一种电网在孤网运行时的火力发电机组控制方法技术

一种电网在孤网运行时的火力发电机组控制方法，采用对孤网进行分级的考虑，对一次调频控制策略进行改进做分级控制。另外，引入转子加速度的作用，对机组进行预估控制，在机组保护动作之前增强机组调节的幅度。本方法，可在电网进入孤网运行时尽快减小电网频率的波动，在短时间内充分利用火电机组的蓄热和自动调节功能，避免事故的进一步扩大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种火力发电机组的控制方法，尤其是涉及ー种电网在孤网运行时的火力发电机组的控制方法。
技术介绍
在电网运行中，由于系统振荡、自然灾害、电气开关误动或故障等引发下导致线路部分跳开，形成部分电源点带区域电网运行。此时，片区电网也称作孤网，孤网内电网频率、 机组运行エ况大幅波动。在这种情况下，现有一次调频控制对孤网的贡献已是微不足道了， 一般都是依靠机组超速保护手段来大幅减小汽轮机出力以快速稳定孤网的频率。在电网发生故障吋，具有部分电源点的区域电网与主网解列进入孤网运行时频率波动剧烈，导致汽轮机转速大幅波动，甚至可使机组超速保护动作，机组功率快速降低，从而使得区域电网功率、频率不稳定，最终有可能使得区域电网崩溃，发生大面积停电事故。以往电网内绝大多数火电机组的超速保护都设置在3090转/分钟，在电网瓦解进入孤网运行过程中，如果孤网频率超过3090转/分钟对应的51. 5Hz吋，所有机组超速保护同时动作，这种控制极易使频率大幅振荡。目前，为对付孤网运行的特殊エ况，有部分地区开展了机组超速保护分级控制的策略，既对大电网分成若干片区，在片区内根据机组容量的不同、在电网中的重要性不同进行超速保护的分级，部分机组超速保护降低至3060转/ 分钟、部分机组超速保护升高至3120转/分钟等。但即使采用这种控制策略，在孤网频率未达到3060转/分钟对应的51Hz吋，孤网内机组没有发挥快速调节负荷稳定网频作用，在达到机组超速保护动作值时对机组和孤网也会有很大的冲击。一次调频是指电网内并列运行机组按照自身的静态特性自动分配负荷，在电网的调整中，一次调频可以认为是暂时的，在电网负载变化后二次调频还来不及充分保证电网有功功率的供求平衡，暂时由一次调频来保证电网频率变化不致过大而造成严重后果。一次调频死区和限幅通常的设置如图1，死区设置为士2r/min，不等率为5%，一般负荷变动限制在6% 10%的额定负荷，火电机组额定负荷在200MW以下的幅度为10%，200MW 500MW 之间的幅度为8%，500MW以上的幅度为6%。DEH调节控制系统传递函数原理见图2，一次调频量叠加在机组给定上做为汽轮机调门的开度，机组转速与3000r/min的转速差对应的负荷或调门开度以差值函数的形式成为DEH中的ー个模块。在电网频率波动的时候，机组自动地根据自身一次调频特性进行负荷的调整以减小频率的偏差，同时再根据电网调度的指令进行二次调频维持电网的稳定。但是，当电网进入孤网状况运行时现有的控制策略无法抵御电网频率的剧烈波动。现代电网规模日益扩大，同时电网面临的风险和故障造成的损失也在増大，如 2008年1月我国浙江、湖南、贵州等省的电网覆冰事故就造成大面积的停电和部分地区的孤网运行，给国民经济带来巨大的损失。还有，目前我国多种新能源尤其是风电快速发展，在西部地区内蒙古风电装机容量2009年累计9196. 16MW，2010年累计13858. 01MW，风电发电量占全部发电量已超过10%， 在甘肃2009年累计1187. 95MW, 2010年累计4943. 95MW。沿海省份也在大力发展海上风电， 按照国家能源局的新能源规划，我国10年、20年内风电仍将保持快速发展的势头，风电装机容量在部分地区占总装机容量的比例还会上升。但最近不断发生风电机组大规模脱网事故，如4月17日，甘肃瓜州协合风电公司干河口西第二风电场一个箱变高压侧电缆头击穿，引起系列反应，造成15个风电场702台机组脱网，损失出力占事故前酒泉地区风电出力的54. 17%。