火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法技术

本发明专利技术属于电网调频技术领域，具体涉及火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法。本发明专利技术通过实时测试电网的频率和火电机组的功率，并根据火电机组的功率、电网的频率信号以及凝结水流量测量装置测量的进入低压加热器的凝结水流量控制变频器来调节凝结水泵的转速，进而调节进入低压加热器的凝结水流量，以便调节低压加热器从低压缸的抽气量，进而使得火电机组输出的机械功率变化，从而实现火电机组参与电网频率调节。本发明专利技术可以提升火电机组参与电网调节功率容量，解决传统火电机组调频模式导致的汽轮机高压调门频繁动作所引起的汽轮机和锅炉本体及其相关辅助设备疲劳损坏事故隐患。劳损坏事故隐患。劳损坏事故隐患。

【技术实现步骤摘要】
火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法


[0001]本专利技术属于电网调频
，具体涉及火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法。

技术介绍

[0002]近年来风电、光伏等新能源大规模并网发电，由于新能源电力存在波动性、间歇性和随机性特点，导致电网频率波动性变化明显，火电机组参与电网频率调节过程中汽轮机高压调门动作频繁，锅炉主汽压力随之实时波动变化，高温高压的汽轮机和锅炉本体及其相关辅助设备反复受交替热应力，设备寿命损耗严重；同时由于火电机组存在调频功率容量限幅，在新能源并网导致调频容量需求迅速增长的情况下引起了火电机组能提供的调节功率容量欠缺等问题。为了火电机组调节功率容量欠缺问题，公开的专利技术申请《一种汽轮机抽汽调节电网频率的方法》(申请公布号CN114396327A)提出了汽轮机抽汽参与电网频率调节的方法，由于该技术方案是采用除氧器进汽调节阀及低压缸抽汽各调节阀共同参与调节的，为响应电网频率的变化其动作频繁，对调节阀动作灵敏性和可靠性要求过高。为了解决这些技术问题，本专利技术提出了火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法，具体技术方案如下：
[0004]火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法，所述火电机组包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器、低压加热器、除氧器；包括以下步骤：
[0005]步骤S1，将凝汽器通过凝结水泵进水母管与凝结水泵连接，将凝结水泵通过凝结水泵出水母管与轴封加热器连接，将轴封加热器通过低压加热器进水凝结水母管与低压加热器连接，在低压加热器进水凝结水母管上设置凝结水流量测量装置；将变频器通过电缆与凝结水泵电机相连接，凝结水泵电机与凝结水泵通过同心轴刚性连接；
[0006]步骤S2，实时采集发电机转子输出的电压和电流，并通过采集的电压信号和电流信号得到发电机转子的输出功率和频率；
[0007]步骤S3：根据发电机转子的输出功率确定是否投入凝结水泵调频，若是确定投入凝结水泵调频，则转入步骤S4，否则转步骤S2继续实时采集发电机转子输出的电压和电流；
[0008]步骤S4，根据凝结水流量测量装置测量的进入低压加热器的凝结水流量控制变频器来调节凝结水泵的转速，进而调节进入低压加热器的凝结水流量，以便调节低压加热器从低压缸的抽气量，进而使得火电机组输出的机械功率变化，从而实现火电机组参与电网频率调节。
[0009]优选地，所述步骤S4具体包括以下步骤：
[0010]步骤S41，将采集到的发电机转子的输出频率f与电网频率50Hz作差，得到频率差值Δf；
