专利名称：一种防止火电机组功率调节振荡的控制方法
技术领域：
本发明属于火电厂热工自动控制领域，是一种针对目前火电机组普遍存在功率控制振荡风险，通过此控制方法的应用，可极大的减少火电机组功率控制振荡引发的电力系统低频振荡，提高机组与电网的安全稳定运行水平。
背景技术：
近年来国内火电机组的功率低频振荡时有发生，给电网的稳定运行带来了极大威胁，机组的稳定运行直接关系到电网的安全稳定运行水平。机组的功率振荡会引发电网的振荡，严重威胁电网的安全稳定运行。虽目前如有的电网已经实施了机组低频振荡的监测与解列的保护控制，但针对机组源头的功率振荡预防与振荡解除的研究还少。 励磁系统有可能削弱机组的阻尼转矩，甚至导致阻尼转矩为负，因此负阻尼机理广泛应用于低频振荡分析和抑制方法研究，通过在励磁侧配有电力系统稳定器(PSS)的投入，对电网的低阻尼引起的振荡起到了很好的抑制效果，但对于发电机组复杂的控制对象与控制系统引起的功率低频振荡还在不停发生。从火电机组被控对象与控制方案着手深入研究，从共振、非线性等特性来分析，并研究可完善解决机组功率振荡引起的电网低频振荡的方法。针对机组功率被控对象受机组主蒸汽压力、温度等主参数的非线性影响较大，提出了机组功率PID的参数自适应控制方法，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；针对机组功率PID闭环易受机组与电网谐振频带的影响，通过在机组功率闭环控制回路中增加被控量功率测量的阻尼滤波，避开了共振引发的机组功率振荡；在机组功率发生振荡时，通过提出的功率振荡判断方法，可及时解除机组闭环控制，有效阻止机组的功率控制振荡。
发明内容
本发明的目的是基于火电机组运行工况复杂、机组功率被控对象受运行工况影响较大，易发生机组功率控制的振荡，提出了基于机组功率被控制对象特性的控制自适应方法，极大减少功率控制回路的振荡。并提供一种机组功率振荡的判断方法，可在机组发生功率振荡时及时解除功率闭环控制，以平息机组功率振荡。本发明目的是这样实现的(一 )通过在火电机组功率控制回路中增加机组主蒸汽压力、主蒸汽温度等对机组功率影响较大的参数自适应控制环节，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；通过计算机组功率调节的自适应因子，来自动校正机组功率PID的动态调节参数，自适应因子为R=PtXf[h(PT，Ts)] (I)Pt-机组主蒸汽压力；Ts—机组主蒸汽温度；
f [h(PT，Ts)]—机组主蒸汽焓形成的函数；机组功率控制采用单回路PID调节方式，计算的机组功率自适应因子R用于P、I、D变参数调节，或变PID输入偏差增益等方式，实现机组功率的自适应控制Kp=kl/R(3)Tj=k2 R(4)Td = k3/R(5)其中，KpU—分别为并联型PID调节器的比例系数、积分时间、微分时间；
kl k3—整定的控制参数；R—机组功率PID调节的自适应因子；对于无PID变参数的控制系统，采用在PID外的偏差输入端乘以R0/R实现功率控制的自适应，RO为机组额定工况下计算的自适应因子；(二)通过在机组功率调节的机组功率信号测量环节中增加滤波环节，增加机组闭环调节回路的阻尼，避开与电网有功与频率控制的共振带，使机组功率控制更稳定；在机组功率控制的测量环节加入滤波Lpv=Filter (L)(6)L一机组功率；Lpv—滤波后的机组功率；(三)通过提出的一种发电机组的功率振荡判断方法，在机组投入闭环控制时若发生功率振荡，可在控制系统中发出报警并输出解除机组功率闭环控制信号，保证机组发生功率闭环控制的振荡后能快速消除振荡；采用周期性检测设定时间内机组功率的最大、最小值之差，及此设定时间内机组功率控制设定值的最大、最小值之差DLi-LiMAX~LiMIN(7)DLSi-LiSMAX-LiSMIN(8)DLi-设定时间段i内机组功率的最大、最小值之差；LiMAX-设定时间段i内机组功率的最大值；Luiin—设定时间段i内机组功率的最小值；D&—设定时间段i内机组功率设定值的最大、最小值之差；LiSMAX一设定时间段i内机组功率设定值的最大值；LiSMIN一设定时间段i内机组功率设定值的最小值；连续两次以上的设定时间内机组功率最大偏差Du、机组功率设定值最大偏差D&两者的差值Dm均超过设定的报警值进行报警，超过设定的保护动作值，输出保护动作信号，切除相应的机组功率控制回路DM=DLi-DLSi(9)。