基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法，系统包括一次调频动态补偿调整计算模块、调频动态补偿判断模块、调频动态补偿输出模块、调频功率定值补偿模块、综合阀位增量补偿模块和综合阀位指令生成模块；通过对调频功率定值和综合阀位增量进行动态补偿调整，以适度的超调来确保电网频率的快速回归和机组一次调频性能指标满足标准规定的要求。本发明专利技术根据机组相关时间点的一次调频动作幅值和相应时间段内动作积分电量计算得出动态补偿系数，有针对性的调整机组一次调频变化量，提高了火电机组对调度一次调频响应的准确性，满足了电网对机组一次调频动作做功的需求，确保了其调频能力，降低了电网系统的频率波动。

【技术实现步骤摘要】
基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法
本专利技术涉及电源调频
，具体地说是一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法。
技术介绍
随着新能源并网规模不断增大和特高压电网迅猛发展的新形势下，各级电网联系日渐紧密，电网和机组之间协调配合的要求也越来越高，网源协调功能中的一次调频成为稳定电网的有效手段之一。对于目前中国电网的主要组成部分和主要调频依托，火力发电机组的一次调频主要是通过调节DEH(DigitalElectricHydraulicControlSystem，汽轮机数字电液控制系统，简称数字电调)系统的进气调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常时快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，从而维持电网的安全。一次调频作为频率调整的重要手段，需具备快速性和有效性。快速性是指随着频率的变化，快速调整机组出力，以保证电网频率得到及时调节，由于发电机的一次调频直接作用于汽轮机的调门，故一次调频对电网系统频率变化的响应快，一般而言小于3s机组功率即有变化。有效性是指电网频率越过设定死区后，机组出力变化快速达到一定的幅度，以保证频率能够朝死区方向得到明显的准确调节。现有技术中常规机组一次调频功能实现的原理图如图1所示。由图1可知，一次调频系统将计算得出的转差分别发送至CCS(CoordinationControlSystem，系统控制系统)侧和DEH侧。在CCS侧，转差经过不等率函数发生器1生成相应的调频功率定值，将此调频功率定值叠加至机组功率定值上，生成机组功率设定值，将机组功率设定值与机组实际功率求差，并经功率控制器PID运算生成阀位指令信号；在DEH侧，转差经过不等率函数发生器2生成相应的综合阀位增量，将此综合阀位增量叠加至CCS侧送来的阀位指令信号上，生成综合阀位指令，通过该综合阀位指令去控制汽轮机调门。其中，DEH侧的综合阀位增量直接影响到汽轮机调门开度，故DEH侧响应速度较快，以满足电网调频的快速性要求。CCS侧主要调节风煤水等参数，以确保机组功率稳定在所需达到的目标值。按照GB/T30370《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》、Q/GDW669《火力发电机组一次调频试验导则》等相关技术标准要求，目前常规的数字电液型调节控制系统的火电机组死区控制在±0.033Hz内；转速不等率δ％应为4％～5％；燃煤机组发电负荷调整量达到目标负荷变化幅度75％的时间应不大于15s，达到目标负荷变化幅度90％的时间不大于30s。一次调频主要在电网频率波动前期起到重要作用，在电网频差产生后15～20s机组的AGC(AutomaticGenerationControl，自动发电控制)将发挥作用，起到二次调频的作用。一次调频与AGC的区别在于，是无速率限制、响应速度快，但是有差调节，需由AGC消除偏差。因此，对于电网频率控制而言，一次调频需重点关注15～20s期间内的调频性能。同时，在新下发的国网(调/4)910-2018《国家电网公司电力系统一次调频管理规定》以及华北、华东等各区域一次调频考核细则中，均提出了一次调频动作积分电量的概念，即在电网频率变化超出一次调频死区开始的一段时间内(推荐值60s)，发电负荷变化量相对采样时间的累计积分值。