一种直流特高压电网频率控制火力发电机组一次调频方法技术

本发明专利技术属于火力发电机组控制技术领域，公开了一种直流特高压电网频率控制火力发电机组一次调频方法；引入直流特高压电网火力发电机组值班制度，并通过计算当前直流特高压输送电量占受电端电网电量的百分比和送电端电网所占的百分比，判断在直流特高压电网出现“双极闭锁”的情况下对受电端电网频率、送电端电网频率可能造成的危害。本发明专利技术通过送电端火力发电机组汽机侧高压旁路定位开启减少机组出力，受电端火力发电厂汽机高压加热器1、2、3级抽汽快速关闭增加机组出力，“零秒”启动，“先发制频”，粗调机组出力，抑制电网频率极端恶化的出现。

A Primary Frequency Modulation Method for Frequency Control of Thermal Generators in UHV DC Power Grid

The invention belongs to the technical field of thermal power unit control, and discloses a primary frequency modulation method for frequency control of thermal power unit in DC UHV power grid; introduces the duty system of thermal power unit in DC UHV power grid, and calculates the percentage of the current UHV DC power transmission to the power grid at the receiving end and the power transmission end. The percentage of power grid is used to judge the possible harm to the frequency of power grid at the receiving end and the frequency of power grid at the transmitting end when the \bipolar blocking\ occurs in the UHVDC power grid. The invention reduces the unit output by positioning and opening the high-voltage bypass at the turbine side of the thermal power generating unit at the power transmission end, and increases the unit output by rapidly closing the high-voltage heater 1, 2 and 3 stages of the steam turbine of the thermal power plant at the power receiving end, starts in zero seconds, prepares the frequency of the unit, roughly adjusts the unit output, and restrains the occurrence of extreme deterioration of the grid frequency.

