基于浮动频差调节和变速率负荷指令修正的一次调频装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于浮动频差调节和变速率负荷指令修正的一次调频装置，涉及一种火力发电机组一次调频技术领域。本实用新型专利技术的结构是：包括主机设备，设置有一次调频控制器（500），一次调频控制器(500)分别与主机设备中的汽轮机调阀开度计算单元(100)和机组负荷指令计算单元(300)连接；一次调频控制器(500)以工业控制服务器为核心并配置相应外围通讯端口。本实用新型专利技术采用浮动频差调节和变速率负荷指令修正以及引入一次调频系统紧急补偿方式，为电网频率安全提供了有效保障。本实用新型专利技术适用于一种具有规模小、频率波动频繁、变化幅度大和稳定周期长特征的电网。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种火力发电机组一次调频
，特别涉及一种基于浮动频差调节和变速率负荷指令修正的一次调频装置；此装置适用于一种具有规模小、频率波动频繁、变化幅度大和稳定周期长特征的电网。
技术介绍
电力系统频率是电力系统运行参数中最重要的参数之一，电力系统频率变化会对发电机和系统的安全运行带来严重影响，把电力系统频率控制在很小的变化范围内是电力 系统安全稳定运行的主要目标。一次调频控制功能是汽轮发电机组并网运行的基本和必备功能之一，它是由一次调频控制系统具体实现。实现原理是当电网负荷变化引起电网的频率发生变化后，针对频率偏差量，通过汽轮发电机组在一次调频控制系统的作用下自动地增加(电网频率下降时)或减小(电网频率升高时)自身的功率，从而实现限制电网频率变化。一次调频控制功能作为通过调节发电机组负荷来稳定电网频率的手段，既要满足电网侧无延时性的要求，又要保证机组本身安全、平稳运行。按调频方式分类，一次调频控制系统包括汽轮机侧的数字式电液控制系统(DEH)一次调频(方式一)、机组协调控制(UCC) —次调频(方式二)、DHl和UCC联合一次调频(方式三)三种方式。具体地，目前，原系统并网机组的一次调频控制系统设计普遍以DHl和UCC的联合一次调频方式为基础，如图I所示。调频方法是将电网频差因子(以50Hz为基准)转换成负荷增减量信号后，一方面是将其叠加于汽轮机调节阀控制指令，以改变调节阀开度，并利用锅炉蓄热快速增减机组负荷，以满足电网频率要求；另一方面是改变锅炉负荷指令，将主蒸汽压力维持在安全范围内。小型区域电网由于其电网规模小、装机容量少、电网稳定性差和电能质量水平低，一般来说，其电网频率波动随着负荷段的变化波动剧烈。有数据表明，其一天内的电网频率波动范围在49Hz 50. 5Hz之间；而大型电网电能质量较好，电网频率波动范围普遍在49.9 50. IHz之间。因此，将EffiH和UCC的联合一次调频方式在应用于小型区域电网时，投运过程中，剧烈波动的频率(±0. 3 0. 5Hz)直接导致网内机组一次调频控制系统频繁动作，出现机组负荷指令急升、急降的现象。由于火力发电机组动态响应存在较大的滞后特性，在高频负荷指令变动的情况下，容易造成机组运行不稳定。机组多项主参数(主汽温、主汽压、汽包水位)波动幅度较大，从而引起协调控制系统自动切除。严重时，机组部分参数甚至接近机组安全运行底限值，影响了发电机组的安全稳定运行。马素霞，马庆中，张龙英，中间再热机组一次调频特性研究.热能动力工程，2010, 25(1)；郑航林 一次调频控制策略的优化.热力发电，2008，37 (9)。
技术实现思路
本技术的目的就在于克服现有技术存在缺点和不足，提供一种基于浮动频差调节和变速率负荷指令修正的一次调频装置。本技术的技术方案是一、基于浮动频差调节和变速率负荷指令修正的一次调频装置(简称装置)包括主机设备汽轮机调阀开度计算单元、汽轮机DHl调节伺服卡、汽轮机进汽调节阀组、机组负荷指令计算单元、锅炉给煤机指令计算单元、给煤机电机、锅炉给水泵指令计算单元、汽动给水泵、锅炉送风机指令计算单元和送风机电机；其特征在于设置有一次调频控制器；其连接关系是 汽轮机调阀开度计算单元、汽轮机DHl调节伺服卡、汽轮机进汽调节阀组依次连接;机组负荷指令计算单元、锅炉给煤机指令计算单元、给煤机电机依次连接；机组负荷指令计算单元、锅炉给水泵指令计算单元、汽动给水泵依次连接；机组负荷指令计算单元、锅炉送风机指令计算单元、送风机电机依次连接；一次调频控制器分别与汽轮机调阀开度计算单元和机组负荷指令计算单元连接。本一次调频控制器以工业控制服务器为核心并配置相应外围通讯端口。