如图2所示，为常规机组一次调频性能考核计算示意图，曲线1为电网频率值，曲线2为一次调频理论动作幅值，曲线3为一次调频理论实际动作幅值，由曲线2可取得理论动作积分电量A，由曲线3可取得实际动作积分电量B，B需达到A的一定比值方满足电网标准要求。在机组实际运行中，由于汽轮机调门等执行机构的本身所固有的迟延特性，长时间运行后调门所产生的卡涩以及流量特性发生变化而导致的非线性特征，以及控制器参数弱化等问题，均会造成调频控制精度的降低，导致有功变化量指标不达标、月度一次调频合格率低于规定值等问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法，其能够在兼顾机组自身安全稳定运行的同时进一步提升机组调频能力。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：一方面，本专利技术实施例提供的一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统，包括一次调频动态补偿调整计算模块、调频动态补偿判断模块、调频动态补偿输出模块、调频功率定值补偿模块、综合阀位增量补偿模块和综合阀位指令生成模块；所述一次调频动态补偿调整计算模块用于对机组DCS系统中的相关数据进行计算求得一次调频动态补偿系数；所述调频动态补偿判断模块用于根据主蒸汽压力测量值、主蒸汽压力设定值和综合阀位指令值进行判断是否需要调频动态补偿；所述调频动态补偿输出模块用以根据调频动态补偿判断模块发送给的调频动态补偿信号将一次调频动态补偿系数发送给调频功率定值补偿模块和综合阀位增量补偿模块；所述调频功率定值补偿模块用于对调频功率定值进行调整并将调整后的调频功率定值发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位增量补偿模块用于对综合阀位增量进行调整并将调整后的综合阀位增量发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位指令生成模块根据调整后的调频功率定值和整后的综合阀位增量生成控制汽轮机调门的综合阀位指令。作为本实施例一种可能的实现方式，所述调频动态补偿判断模块包括第一减法器DEV1、绝对值模块ABS、比较器模块CMP、第一逻辑求反模块NOT1、逻辑与模块AND、高低限报警模块HLALM和第二逻辑求反模块NOT2，所述调频动态补偿输出模块包括模拟量选择器AXSEL，所述调频功率定值补偿模块包括第一不等率函数发生器、第一乘法器MUL1、第一加法器ADD1、第二减法器DEV2和功率控制器PID，所述综合阀位增量补偿模块包括第二不等率函数发生器、第二乘法器MUL2，所述综合阀位指令生成模块包括第二加法器ADD2；所述第一减法器DEV1的两个输入端分别与第一模拟量变送器AI1和第二模拟量变送器AI2连接，输出端经过绝对值模块ABS与比较器模块CMP的第一输入端连接，所述比较器模块CMP输出端经过第一逻辑求反模块NOT1与逻辑与模块AND的第一输入端连接；所述高低限报警模块HLALM的输入端与第三模拟量变送器AI3连接，输出端经第二逻辑求反模块NOT2与逻辑与模块AND的第二输入端连接；所述逻辑与模块AND的输出端与模拟量选择器AXSEL的置位端连接，所述模拟量选择器AXSEL的第一输入端与一次调频动态补偿调整计算模块的输出端连接，输出端分别与第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2的第二输入端连接；所述第一乘法器MUL1的第一输入端与第一不等率函数发生器连接，输出端与第一加法器ADD1的第一输入端连接；所述第一加法器ADD1的第二输入端与第四模拟量变送器AI4连接，输出端与第二减法器DEV2的第一输入端连接；所述第二减法器DEV2的第二输入端与第五模拟量变送器AI5连接，输出端与功率控制器PID的输入端连接；所述功率控制器PID的输出端与第二加法器ADD2的第二输入端连接；所述第二乘法器MUL2的第一输入端与第二不等率函数发生器连接，输出端与第二加法器ADD2的第一输入端连接。