一种改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路方法
【专利摘要】本发明公开了一种改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路方法，包括以下步骤：对燃气蒸汽联合循环机组负荷指令经过限幅、限速处理，得到燃气蒸汽联合循环机组实际的负荷指令；将燃气蒸汽联合循环机组实际的负荷指令减去汽轮机实发功率，得到燃机轮机的负荷指令；将一次调频指令与步骤2计算得到的燃机轮机的负荷指令相加，得到最终送给燃气轮机的负荷指令Dwref。通过对联合循环机组负荷计算回路的改进，作用于联合循环机组负荷控制系统，使得系统的响应时间缩短，机组升、降负荷速率加快，有效地克服了传统机组负荷控制系统难以达到新制定的考核标准要求这个问题，同时，减少了需要整定参数的个数，降低了系统的复杂度。
【专利说明】一种改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明是一种对燃气蒸汽联合循环机组负荷指令计算回路的改进，通过对控制器以及控制信号一系列的调整，使联合循环机组的负荷能够更好地跟踪电网的AGC指令和一次调频指令，属于热工自动控制领域。
【背景技术】
[0003]国家“节能减排”政策的进一步实施，火力发电机组的发电成本日趋提高，而燃气轮机及其联合循环机组具有高效率、高灵活性、低排放、建设周期短、资金花费少等一系列的优点。成为代替火电机组的首选。大多数的联合循环机组承担着电网调峰任务，其负荷指令波动较大，新制定的联合循环机组升、降负荷速率指标为5%Pe/min，常规的PID负荷控制回路难以达到新制定的考核标准要求。因此，对常规的PID负荷控制回路进行改进具有特别重要的意义。
[0004]目前，传统的联合循环机组负荷控制系统主要是由温度控制，转子转速控制以及转子加速度控制三个回路构成，其中以转子转速控制回路为主，如图1所示。AGC指令作为PID控制器的设定值，联合循环机组的实发功率作为反馈量，经过PID计算后，再叠加上负荷指令前馈和一次调频指令，成为最终的燃机负荷指令。传统的负荷计算回路需要整定的参数较多，如PID控制器参数，负荷前馈增益等。这些参数的整定耗时，而且数值不合适，很容易引起联合循环机组负荷控制系统的振荡，影响机组的安全性能。
[0005]为了解决上述的传统PID控制系统的不足，本发明根据联合循环机组运行工况以及自身的特性，提出了一种改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路。通过一系列的调整，将原有计算负荷指令的PID控制器取消，充分发挥燃气轮机变负荷速率快的特点。既减少了联合循环机组需要整定的控制器参数数量，也加快了机组升、降负荷速率，从而一举两得，提升了对联合循环机组的控制性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路，用于燃气蒸汽联合循环机组的负荷控制系统，充分发挥燃气轮机变负荷速率快的特点。既减少了联合循环机组需要整定的控制器参数数量，也加快了机组升、降负荷速率，从而满足新制定的联合循环机组升、降负荷速率考核标准。
[0007]为了克服上述问题，通过采用改进的联合循环机组负荷计算回路，弥补传统的负荷控制系统难以达到新制定的升、降负荷速率标准，用于联合循环机组的负荷控制。既减少了联合循环机组需要整定的控制器参数数量，又达到了新制定的联合循环机组升、降负荷速率考核标准。
[0008]改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷控制系统的技术方案可以采用如下步骤实现:
步骤1:对燃气蒸汽联合循环机组负荷指令经过限幅限速处理，得到燃气蒸汽联合循环机组实际的负荷指令；
步骤2:将燃气蒸汽联合循环机组实际的负荷指令减去汽轮机实发功率，得到燃机轮机的负荷指令；
步骤3:燃气轮机变负荷速率较快，为充分利用燃气轮机该特点，将一次调频指令与步骤2计算得到的燃机轮机的负荷指令相加，得到最终送给燃气轮机的负荷指令Dmf ；
