本发明涉及发电技术领域，具体地涉及一种发电机组一次调频控制装置及方法。
背景技术：
随着大容量机组在电网中比例不断增加以及用户对电能质量要求的提高，电网频率稳定性越来越重要。大容量机组的故障跳闸，会对电网频率产生巨大的冲击，电网调度系统以及自动发电控制调节的滞后性将无法满足电网稳定运行的要求。并网机组的一次调频功能有效投入，则可以充分弥补这一不足。
一次调频(primaryfrequencymodulation/primaryfrequencyregulation，pfr)是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力，随频率变化而改变汽轮发电机进汽量，通过增减发电机的输出功率实现对电网频率的调整。
我国基准电网频率为50hz(对应的气轮机转速为±3000rpm、转/分)，若系统频率变化超出死区范围(例如偏差为±0.033hz，对应的转速为±2rpm)时，此时气轮机调速系统将自动改变汽轮机进汽调阀开度从而改变进汽量，增减发电机的输出功率，最终将电网频率拉回至死区范围内，以保证电网频率品质。
在现有技术中，如图1a和1b所示，以1000mw的发电机组转速不等率设为5％为例，其负荷调节幅度范围最大为±60mw，目前一般是基于电网频差的一次调频控制方法。具体的，当检测到电网频率超出死区值(2998rpm，3002rpm)时，汽轮机按照电网频差查询设定曲线调整汽轮机调门，其中频差越大，调节幅度越强，例如：假设电网频率之前在死区范围内，后面下降到2997rpm，按照上述曲线，调频负荷量6.7mw，发电机出力理论上约需增加6.7mw，以便将电网频率重新调回死区范围内。
但是，本申请发明人在实践本发明的过程中发现，现有技术的上述方案至少存在如下缺陷：若电网频率从超出上限死区的某个值(譬如3003rpm)迅速下降到低于下限死区的某个值(譬如2997rpm)时，一般在电网上多台机组解列或其它工况下会发生，采用现有技术这时其理论调节幅度依然为对应2997rpm的6.7mw。在该种工况下，一方面贡献率(实际积分电量与理论积分电量的比值)多数不满足要求，另一方面调节过程相对滞后。
技术实现要素：
本发明实施例的目的是提供一种发电机组一次调频控制装置及方法，用以至少解决现有技术中在电网频率从超上限死区突变至超下限死区的工况下，一次调频失效的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种发电机组一次调频控制装置，包括：检测单元，用于检测发电机组是否存在电网频率突变工况，其中所述电网频率突变工况指示电网频率从超过上限死区值第一频率突变为低于下限死区值的第二频率，和/或从所述第二频率突变为所述第一频率；一次调频单元，用于当检测到存在所述电网频率突变工况时，加强一次调频的作用强度。
可选的，所述检测单元用于执行以下操作：检测所述发电机组的电网频率；当所述电网频率为所述第一频率时，检测是否存在所述发电机组的电网频率在预定的延时时间段内突变为所述第二频率，或者当所述电网频率为所述第二频率时，检测是否存在所述发电机组的电网频率在所述延时时间段内突变为所述第一频率；以及若在所述延时时间段内存在所述突变，则确定存在电网频率突变工况。
可选的，所述检测单元包括：第一上限比较模块，用于将所述发电机组的电网频率与所述上限死区值进行比较，并当所述发电机组的电网频率超过所述上限死区值时输出高电平；第一延时模块，用于延长所述第一上限比较模块处于高电平状态的时间；第一下限比较模块，用于将所述发电机组的电网频率与所述下限死区值进行比较，并当所述发电机组的电网频率低于所述下限死区值时输出高电平；第一和运算模块，用于当所述第一上限比较模块和所述第一下限比较模块同时输出高电平时，生成高电平信号以确定所述发电机组存在所述电网频率突变工况。
可选的，所述检测单元包括：第二下限比较模块，用于将所述发电机组的电网频率与所述下限死区值进行比较，并当所述发电机组的电网频率低于所述下限死区值时输出高电平；第二延时模块，用于延长所述第二下限比较模块处于高电平状态的时间；第二上限比较模块，用于将所述发电机组的电网频率与所述上限死区值进行比较，并当所述发电机组的电网频率超过所述上限死区值时输出高电平；第二和运算模块，用于当所述第二下限比较模块和所述第二上限比较模块同时输出高电平时，生成高电平信号以确定所述发电机组存在所述电网频率突变工况。
可选的，所述检测单元还包括：或运算模块，连接至所述第一和运算模块和所述第二和运算模块，用于当所述第一和运算模块或所述第二和运算模块输出高电平时，所述或运算模块生成高电平信号以确定所述发电机组存在所述电网频率突变工况。
可选的，所述检测单元用于执行以下操作：检测所述发电机组的电网频率；当所述电网频率为所述第一频率或所述第二频率时，检测关于所述电网频率的变化率；以及若所检测的所述变化率超过预定阈值，则确定存在电网频率突变工况。