作为本实施例一种可能的实现方式，所述比较器模块CMP的第二输入端连接有模拟量置数器A；所述模拟量选择器AXSEL的第二输入端设为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统，其特征在于，包括一次调频动态补偿调整计算模块、调频动态补偿判断模块、调频动态补偿输出模块、调频功率定值补偿模块、综合阀位增量补偿模块和综合阀位指令生成模块；所述一次调频动态补偿调整计算模块用于对机组DCS系统中的相关数据进行计算求得一次调频动态补偿系数；所述调频动态补偿判断模块用于根据主蒸汽压力测量值、主蒸汽压力设定值和综合阀位指令值进行判断是否需要调频动态补偿；所述调频动态补偿输出模块用以根据调频动态补偿判断模块发送给的调频动态补偿信号将一次调频动态补偿系数发送给调频功率定值补偿模块和综合阀位增量补偿模块；所述调频功率定值补偿模块用于对调频功率定值进行调整并将调整后的调频功率定值发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位增量补偿模块用于对综合阀位增量进行调整并将调整后的综合阀位增量发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位指令生成模块根据调整后的调频功率定值和整后的综合阀位增量生成控制汽轮机调门的综合阀位指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统，其特征在于，包括一次调频动态补偿调整计算模块、调频动态补偿判断模块、调频动态补偿输出模块、调频功率定值补偿模块、综合阀位增量补偿模块和综合阀位指令生成模块；所述一次调频动态补偿调整计算模块用于对机组DCS系统中的相关数据进行计算求得一次调频动态补偿系数；所述调频动态补偿判断模块用于根据主蒸汽压力测量值、主蒸汽压力设定值和综合阀位指令值进行判断是否需要调频动态补偿；所述调频动态补偿输出模块用以根据调频动态补偿判断模块发送给的调频动态补偿信号将一次调频动态补偿系数发送给调频功率定值补偿模块和综合阀位增量补偿模块；所述调频功率定值补偿模块用于对调频功率定值进行调整并将调整后的调频功率定值发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位增量补偿模块用于对综合阀位增量进行调整并将调整后的综合阀位增量发送给综合阀位指令生成模块；所述综合阀位指令生成模块根据调整后的调频功率定值和整后的综合阀位增量生成控制汽轮机调门的综合阀位指令。2.如权利要求1所述的基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统，其特征在于，所述调频动态补偿判断模块包括第一减法器DEV1、绝对值模块ABS、比较器模块CMP、第一逻辑求反模块NOT1、逻辑与模块AND、高低限报警模块HLALM和第二逻辑求反模块NOT2，所述调频动态补偿输出模块包括模拟量选择器AXSEL，所述调频功率定值补偿模块包括第一不等率函数发生器、第一乘法器MUL1、第一加法器ADD1、第二减法器DEV2和功率控制器PID，所述综合阀位增量补偿模块包括第二不等率函数发生器、第二乘法器MUL2，所述综合阀位指令生成模块包括第二加法器ADD2；所述第一减法器DEV1的两个输入端分别与第一模拟量变送器AI1和第二模拟量变送器AI2连接，输出端经过绝对值模块ABS与比较器模块CMP的第一输入端连接，所述比较器模块CMP输出端经过第一逻辑求反模块NOT1与逻辑与模块AND的第一输入端连接；所述高低限报警模块HLALM的输入端与第三模拟量变送器AI3连接，输出端经第二逻辑求反模块NOT2与逻辑与模块AND的第二输入端连接；所述逻辑与模块AND的输出端与模拟量选择器AXSEL的置位端连接，所述模拟量选择器AXSEL的第一输入端与一次调频动态补偿调整计算模块的输出端连接，输出端分别与第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2的第二输入端连接；所述第一乘法器MUL1的第一输入端与第一不等率函数发生器连接，输出端与第一加法器ADD1的第一输入端连接；所述第一加法器ADD1的第二输入端与第四模拟量变送器AI4连接，输出端与第二减法器DEV2的第一输入端连接；所述第二减法器DEV2的第二输入端与第五模拟量变送器AI5连接，输出端与功率控制器PID的输入端连接；所述功率控制器PID的输出端与第二加法器ADD2的第二输入端连接；所述第二乘法器M...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，刘卫明，王昕，杨朋威，孟祥荣，陈肖璐，高嵩，庞向坤，张用，李娜，孙晓达，郭俊英，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37