一种基于频率下垂调节方法的一次调频控制系统及方法_2

文档序号:9455121阅读:来源:国知局
>[0038] 100-负荷协调控制部分;101-负荷指令管理单元,102-机炉负荷控制单元; 103-绝对值计算单元,104-频率变化范围判断单元,105-下垂控制负荷指令计算单元, 106-不等率负荷指令计算单元;
[0039] 200-基础控制部分;201-锅炉子控制系统,202-汽轮机子控制系统;
[0040] 300-机组部分;301-送煤机电机;302-锅炉给水栗;303-送风机电机,304- 汽轮机。
【具体实施方式】
[0041 ] 下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0042] 本发明提供一种基于频率下垂调节方法的一次调频控制方法,其将下垂特性引入 一次调频频率控制中,不需要对发电机组设置一次调频死区。
[0043] 频率下垂调节方法(模式一):将原来的一次调频控制策略中频率基准值由固 定的50Hz,变成一个基于下垂特性的变动值,并将机组的死区设为Or/min。当频率波动 比较小,在频率(49. 967HZ-50. 033Hz)之内时,按照下垂特性降低频率基准值,使得汽轮 机和锅炉按照较小的目标频差指令进行一次调频动作;当频率偏差较大时,频率范围超过 (49. 967HZ-50. 033Hz)时,为了保证机组能够迅速出力抬升系统频率,采用固定基准频率 (模式二)50Hz的方法,使得汽轮机和锅炉按照较大的目标频差指令进行一次调频动作。这 样就可以使频率在小范围波动(49. 67HZ-50. 033Hz)时,发电机组一次调频微动或者不动, 不会影响发电机组的稳定性;频率波动范围超过(49. 67HZ-50. 033Hz)时,按照固定基准频 率方法的策略动作,保证电网的频率在规定的范围。
[0044] 所述方法中采用的下垂特性为:
[0045] 式中:
[0046] I为下垂特性频率基准值;f。为额定基准频率,其值为50Hz ;m为下垂系数,为一 个正值;A P为一次调频过程的系统功率缺额。
[0047] 如图2所示,本发明基于频率下垂调节方法的一次调频控制系统包括三个部分: 负荷协调控制部分1〇〇、基础控制部分200、机组部分300。三部分依次相连,实现机组一次 调频控制。
[0048] 负荷协调控制部分100 :包括绝对值计算单元103、频率变化范围判断单元104、下 垂控制负荷指令计算单元105、不等率负荷指令计算单元106、机炉负荷控制单元102、下垂 特性基准频率计算单元107。下垂特性基准频率计算单元107。
[0049] 绝对值计算单元103的信号输出端通过频率变化范围判断单元104与下垂控制负 荷指令计算单元105和不等率负荷指令计算单元106的控制端相连,下垂特性基准频率计 算单元107的信号输出端与下垂控制负荷指令计算单元105的信号输入端连接,下垂控制 负荷指令计算单元105和不等率负荷指令计算单元106的信号输出端与机炉负荷控制单元 102的信号输入端连接,机炉负荷控制单元102的信号输出端与基础控制部分200连接。
[0050] 绝对值计算单元103用于将电网实际频率f与额定基准频率f。的差值,即瞬时电 网频率相对变化量△ fk,进行绝对值计算得到瞬时电网频率相对变化量绝对值Δ// ;
[0051] 频率变化范围判断单元104依据瞬时电网频率相对变化量绝对值4/Γ选择 开通下垂控制负荷指令计算单元105或是不等率负荷指令计算单元106,具体的,当 < ?·?33 Hz,则频率变化范围判断单元104输出瞬时一次调频系统负荷指令的控制代码 C1 (0, 1),下垂控制负荷指令计算单元105接收信号后保持开通状态,不等率负荷指令计算 单元106接收信号后被闭锁,此时为频率下垂调节方法,下垂特性基准频率计算单元107将 系统功率缺额转化为目标频差指令
其中/丨为下垂特性频率基准值,f为电网 实际频率;老
则频率变化范围判断单元104输出瞬时一次调频系统负荷指 令的控制代码C2(l,0),闭锁下垂控制负荷指令计算单元105,开通下垂控制负荷指令计算 单元105,此时为固定基准频率控制方法,目标频差指令△ frf= f-f。,其中f。为额定基准频 率。