可选的，一次调频单元包括：乘法运算模块，用于当检测到存在所述电网频率突变工况时，倍乘扩大所述发电机组一次调频所对应的调频幅度。
本发明实施例另一方面提供一种发电机组一次调频控制方法，包括：检测发电机组是否存在电网频率突变工况，其中所述电网频率突变工况用于指示电网频率从超过上限死区值第一频率突变为低于下限死区值的第二频率，和/或从所述第二频率突变为所述第一频率；当检测到存在所述电网频率突变工况时，加强一次调频的作用强度。
可选的，所述检测发电机组是否存在电网频率突变工况包括：检测所述发电机组的电网频率；当所述电网频率为所述第一频率时，检测是否存在所述发电机组的电网频率在预定的延时时间段内突变为所述第二频率，和/或当所述电网频率为所述第二频率时，检测是否存在所述发电机组的电网频率在所述延时时间段内突变为所述第一频率；以及若在所述延时时间段内存在所述突变，则确定存在电网频率突变工况。
可选的，所述检测发电机组是否存在电网频率突变工况包括：检测所述发电机组的电网频率；当所述电网频率为所述第一频率或所述第二频率时，检测关于所述电网频率的变化率；以及若所检测的所述变化率超过预定阈值，则确定存在电网频率突变工况。
通过上述技术方案，检测是否存在电网频率从超过上限死区值第一频率突变为低于下限死区值的第二频率，和/或从所述第二频率突变为所述第一频率的频率突变工况，并在确定存在该电网频率突变工况时，加强一次调频的作用强度。由此，能够有效解决频率突变工况下一次调频作用不足的问题，保障了电网的稳定运行。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1a是1000mw机组一次调频频率与负荷的对应图；
图1b是现有技术中一次调频负荷调节量的示例；
图2是本发明一实施例的发电机组一次调频控制装置的结构框图；
图3是图1所示的发电机组一次调频控制装置中的检测单元的结构框图；
图4是图1所示的发电机组一次调频控制装置中的检测单元的结构框图；
图5是本发明一实施例的发电机组一次调频控制装置的连接原理示意图；
图6是本发明一实施例的发电机组一次调频控制方法的流程图。
附图标记说明
10一次调频控制装置101检测单元
102一次调频单元1011第一上限比较模块
1012第一延时模块1013第一下限比较模块
1014第一和运算模块1015第二下限比较模块
1016第二延时模块1017第二上限比较模块
1018第二和运算模块1019或运算模块
1022模拟量选择切换模块1021乘法运算模块
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
如图2所示，本发明一实施例的发电机组一次调频控制装置10，包括检测单元101和一次调频单元102，其中检测单元101会检测发电机组是否存在电网频率突变工况，该电网频率突变工况指示电网频率从超过上限死区值第一频率突变为低于下限死区值的第二频率，和/或从该第二频率突变为该第一频率。并且，一次调频单元102可以在当检测单元101检测到存在电网频率突变工况时，加强一次调频的作用强度。由此，弥补了发生电网频率从超上限死区突变至超下限死区时，发电机组固有的一次调频作用不足的缺陷，保障了发电机机组运行的安全可靠性。
更具体的，检测单元101可以首先检测发电机组的电网频率，并当电网频率为超过上限死区值(例如3002rpm)的第一频率(例如3010rpm)时，检测是否存在发电机组的电网频率在预定的延时时间段(例如5s)内突变为小于下限死区值(例如2998rpm)的第二频率(例如2988rpm)，以及若存在上述情况，则可以确定存在电网频率突变工况；和/或检测单元101可以是当电网频率为小于下限死区值的第二频率时，检测是否存在发电机组的电网频率在延时时间段内突变为大于上限死区值的第一频率，以及若存在，则可以确定存在电网频率突变工况。
一方面，如图3所示，本发明一实施例的检测单元101，包括第一上限比较模块1011、第一延时模块1012、第一下限比较模块1013以及第一和运算模块1014。其中，第一上限比较模块1011可以将发电机组的电网频率与上限死区值进行比较，并当发电机组的电网频率超过上限死区值时输出高电平；第一延时模块1012可以延长第一上限比较模块1011处于高电平状态的时间；第一下限比较模块1013可以将发电机组的电网频率与下限死区值进行比较，并当发电机组的电网频率低于下限死区值时输出高电平；第一和运算模块，用于当第一上限比较模块1011和第一下限比较模块1013同时输出高电平时，生成高电平信号以确定发电机组存在电网频率突变工况。换而言之，由于第一延时模块的存在延长了第一上限比较模块输出高电平的时长，使得在该延长时间段内如果第一下限比较模块输出了高电平，就可以确定存在电网频率突变工况。