【技术实现步骤摘要】
一种直流特高压电网频率控制火力发电机组一次调频方法
本专利技术属于电力控制
，尤其涉及一种直流特高压电网频率控制火力发电机组一次调频方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：目前，我国正实施全球能源互联网战略，特高压电网建设尤其是特高压直流输电工程项目的快速推进，我国电网由区域电网向跨区域电网发展；但机遇与风险同在，相继发生了“9·19”、“10·20”电网低频事件，其中2015年9月19日21：58锦苏直流双极闭锁故障期间，系统频率从49.97Hz最低下跌至49.563Hz，电网频率最大偏差-0.407Hz(约-24.42rpm),低于0.0333Hz的总时长约6分钟；2015年10月20日凌晨3：05:13宾金直流发生单极闭锁故障，系统频率从50.016Hz最低下跌至49.767Hz，电网频率最大偏差-0.249Hz(约-14.94rpm)，总计低于0.0333Hz的时间约5分钟。过去那种认为电网频率变化±0.2Hz是不可能的观点，现在当前电网运行状况下变成了现实，而且偏差之大，历时之长超出了想象，严重威胁了电网的安全运行。目前，我国电网的电源侧日益多元化，其电网电源的有火电、核电、水电、风电等多种，但由于各种原因，核电不能快速调峰、水电无保障，唯一可以依靠的就只能是火力发电.而火力发电机组已经从亚临界汽包锅炉转变成超临界直吹直流锅炉，控制方式也从直接能量平衡转变成间接能量平衡。汽包锅炉蓄热大，可以充分利用其蓄热来完成一次调频的控制，而超临界锅炉无汽包蓄热小，在汽包锅炉上行之有效的一次调频方案，在超临界锅炉则不能达到很好的控制效果。同时，一条直流特高压线路就相当于一座超级电站。从实际直流特高压发生“双极闭锁”故障实际情况来看，动作后频率的变化幅度远超±0.2Hz，动作时间达到5分钟，一次调频启动慢，很多都是15秒以后才有明显的功率改变，而直流特高压发生“双极闭锁”故障发生5秒后大频差变化已经发生，采用常规的一次调频技术都不能抑制电网极端频率的出现，常规的一次调频手段已经不能适应电网的频率控制。综上所述，现有技术存在的问题是：电网能源多样化，太阳能随天气的阴晴、白昼的转换，风电更多的不确定性，直流特高压的接入，一旦其发生故障，给电网的频率控制带来了难度，给电网安全带来了危害；目前，超临界机组已经占据了火力发电机组的绝大部分的份额，超临界机组蓄热小，迟延滞后大，快速响应一次调频能力弱，一次调频启动慢，很多都是15秒以后才有明显的功率改变，而直流特高压发生“双极闭锁”故障发生5秒后大频差变化已经发生，采用常规的一次调频技术都不能抑制电网极端频率的出现，常规的一次调频手段已经不能适应电网的频率控制。解决上述技术问题的难度和意义：节能环保是全球的一个重要课题，绿色能源是一个重要的选项，直流特高输电是我国的一个战略项目。电力是关系国家经济命脉，影响到千家万户。电网与电源相互依存，网源协调，电网的安全才能得到保障。网源不协调电网频率的变化，根本原因就是发电与用电的能量的不平衡，而用电的能量变化是随即且不确定的，所以发电的能量是随着用电的变化而变化，只有这样才能保证电网频率的相对稳定。特高压线路就是一个超级电厂，一旦发生故障，量大、突然，常规的手段根本不能应对，不能有效抑制电网低频的或高频的出现。被控参数有采用汽轮机转速(磁阻式)、发电机频率、电网频率等。而电网的考核则是根据网调所在地的电网频率考核的，另外汽机转速与电网频率存在不同步，且电网频率是赫兹单位，转速单位是转/分钟，而单纯电网频率组态或转速组态都存在缺陷，因此应该综合组合判断选择。另外，汽机转速参与一次调频组态不能简单使用原点，因为，首先实验期间可能存在非停情况发生，它参与盘车连锁、OPC动作，因此单独做点，安全为上策。对于亚临界机组，其协调采用的是直接能量平衡，采用单纯的调频功率，通过功率调节器快速调节完成一次调频，调频功率即当功率指令，又当前馈是可行的，但前提是没有发生过直流特高压的“双极闭锁”，±0.2Hz实验就是摆样子，实际运行也没有发生过。目前，火力发电机组基本上都是超临界机组或者亚临界循环流化床机组，其协调采用的控制方法是间接能量平衡，其中，超临界机组存在水煤解耦的问题，单纯的汽机阀位前馈不能有效保证一次调频在保证机组的安全的情况下合格，必须有一次调频煤前馈、一次调频水前馈的配合才能完成一次调频合格的动作，同时一次调频功率必须是线性的，一定的，而一次调频汽机阀位前馈一次调频煤前馈、一次调频水前馈其前馈可以非线性的。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种直流特高压电网频率控制火力发电机组一次调频方法。本专利技术是这样实现的，一种直流特高压电网频率控制送电端受电端火力发电机组一次调频方法通过以下两步完成：第一步：引入直流特高压送电端、受电端值班发电机组值班制度在直流特高压送电端值班发电机组发生“双极闭锁”的情况下，送电端的电网发电电量瞬间增加，存在电网频率瞬时升高的可能，送电端经过判断直流特高压发生“双极闭锁”对自己电网可能存在危害，直流特高压发电机组通过定位开启汽轮机高压旁路减少机组的出力，维持电网发电、供电的能量平衡，避免电网极高频率的出现，保证电网的安全；同样，在直流特高压送电端值班发电机组发生“双极闭锁”的情况下，受电端的电网发电电量瞬间减少，存在电网频率瞬时降低的可能，受电端经过判断直流特高压发生“双极闭锁”对自己电网可能存在危害，直流特高压受电端发电机组通过汽机高压加热器的1、2、3级抽汽关闭，给水投高加旁路，1、2、3级抽汽原来进入高压加热器的抽汽，返回汽轮机做功瞬时增加机组的出力，维持电网发电、供电的能量平衡，避免电网极低频率的出现，保证电网的安全；这是一个粗调的过程，目的在于“先发制频”、“零秒启动”，抑制直流特高压送电端、受电端极端电网频率的出现。第二步，一次调频的最优控制：首先，信号的选择。一次调频的最终目的是控制电网的频率，因此控制的信号就应该是电网的频率。但在机组未并网的情况下，以及电网的频率品质变坏的情况下，则应选择汽轮机的转速，同时考虑到电网的频率与汽轮机转速在量值上的差距，因此也要转换对应。因此，如图4所示。电网频率通过折线函数F(x)13实现电网频率与频速转换并与汽轮机转速形成并网后的对应；在机组并网且电网频率品质好的情况下选择电网频速，否则，则选择汽轮机转速。其次，一次调频功率的双重限幅。运用选择后的频速信号单独组态出线性的一次调频功率、机组一次调频±6％Pe的内部限幅、机组负荷指令上下限与机组负荷指令的偏差构成双平行线智能动态限幅的外部限幅的双限幅一次调频功率、汽机阀位指令的一次调频阀位非线性前馈；一次调频的内部限幅：一次调频功率计算公式：由于火电机组一次调频的限幅是±6％w0,实际的转速差可以计算出±11rpm,对应的转速是2089或者3011rpm。在图4中的f(x)14实现内部限幅。一次调频的外部限幅：机组负荷指令受限制于机组设置的负荷指令上下限，一次调频的动作幅度则应该取决于当前的负荷指令、机组指令的上下限以及机组±6％Pe机组的一次调频的不等率就是5％，其限制幅度也不能破坏这个要求。因此，机组一次调频的上限是机组负荷指令的上限减当前负荷指令，机组一次调频的下限是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流特高压电网频率控制送电端受电端火力发电机组一次调频方法，其特征在于，所述直流特高压电网频率控制送电端受电端火力发电机组一次调频方法包括：首先，运用选择后的频速信号单独组态出线性的一次调频的调频功率、机组一次调频±6％Pe的内部限幅、机组负荷指令上下限与机组负荷指令的偏差构成双平行线智能动态限幅的外部限幅的双限幅一次调频功率、汽机阀位指令的一次调频阀位非线性前馈；其次，给煤指令一次调频非线性三阶次微分前馈、给水指令一次调频非线性三阶次前馈，同时一次调频功率前馈、一次调频汽机指令前馈、一次调频给煤前馈、一次调频给煤前馈不同死区计算，满足机组稳定运行，快速响应的要求，使机组的一次调频达到最优控制。