[0052] 下垂控制负荷指令计算单元105与机炉负荷控制单元102相连,当一次调频控制 策略为频率下垂调节方法时,下垂特性基准频率计算单元107将系统功率缺额转化为一次 调频控制输入指令Δ L,下垂控制负荷指令计算单元105将Δ ;^转化为实际负荷指令Ptn, 机炉负荷控制单元102将Pm转化为锅炉主控指令0 B和汽轮机主控指令0 τ。不等率负荷指 令计算单元106与机炉负荷控制单元102相连,当一次调频控制策略为固定基准频率控制 方法时,不等率负荷指令计算单元106将△ f;2转化为实际负荷指令P。2,机炉负荷控制单元 102将Pffi转化为锅炉主控指令0 Β和汽轮机主控指令0 τ。
[0053] 基础控制部分200 :包括锅炉子控制系统201、汽轮机子控制系统202。
[0054] 锅炉子控制系统201 :根据锅炉主控指令Ob,改变锅炉给煤指令、给水指令和送风 指令,控制送煤机电机301、锅炉给水栗302、送风机电机303,改变锅炉燃烧率,为锅炉变负 荷提供匹配的燃煤、水流量和风量。
[0055] 汽轮机子控制系统202 :根据汽轮机主控指令Ot,控制汽轮机304增减出力,改变 气门开度,控制汽轮机输出的机械功率。
[0056] 机组部分300 :包括送煤机电机301、锅炉及水栗302、送风机电机303、汽轮机 304,是一次调频的动作部分。
[0057] 送煤机电机301 :包括皮带式给煤机,并配合有双进双出钢球磨煤机、碗式直吹磨 煤机或中储式给粉机。功能是按照机组负荷指令要求,相应改变锅炉燃料量。
[0058] 锅炉及水栗302 :-般采用两台50% BMCR(锅炉最大连续出力)的汽动给水栗和 一台30% BMCR的电动给水栗;或者采用两台60% BMCR汽动给水栗,或者采用三台50% BMCR电动给水栗。其功能是按照机组负荷指令要求,为锅炉变负荷提供相匹配的给水量。
[0059] 送风机电机303 :采用两台50% BMCR的轴流风机。其功能是按照机组负荷指令要 求,为锅炉燃烧提供合适的送风量。
[0060] 汽轮机进气调节阀组304 :汽轮机组按照热力特性可分为中间再热式汽轮机、凝 汽式汽轮机、供热式汽轮机;按照主蒸汽参数课分为亚临界压力汽轮机、超临界压力汽轮 机、超超临界压力汽轮机等。其功能是按照汽轮机子控制系统指令要求,增加或减少汽轮机 的机械功率。
[0061] 频率下垂特性工作原理如图3所示,Ρ。为系统负荷大小,当系统的负荷大小为P。 时,一次调频控制的目标是将电网的频率稳定在f。。当系统的负荷增加,变为PJt,一次 调频的控制目标是将电网频率稳定在沿着曲线1的P i对应的一个值f i,曲线Kni的斜率 w=朱?今艮PAT難f生碰。謂報祕酿49- 967HZ-50. 033Hz麵請,3?附口 图3所示的基于频率下垂的控制方法,控制电网频率在规定的范围内;当系统功率缺额大, 系统频率波动范围大(超过49. 967Hz-50. 033Hz)时,采用固定基准频率的控制方法,能够 大幅度增加或者减少机组出力,满足电网的调频要求
[0062] 图4为本发明基于频率下垂调节方法的一次调频控制方法的流程示意图,包括如 下步骤:
[0063] 步骤Sll :计算电网实际频率f与额定基准频率f。(50Hz)的差值Δ fk,即瞬时电网 频率相对变化量;
[0064] 步骤S12 :绝对值计算单元103对瞬时电网频率相对变化量△ fk进行绝对值计算, 求A &的绝对值Δ//,即瞬时电网频率相对变化量绝对值;
[0065] 步骤S13 :频率变化范围判断单元104对瞬时电网频率相对变化量绝对值4/Γ进行 Δ/Γ < 0.033的判断,若是,则进入步骤S14 ;若否,则进入步骤S16 ;
[0066] 步骤S14 :频率变化范围判断单元104输出脉冲为C1 (0, 1),开通下垂控制负荷指 令计算单元105,闭锁不等率负荷指令计算单元106 ;
[0067] 步骤S15 :下垂特性基准频率计算单元107将系统功率缺额转
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