另一方面，如图4所示，本发明另一实施例的检测单元101，包括第二下限比较模块1015、第二延时模块1016、第二上限比较模块1017以及第二和运算模块1018。其中，第二下限比较模块1015可以将发电机组的电网频率与下限死区值进行比较，并当发电机组的电网频率低于下限死区值时输出高电平；第二延时模块1016可以延长第二下限比较模块处于高电平状态的时间；第二上限比较模块1017可以将发电机组的电网频率与上限死区值进行比较，并当发电机组的电网频率超过上限死区值时输出高电平；第二和运算模块1018可以是当第二下限比较模块和第二上限比较模块同时输出高电平时，生成高电平信号以确定发电机组存在电网频率突变工况。换而言之，由于第二延时模块的存在延长了第二下限比较模块输出高电平的时长，使得在该延长时间段内如果第二上限比较模块输出了高电平，就可以确定存在电网频率突变工况。
需说明的是，关于检测单元上述的两方面的模块结构及检测原理，其互不冲突并可以是分别独立存在，但也还可以是集成于一体，且都属于本发明实施例的保护范围。
如图5所示，本发明一实施例的发电机组一次调频控制装置10，其中包括检测单元101和一次调频单元102，其中该检测单元101不仅包括第一上限比较模块1011、第一延时模块1012(图示标注为tof)、第一下限比较模块1013、第一和运算模块1014，还包括第二下限比较模块1015、第二延时模块1016、第二上限比较模块1017、第二和运算模块1018，并且还包括连接第一和运算模块1014以及第二和运算模块1018的或运算模块1019。由此，一方面，在第一和运算模块1018生成高电平时，该或运算模块1019相应地能生成高电平，以检测电网频率从超上限死区突变至超下限死区的特殊工况，例如电网频率原先超出上限死区值3002rpm，在延时时间内突然下降到低于下限死区值2998rpm，使得在延时时间内或运算模块1019输出为高电平1；另一方面，在第二和运算模块1018生成高电平时，该该或运算模块1019相应地也能生成高电平，还能够检测电网频率从超下限死区突变至超上限死区的特殊工况，例如电网频率原先低于下限死区值2998rpm，在延时时间内突然超出上限死区值3002rpm，使得在延时时间内或运算模块1019输出高电平1。
具体的，一次调频单元102包括乘法运算模块1021和模拟量选择切换模块1022，其中，当输入模拟量选择切换模块1022的sel端口的电平为高电平时，选择以端口1的k2值作为输出，否则选择端口1处的k1值作为输出，其中k2＞k1，且k1可以是对应于原始正常工况下的调频幅度，即发电机组所固有的调频幅度。具体的，模拟量选择切换模块1022选择k2作为输出，由于k2＞k1，一次调频作用得以增强。延时时间结束后，模拟量选择切换模块可以重新选择k1作为输出，一次调频作用恢复到之前控制幅度。更优选的，一次调频单元102可以利用乘法运算模块1021来倍乘扩大发电机组一次调频所对应的调频幅度。由此，通过乘法运算模块1021和模拟量选择切换模块1022的配合，可以实现将发电机组的固有频率在特殊的电网频率突变工况中合适地放大，保障发电机组的安全操作。
需说明的是，关于以上检测单元101检测该突变工况的检测方式可以是多样性的，并不应当仅局限于上述的实施方式。作为示例，检测单元101还可以是首先检测发电机组的电网频率，并当电网频率为超上限死区或超下限死区所对应的频率时，检测关于电网频率的变化率，以及若所检测的变化率超过预定阈值，则确定存在电网频率突变工况。
如图6所示，本发明一实施例的发电机组一次调频控制方法，包括：
s601、检测发电机组是否存在电网频率突变工况，其中所述电网频率突变工况用于指示电网频率从超过上限死区值第一频率突变为低于下限死区值的第二频率，和/或从所述第二频率突变为所述第一频率。
s602、当检测到存在所述电网频率突变工况时，加强一次调频的作用强度。
在一些实施方式中，所述检测发电机组是否存在电网频率突变工况包括：检测所述发电机组的电网频率；当所述电网频率为所述第一频率时，检测是否存在所述发电机组的电网频率在预定的延时时间段内突变为所述第二频率，和/或当所述电网频率为所述第二频率时，检测是否存在所述发电机组的电网频率在所述延时时间段内突变为所述第一频率；以及若在所述延时时间段内存在所述突变，则确定存在电网频率突变工况。
在一些实施方式中，所述检测发电机组是否存在电网频率突变工况包括：检测所述发电机组的电网频率；当所述电网频率为所述第一频率或所述第二频率时，检测关于所述电网频率的变化率；以及若所检测的所述变化率超过预定阈值，则确定存在电网频率突变工况。
关于本发明实施例所提供的发电机组一次调频控制方法的更具体的细节及效果，可以是参照上文关于发电机组一次调频控制装置的描述，在此便不再赘述。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。