火电机组一次调频控制系统技术方案

火电机组一次调频控制系统，该系统包括汽轮机高压蒸汽调门，与汽轮机高压蒸汽调门连接的汽轮机，通过转轴与汽轮机连接的同步发电机，与同步发电机连接的发电机端电流电压表，同步发电机一路出口通过高压变压器连接电网，另一路出口通过厂用电变压器连接厂内自有电气设备；高压变压器的高压侧安装有高压侧电流电压表引出三相电流电压信号后连接高精度频率表，高精度频率表连接一次调频指令转换模块；发电机端电流电压表输出三相电流电压信号连接高精度功率表；高精度功率表和一次调频指令转换模块依次连接偏差计算模块、一次调频控制器和汽轮机高压蒸汽调门，本实用新型专利技术避免动态过程的不同步偏差，进一步提高机组的一次调频性能指标。

Primary Frequency Modulation Control System for Thermal Power Units

The primary frequency modulation control system of thermal power unit includes steam turbine high pressure steam regulating valve, steam turbine connected with steam turbine high pressure steam regulating valve, synchronous generator connected with steam turbine through rotating shaft, generator terminal current voltmeter connected with synchronous generator, and one outlet of synchronous generator connected with high voltage transformer. The high voltage side of the high voltage transformer is equipped with a high voltage side current voltmeter, which leads out three-phase current and voltage signals and then connects with a high precision frequency meter, which connects with a primary frequency modulation instruction conversion module, and the generator side current voltmeter outputs three-phase. The current and voltage signals are connected with high precision power meters; the high precision power meters and the primary frequency modulation instruction conversion module are connected with the deviation calculation module, the primary frequency modulation controller and the steam turbine high-pressure steam regulator in turn. The utility model avoids the asynchronous deviation in the dynamic process and further improves the primary frequency modulation performance index of the unit.