本发明的显著优点是，通过本控制方法的实施，可极大的减少火电机组功率振荡引发的电力系统低频振荡，提高了机组与电网的安全稳定性水平。基于火电机组生产流程众多、运行工况复杂，机组的功率控制不时又发生了振荡。机组的功率振荡是目前引发电网低频振荡的主要原因之一，电网低频振荡是电力系统的一种复杂动态行为，低频振荡一旦发生，将会对发供电设备造成很大的威胁，并有可能诱发连锁反应事故，造成大面积停电、系统瓦解等灾难性后果。
图I为本发明的防止火电机组功率调节振荡的控制框图。
具体实施例方式防止火电机组功率调节振荡的控制方法，实施的平台为燃煤机组的主控制系统，包括CCS与DHl系统，实施方式包括下列步骤一、针对主控系统进行的控制功能组态(一 )通过在火电机组功率控制回路中增加机组主蒸汽压力、主蒸汽温度等对机组功率影响较大的参数自适应控制环节，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控 制的调节品质；通过计算机组功率调节的自适应因子，来自动校正机组功率PID的动态调节参数，自适应因子为R=PtXf[h(PT，Ts)](I)Pt-机组主蒸汽压力；Ts-机组主蒸汽温度；f[h(PT，Ts)]-机组主蒸汽焓形成的函数；机组功率控制采用单回路PID调节方式，计算的机组功率自适应因子用于P、I、D变参数调节，或变PID输入偏差增益等方式，实现机组功率的自适应控制Kp=kl/R(3)Tj=k2 R(4)TD=k3/R(5)其中，KP、T1, Td—分别为并联型PID调节器的比例系数、积分时间、微分时间；kl k3—整定的控制参数；R—机组功率PID调节的自适应因子；对于无PID变参数的控制系统，采用在PID外的偏差输入端乘以R0/R实现机组运行工况的自适应校正，RO为机组额定工况下计算的自适应因子。(二)通过在机组功率调节的机组功率信号测量环节中增加滤波环节，增加机组闭环调节回路的阻尼，避开与电网有功与频率控制的共振带，使机组功率控制更稳定；在机组功率控制的测量环节加入滤波Lpv=Filter (L)(6)L一机组功率；Lpv—滤波后的机组功率。(三)通过提出的一种发电机组的功率振荡判断方法，在机组投入闭环控制时若发生功率振荡，可在控制系统中发出报警并输出解除机组功率闭环控制信号，保证机组发生功率闭环控制的振荡后能快速消除振荡；采用周期性检测设定时间内机组功率的最大、最小值之差，及此设定时间内机组功率控制设定值的最大、最小值之差
DLi-LiMAX~LiMIN(7)DLSi-LiSMAX-LiSMIN(8)DLi-设定时间段i内机组功率的最大、最小值之差；LiMAX-设定时间段i内机组功率的最大值；LiMIN-设定时间段i内机组功率的最小值；Dls设定时间段i内机组功率设定值的最大、最小值之差；LiSMAX-设定时间段i内机组功率设定值的最大值；Lisra-设定时间段i内机组功率设定值的最小值； 连续两次以上的设定时间内机组功率最大偏差Du、机组功率设定值最大偏差D&两者的差值Dm均超过设定的报警值进行报警，超过设定的保护动作值，输出保护动作信号，切除相应的机组功率控制回路DM=DLi-DLSi(9)。二、在机组运行时进行控制功能的调试与投用；三、进行机组各种容易发生功率振荡的工况的扰动试验；四、进行控制方案实施后的试运与优化调整，并正式投运。