[0011]步骤S42，经过转换系数K0将频率差值Δf值转换为功率指令，机组当前功率指令P
S
减去该功率指令形成新的功率令P；
[0012]步骤S43，新的功率令P分为两路，第一路新的功率令P立即经控制前馈系数 K1转换成调频功率指令信号P
C
，经过系数K2将调频功率指令信号P
C
转换为凝结水泵转速指令信号R
C
，并根据凝结水泵转速指令信号R
C
控制变频器调节凝结水泵的转速；
[0013]步骤S44，凝结水泵的转速调节后，凝结水流量测量装置的测量值改变，将第二路新的功率令P与发电机转子的功率实时值Pe进行比较，其偏差输入PID环节， PID环节的输出与经控制前馈系数K1转换后的输出信号叠加形成新的调频功率指令信号P
C
，新的调频功率指令信号P
C
一起经过K2转换为新的凝结水泵转速指令信号R
C
，并根据新的凝结水泵转速指令信号R
C
控制变频器重新调节凝结水泵的转速，直至新的功率令P与发电机转子的功率实时值Pe的偏差为零。
[0014]优选地，所述转换系数K0的计算方式如下：
[0015]K0＝λP
N
/2.5；
[0016]其中λ为变频凝结水泵调频功率系数，无单位，其值范围0
‑
0.5，根据调频参与度进行设置；P
N
为火电机组的额定功率，单位MW。
[0017]优选地，所述系数K2的计算方式如下：
[0018]K2＝R
THA
/P
THAC
；
[0019]其中，R
THA
为火电机组THA工况下凝结水泵的转速，P
THAC
为火电机组THA工况下低压缸抽汽的可发电功率。
[0020]优选地，还设置常温水箱维持凝汽器的液位在正常范围内，所述常温水箱通过凝汽器补水旁路管与凝汽器连接，所述凝汽器补水旁路管上设置有凝汽器补水旁路调节阀，当凝汽器液位仪测量的凝汽器的液位低于设定的凝汽器液位下限值L
nd
时，调节凝汽器补水旁路调节阀的开度，由常温水箱通过凝汽器补水旁路管向凝汽器补充常温工质凝结水，直至凝汽器液位仪的测试值高于凝汽器液位下限值L
nd
；
[0021]所述低压加热器进水凝结水母管通过凝汽器凝结水回收管与常温水箱连接，所述凝汽器凝结水回收管上设置有凝汽器凝结水回收调节阀，当凝汽器液位仪的测试值高于凝汽器液位上限值L
ng
时，开启凝汽器凝结水回收调节阀，凝汽器的凝结水通过凝汽器凝结水回收管进入常温水箱，至凝汽器液位仪测试值低于凝汽器液位上限值L
ng
时，控制凝汽器凝结水回收调节阀关闭。
[0022]优选地，所述常温水箱还通过凝汽器补水主管与凝汽器连接，所述凝汽器补水主管上设置有凝汽器补水泵出口电动阀、凝汽器补水泵；
[0023]当凝汽器液位仪测量的凝汽器的液位低于设定的凝汽器液位下限值L
nd
且控制凝汽器补水旁路调节阀全开也不能在设定时间内提升凝汽器的液位时，则控制开启凝汽器补水泵出口电动阀、凝汽器补水泵，同时全关凝汽器补水旁路调节阀，所述述常温水箱通过凝汽器补水主管向凝汽器补充常温工质凝结水，至凝汽器液位仪的测试值高于凝汽器液位下限值L
nd
，控制停止凝汽器补水泵运行并关闭凝汽器补水泵出口电动阀。
[0024]优选地，还设置高温水箱维持除氧器的液位在正常范围内，所述高温水箱的水侧通过除氧器补水旁路管与除氧器的水侧连接，所述除氧器补水旁路管上设置有除氧器补水旁路调节阀；当除氧器液位仪的测量值低于除氧器液位下限值L
cd
时，开启除氧器补水旁路
调节阀，所述高温水箱通过除氧器补水旁路管向除氧器补充高温工质水，直至除氧器液位仪的测量值高于除氧器液位下限值L
cd
后控制除氧器补水旁路调节阀关闭；