【技术实现步骤摘要】
火电机组一次调频控制系统
本技术涉及火力发电厂的自动控制领域，具体涉及一种火电机组一次调频控制系统。
技术介绍
电网的核心作用就是保障用电负荷与发电功率的实时动态平衡，大规模廉价储能技术问世前，用电负荷的不断变化都需要电网内各类发电电源参与电网的调频。一次调频是指发电机组根据电网频率的变化自动自主地进行功率的调节以维护电网频率的稳定。目前，我国火电机组普遍采用的一次调频控制回路普遍沿用传统液调机组的模式，以汽轮机转速作为直接信号源，由于大功率火电机组的汽轮机与同步发电机同轴，因此汽轮机转速与发电频率具有较好的相关性，因此成为我国大功率火电机组一次调频回路的主要配置。然而，随着我国产业结构转型和能源结构调整的深入，火电机组需“从带基本负荷向调节型电源转变”并“提升运行灵活性”，这对火电机组的调频能力提出了更高的要求。随着各地区电网对机组一次调频能力考核标准的提高，大量机组出现一次调频考核指标难以达标的现象，经过长期的跟踪与研究发现，采用转速替代电网频率进行一次调频控制是产生上述现象的根本原因。首先根据电网相关规定，机组的一次调频需采用频率信号作为直接信号源，尤其电网对各机组的一次调频性能进行考核时，选用的基准也是电网频率，而并非机组汽轮机转速。汽轮机转速虽与电网频率具有较好的相关性，但一方面动态过程中由于发电机攻角的变化、变压器感抗的影响等，会形成机组转速与电网频率间一层的动态偏差，而此时也正是一次调频回路需要动作并进行考核的时刻，这对机组的一次调频响应的性能带来一定的不利影响；另一方面，机组转速的量程较大(一般为0-5000rpm)，精度也不高(一般为±1rpm)，而电网要求的调频死区为±2rpm，也即转速在额定3000rpm附近超出±2rpm即需要动作，因此一次调频回路需要在转速超过3002rpm或低于2998rpm即需要立即动作且需满足一定的指标，这实际上对所选用的一次调频使用的信号精度要求极高否则很容易因信号精度不足造成误动和拒动。近年来也有部分机组改用机端的高精度频率表来产生一次调频指令，但机端的低压侧电信号与高压侧频率在动态过程仍有偏差，此外，一次调频动作在幅度和速度上的指标需要机组功率的配合，是否动作到位还需要精确的功率信号作为反馈，而机组控制系统常用的功率表也往往不能满足高精度指标计量的需要，往往与电网侧取到的功率信号存在一定的静偏差，这给机组一次调频性能指标的实现带来了不利的影响。综合以上现有技术的分析可知，现有大功率火电机组的一次调频控制存在明显的不足，难以提高机组的一次调频性能指标。
技术实现思路
鉴于以上现有技术存在的问题，本技术提出一种火电机组一次调频控制系统及方法，更接近电网考核使用的电网频率，避免动态过程的不同步偏差，进一步提高机组的一次调频性能指标。本技术采用以下技术方案：一种火电机组一次调频控制系统，包括汽轮机高压蒸汽调门1，与汽轮机高压蒸汽调门1连接的汽轮机2，通过转轴3与汽轮机2连接的同步发电机4，与同步发电机4连接的发电机端电流电压表8，同步发电机4一路出口通过高压变压器5连接电网，另一路出口通过厂用电变压器6连接厂内自有电气设备；所述高压变压器5的高压侧安装有高压侧电流电压表7引出三相电流电压信号后连接高精度频率表9，高精度频率表9连接一次调频指令转换模块11；发电机端电流电压表8输出三相电流电压信号连接高精度功率表10；高精度功率表10和一次调频指令转换模块11连接偏差计算模块12，偏差计算模块12连接一次调频控制器13，一次调频控制器13连接汽轮机高压蒸汽调门1，一次调频控制器13生成的一次调频负荷指令发送给汽轮机高压蒸汽调门1，调整进入汽轮机2的高温高压蒸汽流量。所述的一种火电机组一次调频控制系统，其特征在于：同时使用高精度表计高精度频率表9与高精度功率表10从机组电气高压侧与低压侧取电信号用于一次调频控制，另一方面频率变化的响应更加快速精准，一方面能获得发电功率的最直接反馈，用以校正一次调频响应动作是否满足控制要求。所述的一种火电机组一次调频控制系统，其特征在于：直接利用机组电气高压侧频率信号生成一次调频控制指令并通过一次调频控制器13直接作用于汽轮机高压蒸汽调门1，而不经过其它数据采集、转换、控制系统或设备，避免不必要的测量与控制延时，其对一次调频控制性能有很大的影响。所述的一种火电机组一次调频控制系统的控制方法，来自锅炉的高温高压蒸汽，经汽轮机高压蒸汽调门1节流控制后流入汽轮机2做功，推动转轴3转动，带动同步发电机4发电，一路经高压变压器5升压后送入电网，另一路经厂用电变压器6升压后给厂内自有电气设备供电；由高压变压器5的高压侧安装的高压侧电流电压表7引出三相电流电压信号，送入高精度频率表9；由与同步发电机4相连的发电机端电流电压表8输出三相电流电压信号，送入高精度功率表10，形成高精度的功率信号；高精度频率表9根据三相电流电压测量出额定频率附近的高精度频率信号，经一次调频指令转换模块11根据电网要求的一次调频响应规范(调频死区、调速不等率等的要求)生成一次调频负荷指令，与来自高精度功率表10的高精度功率信号经偏差计算模块12计算出机组实际发电功率与给定功率和一次调频响应所需调节功率之和之间的偏差，一同送入一次调频控制器13，利用常规、成熟的控制算法或模块，根据控制偏差形成最终的一次调频动作信号并连续调整控制目标直至控制偏差为0；最终的一次调频动作信号实时发送给汽轮机高压蒸汽调门1，调整进入汽轮机2的高温高压蒸汽流量，从而响应电网要求的一次调频动作。相比于现有技术，本技术具备如下优点：1.一次调频采用高压侧电流电压信号测量得到的高精度频率信号为基准，相比于机组转速或机端低压侧的频率信号，更接近电网考核使用的电网频率，避免动态过程的不同步偏差。2.由于本技术高精度频率表9主要用于机组响应一次调频控制，因此，其测量无需涵盖启停机等非常规过程的频率范围，变送器量程较窄，一般为50Hz±0.2Hz甚至更窄至50Hz±0.1Hz以内，同等条件下，比转速表的测量精度高约500倍以上，以更高的频率测量精度，保障一次调频高精度的控制目标基准，避免误动和拒动。3.采用高精度功率表10与电网要求的同步向量测量装置(PMU)测量就地功率采用同样的测量方法和精度，通过机端三相电流电压得到高精度功率信号，不经中间原件，直接送入一次调频控制回路，可最快速度获得高精度的机组功率反馈，用以直接校正一次调频动作的幅度，消除因汽轮机高压蒸汽调门1的调节非线性、主蒸汽压力变化、汽轮机2背压变化导致的功率调节非线性问题，从而获得满足电网考核要求的一次调频指标。附图说明图1为本技术火电机组一次调频控制系统组成框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细说明。本技术提出的一种火电机组一次调频控制系统的组成如图1所示。来自锅炉的高温高压蒸汽，经汽轮机高压蒸汽调门1节流控制后流入汽轮机2做功，推动转轴3转动，带动同步发电机4发电，一路经高压变压器5升压后送入电网，另一路经厂用电变压器6升压后给厂内自有电气设备供电；由高压变压器5的高压侧安装的高压侧电流电压表7引出三相电流电压信号，送入高精度频率表9；由与同步发电机4相连的发电机端电流电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火电机组一次调频控制系统，其特征在于：包括汽轮机高压蒸汽调门(1)，与汽轮机高压蒸汽调门(1)连接的汽轮机(2)，通过转轴(3)与汽轮机(2)连接的同步发电机(4)，与同步发电机(4)连接的发电机端电流电压表(8)，同步发电机(4)一路出口通过高压变压器(5)连接电网，另一路出口通过厂用电变压器(6)连接厂内自有电气设备；所述高压变压器(5)的高压侧安装有高压侧电流电压表(7)引出三相电流电压信号后连接高精度频率表(9)，高精度频率表(9)连接一次调频指令转换模块(11)；发电机端电流电压表(8)输出三相电流电压信号连接高精度功率表(10)；高精度功率表(10)和一次调频指令转换模块(11)连接偏差计算模块(12)，偏差计算模块(12)连接一次调频控制器(13)，一次调频控制器(13)连接汽轮机高压蒸汽调门(1)。

【技术特征摘要】
1.一种火电机组一次调频控制系统，其特征在于：包括汽轮机高压蒸汽调门(1)，与汽轮机高压蒸汽调门(1)连接的汽轮机(2)，通过转轴(3)与汽轮机(2)连接的同步发电机(4)，与同步发电机(4)连接的发电机端电流电压表(8)，同步发电机(4)一路出口通过高压变压器(5)连接电网，另一路出口通过厂用电变压器(6)连接厂内自有电气设备；所述高压变压器(5)的高压侧安装有...

【专利技术属性】
技术研发人员：高林，耿林霄，刘畅，肖勇，高海东，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，西安西热控制技术有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61