权利要求
1.一种防止火电机组功率调节振荡的控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤 (一)通过在火电机组功率控制回路中增加机组主蒸汽压力、主蒸汽温度对机组功率影响较大的参数自适应控制环节，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质； 通过计算机组功率调节的自适应因子，来自动校正机组功率PID的动态调节参数，自适应因子为 R=PtXf[h(PT，Ts)](I) Pt—机组主蒸汽压力； Ts—机组主蒸汽温度；f[h(PT, Ts)] —机组主蒸汽焓h(PT，Ts)形成的函数； 机组功率控制采用单回路PID调节方式，计算的机组功率自适应因子用于P、I、D变参数调节，或变PID输入偏差增益方式，实现机组功率的自适应控制 Kp=kl/R(3) T1 = k2 R(4) Td = k3/R(5) 其中，KpU—分别为并联型PID调节器的比例系数、积分时间、微分时间； kl k3—整定的控制参数； R—机组功率PID调节的自适应因子； 对于无PID变参数的控制系统，采用在PID外的偏差输入端乘以RO/R实现机组工况的自适应校正，RO为机组额定工况下计算的自适应因子； (二)通过在机组功率调节的机组功率信号测量环节中增加滤波环节，增加机组闭环调节回路的阻尼，避开与电网有功与频率控制的共振带，使机组功率控制更稳定； 在机组功率控制的测量环节加入滤波 Lpv=Filter (L)(6) L-机组功率； Lpv-滤波后的机组功率； (三)通过提出的一种发电机组的功率振荡判断方法，在机组投入闭环控制时若发生功率振荡，可在控制系统中发出报警并输出解除机组功率闭环控制信号，保证机组发生功率闭环控制的振荡后能快速消除振荡； 采用周期性检测设定时间内机组功率的最大、最小值之差，及此设定时间内机组功率控制设定值的最大、最小值之差 Du_LiMAX_LiMIN(7 ) DLs「LiSMAX_LiSMIN(8) DLi一设定时间段i内机组功率的最大、最小值之差； Limx一设定时间段i内机组功率的最大值； Liira一设定时间段i内机组功率的最小值； Dm—设定时间段i内机组功率设定值的最大、最小值之差； LisiAx一设定时间段i内机组功率设定值的最大值； Lisira一设定时间段i内机组功率设定值的最小值；连续两次以上的设定时间内机组功率最大偏差Du、机组功率设定值最大偏差Dm两者的差值Dm均超过设定的报警值进行报警，超过设定的保护动作值，输出保护动作信号，切除相应的机组功率控制回路
全文摘要
一种防止火电机组功率调节振荡的控制方法，步骤为(一)通过提出的在火电机组功率控制回路中增加对机组功率影响较大的参数自适应控制环节，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；(二)通过增加滤波环节，增加机组闭环调节回路的阻尼，避开与电网的共振带，使机组功率控制更稳定；(三)通过汽机调门DEH控制的线性化校正，提高了汽机调门线性化水平，促使机组的功率调节更平稳；(四)在机组投入闭环控制时若发生功率振荡，可在控制系统中发出报警与输出解除机组功率闭环控制信号，在振荡后能快速消除振荡。本发明能够极大的减少火电机组功率振荡引发的电力系统低频振荡，具有安全、稳定的显著优点。
文档编号H02J3/38GK102751738SQ201210212880
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者刘友宽, 卢勇, 唐立军, 孙鹏, 李萍, 李长更, 杜景琦, 罗恩博, 自云江, 苏适 申请人:云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院, 云南电网公司技术分公司