二、基于浮动频差调节和变速率负荷指令修正的一次调频方法(简称方法)本方法包括下列步骤①将电网频率信号fac;t按照快速频率延时计算单元定义的传递函数方程■〔t〕进行计算，得到延时■后的电网频率信号;②将电网频率延时信号fk与电网频率信号fart进行求差计算，得到瞬时电网频率相对变化量A fk ；③对A fk进行求绝对值计算，得到瞬时电网频率绝对变化量A f*k ;频率变化速率判断单元通过对Afk的计算分析，通过保持脉冲计算单元得到瞬时一次调频系统负荷指令的补偿方式代码C1(Oa)；④通用频率延时计算单元按照补偿方式代码C1(Oj)的要求，利用传递函数方程^Ct) = 对电网实时频率信号fart进行处理计算，实现浮动频差调节，得到电网频率延时信号f。，并与电网实时频率信号fac;t进行比较计算，得到实时电网频差信号Af。；⑤不等率增益计算单元根据机组不等率斜率Ks，按照方程AP1 = Ks X Af。，计算出实时机组有功功率补偿量AP1，通过汽轮机调阀开度计算单元驱动汽轮机开、关调阀，改变进汽流量，进而改变机组有功功率，实现机组有功功率的快速补偿；⑥不等率曲线函数计算单元按照机组不等率函数，实时对电网频率fart同标准电网频率50Hz的频差值进行计算，得到机组有功功率紧急补偿量AP2和机组安全限幅后机组有功功率紧急补偿量ap*2 ；⑦不等率函数计算单元同时监测实时电网频率faet数值，当faet > 50. 2Hz或者fact< 49. OHz时，得到一次调频系统紧急补偿方式代码C2 (0，I)；⑧模拟量指令输出单元根据一次调频系统紧急补偿方式代码C2 (0，I)进行判断，在C2 (O，I) = I时将A Pb赋值为A p*2，在C2 (0，I) = 0时将A Pb赋值为A P1 ；⑨通过机组负荷指令计算单元、锅炉给煤机指令计算单元、锅炉给水泵指令计算单元、锅炉送风机指令计算单元，分别计算出锅炉给煤量指令P、锅炉给水量指令《、锅炉风量指令U，驱动锅炉给煤机、给水泵、送风机设备，改变锅炉燃烧率，使锅炉负荷同机组负荷指令要求相匹配。本技术具有以下优点和积极效果 ①采用浮动频差调节，能够克服电网频率长周期偏离50Hz所引起的一次调频控制系统持续输出补偿量而无法回复到频差死区内的弊端，能够保持机组的持续调频能力，为后期响应提供调频裕量；②采用频率变化速率判断单元，能通过实时监测电网频率的变化速率，选择一次调频系统所采用的调频方式(快速、慢速)。在电网频率慢速变化时，一次调频系统能采用慢速调频模式进行负荷指令补偿，维持电网的稳定性；在电网频率因外部负荷变化突变时，一次调频控制系统能够依靠快速调频模式及时响应负荷的变化，大幅度增加或者减少机组出力，满足电网的调频要求。快、慢速调频模式的区分，能提高网内火力发电机组对小型区域电网频率特性的适应能力，并且克服了机组负荷指令随着频差实时变化而造成的大幅、快速增减现象；③引入一次调频系统紧急补偿方式，使一次调频控制系统在电网频率出现极端工况时，能够及时为电网提供负荷支撑，为电网频率安全提供了有效保障。附图说明图I是原一次调频控制系统的结构框图；图2是本一次调频控制装置的结构框图(简图)；图3是本一次调频控制装置的结构框图(详图)；图4是本一次调频控制器硬件结构图；图5是电力系统频率_功率关系图；图6是软件实时运算处理模块流程图；图7是工程试验测试结果。图中000-原一次调频控制器；100-汽轮机调阀开度计算单元；200-汽轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于浮动频差调节和变速率负荷指令修正的一次调频装置，包括主机设备：汽轮机调阀开度计算单元（100）、汽轮机DEH调节伺服卡（200）、汽轮机进汽调节阀组（201）、机组负荷指令计算单元（300）、锅炉给煤机指令计算单元（400）、给煤机电机（401）、锅炉给水泵指令计算单元（600）、汽动给水泵（601）、锅炉送风机指令计算单元（700）和送风机电机（701）；其特征在于：设置有一次调频控制器（500）；其连接关系是：汽轮机调阀开度计算单元(100)、汽轮机DEH调节伺服卡(200)、汽轮机进汽调节阀组(201)依次连接；机组负荷指令计算单元(300)、锅炉给煤机指令计算单元(400)、给煤机电机(401)依次连接；机组负荷指令计算单元(300)、锅炉给水泵指令计算单元(600)、汽动给水泵(601)依次连接；机组负荷指令计算单元(300)、锅炉送风机指令计算单元(700)、送风机电机(701)依次连接；一次调频控制器(500)分别与汽轮机调阀开度计算单元(100)和机组负荷指令计算单元(300)连接；一次调频控制器(500)以工业控制服务器为核心并配置相应外围通讯端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘杨，贾庆岩，
申请(专利权)人：湖北省电力公司电力试验研究院，
类型：实用新型
国别省市：