[0025]所述除氧器通过给水泵前置泵入口管与给水泵前置泵连接，所述给水泵前置泵的出水口通过除氧器工质回收管与高温水箱连接，所述除氧器工质回收管上设置有除氧器工质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法，所述火电机组包括锅炉(66)、高压缸(72)、中压缸(74)、低压缸(76)、凝汽器(29)、低压加热器、除氧器(58)；其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将凝汽器(29)通过凝结水泵进水母管(1)与凝结水泵(4)连接，将凝结水泵(4)通过凝结水泵出水母管(6)与轴封加热器(7)连接，将轴封加热器(7)通过低压加热器进水凝结水母管(8)与低压加热器连接，在低压加热器进水凝结水母管(8)上设置凝结水流量测量装置；将变频器(2)通过电缆与凝结水泵电机(3)相连接，凝结水泵电机(3)与凝结水泵(4)通过同心轴刚性连接；步骤S2，实时采集发电机转子(81)输出的电压和电流，并通过采集的电压信号和电流信号得到发电机转子(81)的输出功率和频率；步骤S3：根据发电机转子(81)的输出功率确定是否投入凝结水泵调频，若是确定投入凝结水泵调频，则转入步骤S4，否则转步骤S2继续实时采集发电机转子(81)输出的电压和电流；步骤S4，根据凝结水流量测量装置测量的进入低压加热器的凝结水流量控制变频器(2)来调节凝结水泵(4)的转速，进而调节进入低压加热器的凝结水流量，以便调节低压加热器从低压缸的抽气量，进而使得火电机组输出的机械功率变化，从而实现火电机组参与电网频率调节。2.根据权利要求1所述的火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：步骤S41，将采集到的发电机转子(81)的输出频率f与电网频率50Hz作差，得到频率差值Δf；步骤S42，经过转换系数K0将频率差值Δf值转换为功率指令，机组当前功率指令P
S
减去该功率指令形成新的功率令P；步骤S43，新的功率令P分为两路，第一路新的功率令P立即经控制前馈系数K1转换成调频功率指令信号P
C
，经过系数K2将调频功率指令信号P
C
转换为凝结水泵转速指令信号R
C
，并根据凝结水泵转速指令信号R
C
控制变频器(2)调节凝结水泵(4)的转速；步骤S44，凝结水泵(4)的转速调节后，凝结水流量测量装置的测量值改变，将第二路新的功率令P与发电机转子(81)的功率实时值Pe进行比较，其偏差输入PID环节，PID环节的输出与经控制前馈系数K1转换后的输出信号叠加形成新的调频功率指令信号P
C
，新的调频功率指令信号P
C
经过K2转换为新的凝结水泵转速指令信号R
C
，并根据新的凝结水泵转速指令信号R
C
控制变频器(2)重新调节凝结水泵(4)的转速，直至新的功率令P与发电机转子(81)的功率实时值Pe的偏差为零。3.根据权利要求2所述的火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法，其特征在于，所述转换系数K0的计算方式如下：K0＝λP
N
/2.5；其中λ为变频凝结水泵调频功率系数，无单位，其值范围0
‑
0.5，根据调频参与度进行设置；P
N
为火电机组的额定功率，单位MW。4.根据权利要求2所述的火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法，其特征在于，所述系数K2的计算方式如下：
K2＝R
THA
/P
THAC
；其中，R
THA
为火电机组THA工况下凝结水泵(4)的转速，P
THAC
为火电机组THA工况下低压缸(76)抽汽的可发电功率。5.根据权利要求1所述的火电机组基于变频凝结水泵调节电网频率的控制方法，其特征在于，还设置常温水箱(82)维持凝汽器(29)的液位在正常范围内，所述常温水箱(88)通过凝汽器补水旁路管(83)与凝汽器(29)连接，所述凝汽器补水旁路管(83)上设置有凝汽器补水旁路调节阀(84)，当凝汽器液位仪(30)测量的凝汽器(29)的液位低于设定的凝汽器液位下限值L
nd

【专利技术属性】
技术研发人员：文立斌，胡弘，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：