【技术特征摘要】
1.一种直流特高压电网频率控制送电端受电端火力发电机组一次调频方法，其特征在于，所述直流特高压电网频率控制送电端受电端火力发电机组一次调频方法包括：首先，运用选择后的频速信号单独组态出线性的一次调频的调频功率、机组一次调频±6％Pe的内部限幅、机组负荷指令上下限与机组负荷指令的偏差构成双平行线智能动态限幅的外部限幅的双限幅一次调频功率、汽机阀位指令的一次调频阀位非线性前馈；其次，给煤指令一次调频非线性三阶次微分前馈、给水指令一次调频非线性三阶次前馈，同时一次调频功率前馈、一次调频汽机指令前馈、一次调频给煤前馈、一次调频给煤前馈不同死区计算，满足机组稳定运行，快速响应的要求，使机组的一次调频达到最优控制。2.如权利要求1所述的直流特高压电网频率控制送电端受电端火力发电机组一次调频方法，其特征在于，所述直流特高压电网频率控制送电端受电端火力发电机组一次调频方法具体包括：步骤一，对直流特高压电网，在送电端与受电端电网的火力发电厂机组引入直流特高压电网值班机组；步骤二，对直流特高压输送电量与送电端电网电量的百分比:和直流特高压输送电量与受电端电网电量百分比进行计算分析判断；步骤三，在发生直流特高压电网发生双极闭锁故障的情况下对送电端电网和受电端电网是否造成极端危害进行提前预判，当对直流特高压输送电量与送电端电网电量的百分比:PSongDD大于10％且直流特高压值班机组连锁开关投入、直流特高压发生双极闭锁，送电端电网的火力发电机组汽机的高压旁路定位开启，减少值班机组的出力，抑制送电端电网极端高频的出现；步骤四，当直流特高压输送电量与受电端电网电量百分比PSongDD大于10％且直流特高压值班机组连锁开关投入、直流特高压发生双极闭锁，受电端值班火力发电机组的汽机高压加热器投旁路同时关闭1、2、3级抽汽，汽量反冲汽轮机，机组增加负荷，抑制受电端电网极端低频的出现。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军统，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34