开度叠加求和，产生综合调门开度信号，使用综合调门开度信号改变主汽流量和机组输出功率。
2.根据权利要求1所述的提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法，其特征在于S4中，还包括对频率信号的变化设置频差主汽流量变换系数，用于控制主汽流量计算量的大小。
3.根据权利要求1或2所述的提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法，其特征在于S5中，还包括将多次的实际主汽流量经PID控制器校正控制叠加求和，对叠加求和后的主汽流量，用于调整主汽流量的反馈大小。
4.根据权利要求3所述的提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法，其特征在于S5中，PID控制器校正并叠加的过程包括：通过PID控制器的比例运算、微分运算和积分运算之后求和。
5.根据权利要求1或2所述的提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法，其特征在于S5中，还包括为主汽流量控制前馈设置主汽流量控制前馈系数，用于调节主汽流量控制前馈的大小。
6.根据权利要求3所述的提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法，其特征在于S5中，还包括为主汽流量控制前馈设置主汽流量控制前馈系数，用于调节主汽流量控制前馈的大小。
7.根据权利要求4所述的提高汽轮发电机组DEH一次调频性能的方法，其特征在于S5中，还包括为主汽流量控制前馈设置主汽流量控制前馈系数，用于调节主汽流量控制前馈的大小。
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