4月25日，酒泉风电基地发生事故，上千台风机脱网，损失风电出力153. 5万千瓦。如此大规模风电机组集中脱网，导致电网系统电压、频率大幅度波动。直接威胁到电カ系统安全稳定运行，甚至导致电网瓦解形成多个孤网运行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，就是提供，其可在电网进入孤网运行时尽快减小电网频率的波动，在短时间内充分利用火电机组的蓄热和自动调节功能，避免事故的进ー步扩大。解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案为，包括以下步骤1)在进入孤网的瞬间，根据检测的转子速度计算转子加速度，換算成相应的调门动作量叠加在机组给定上；2)对孤网进行分级，当电网频率波动在士60转/分钟之内时(含60转/分钟)，采用改进的一次调频分级控制策略；当电网频率波动超过士60转/分钟时，采用高频时机组超速保护分级动作根据孤网内机组预先设定好的分级方案先后动作，低频时根据预先设定好的减载方案切电网负荷；步骤1)中所述的換算为在DEH控制中叠加ー个转子加速度对应调门开度的插值函数模块于机组给定中；步骤2)中所述的改进的一次调频分级方案为在原来llr/min 60r/min的控制盲区増加了 15r/min 60r/min的一次调频控制，在増加区域内保持5%的不等率。有益效果根据孤网的特点，本方案通过对孤网频率波动进行分级的考虑，进而在控制策略上采取一次调频分级控制的策略，可以达到加快孤网稳定的作用。附图说明图1为现有的一次调频死区和限幅通常的设置示意图； 图2为现有的DEH调节控制系统传递函数原理图3为改进后的一次调频控制示意图； 图4为汽轮机组转子加速度示意图； 图5为转子加速度与调门调节量关系图； 图6为改进后的DEH调节控制系统传递函数原理图。具体实施方式本专利技术的电网在孤网运行时的火力发电机组控制方法实施例，包括以下步骤1)在进入孤网的瞬间，根据检测的转子速度计算转子加速度，換算成相应的调门动作量叠加在机组给定上；2)对孤网进行分级，当电网频率波动在士60转/分钟之内时，采用改进的一次调频分级控制策略；当电网频率波动超过士60转/分钟时，采用高频时机组超速保护分级动作 根据孤网内机组预先设定好的分级方案先后动作，低频时根据预先设定好的减载方案切电网负荷；。步骤1)中所述的換算为在DEH控制中叠加ー个转子加速度对应调门开度的插值函数模块于机组给定中。步骤2)中所述的改进的一次调频分级方案为在原来llr/min 60r/min的控制盲区増加了 15r/min 60r/min的一次调频控制，在増加区域内保持5%的不等率。详细说明如下首先，对孤网进行分级，当电网频率波动超过士60转/分钟时，认为孤网进入剧烈程度，采用高频时机组超速保护分级动作，根据孤网内机组预先设定好的分级方案先后动作、 高频切机和低频减载的策略；当电网频率波动在士60转/分钟之内吋，认为孤网进入中等程度，这时机组超速保护达不到动作的条件，为快速稳定电网频率，采用一次调频分级控制策略。一次调频分级控制策略就是在原有一次调频基础上扩大一次调频的作用范围，根据孤网的分级在原来llr/min 60r/min的控制盲区增加了 15r/min 60r/min的一次调频控制，在増加区域内保持5%的不等率。參见图3:为了加强机组的控制，利用机组在进入孤网运行的瞬间汽轮机转子加速度的变化进行预估控制。汽轮发电机组刚性转子绕轴转动的运动微分方程为バ7&'2t Λ式丨丨丨W为作丨丨J作转J'·丨·.的た川.+ι':，Σ#, 为各项叫.力).+丨‘:之和，Jkf为汽轮机驱动カ矩，J为转子的转动惯量，β和为转子旋转的角度和角速度，^就是转子的加速/又。当电网在进入孤网的时候，孤网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓少翔，金格，肖小清，
申请(专利权)人：广东电网公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：