进一步，燃气轮机单机负荷控制回路根据燃气轮机的负荷指令Dmf控制燃气轮机这个单元。汽轮机单元负荷控制回路保证其对外供热主蒸汽压力随着热用户的需求变动，因此，汽轮机的实发功率受到热用户用热需求的影响，其实发功率不受指令影响，只对其进行保护限制。
[0009]这种改进的控制策略减少了燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路的复杂性以及所需整定参数的个数。
[0010]本发明所达到的有益效果:
通过对联合循环机组负荷计算回路的改进，可见其步骤简便易行，作用于联合循环机组负荷控制系统，使得系统的响应时间缩短，机组升、降负荷速率加快，有效地克服了传统机组负荷控制系统难以达到新制定的考核标准要求这个问题，同时，减少了需要整定参数的个数，降低了系统的复杂度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是传统的机组负荷指令计算回路原理图；
图2是改进的机组负荷指令计算回路原理图；
图3是机组实发功率变化曲线；
图4是机组一次调频实发功率变化曲线；
图5是机组实发功率变化曲线；
图6是机组一次调频实发功率变化曲线。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0013]本发明的目的是提供一种改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路，通过对信号的一系列调整，简化了机组负荷计算回路，使得机组能达到新制定的升、降负荷速率考核标准。本发明具体实施方法如下:
步骤1:对联合循环机组负荷指令经过限幅、限速处理，限幅范围是90-180MW之间，限速范围是-5_5MW/min,得到联合循环机组实际的负荷指令；
根据新制定的考核标准要求，设定机组升、降负荷速率为5MW/min。
[0014]步骤2:将联合循环机组实际的负荷指令减去汽轮机实发功率，得到燃气轮机的负荷指令；
步骤3:燃气轮机变负荷速率较快，将一次调频指令与步骤2的燃机轮机的负荷指令相力口，得到最终送给燃气轮机的负荷指令Dmf ；
步骤4:后续的控制系统与传统的机组负荷控制系统保持一致，减少了联合循环机组负荷计算回路的复杂性以及所需整定参数的个数。
[0015]本发明的参数整定是基于联合循环机组高负荷点的工况下进行的，传统的机组负荷指令计算回路中，其PID控制器参数为:比例增益P=0.3，积分1=0.015，微分D=0，机组负荷指令的前馈增益K=0.6。而改进后的机组负荷指令计算回路由于取消了 PID控制器以及前馈增益，其参数整定只存在于燃气轮机和汽轮机的单独控制中。
[0016]在机组升、降负荷速率以及一次调频试验中，保证其它控制器参数不变，仅对上述的传统机组负荷指令计算回路以及改进后的机组负荷指令计算回路控制效果进行比较，情况如下。
[0017]以成功应用的某180MW联合循环机组为例，在165MW高负荷点时，原有的负荷指令控制计算回路中，PID控制器参数为:P=0.3，1=0.015，D=O ;此时燃气轮机单机负荷控制回路中，PID控制器参数为:P=0.2，I=0.03，D=O ;汽轮机单机负荷控制回路中，PID控制器参数为:P=5，1=0.5,D=O0改进之后，取消原有的负荷指令控制计算回路，仅有燃气轮机单机负荷控制回路和汽轮机单机负荷控制回路，经过相应的整定后，燃气轮机单机负荷控制回路中，PID控制器参数为:P=0.25，1=0.05，D=O ;汽轮机单机负荷控制回路中，PID控制器参数为:P=20,1=2,D=O0首先以某一 AGC指令变化负荷为例，其变化速率为5%Pe/min ;其次以某一一次调频指令序列为例，其具体数值为:3、1、4、2、5、0、-2(MW)，每一指令持续时间均为60秒，采样周期选取为I秒。
[0018]165MW高负荷点时，机组升、降负荷速率的比较曲线如图3所示。
[0019]165丽高负荷点时，一次调频指令的比较曲线如图4所示。
在109丽低负荷点时，原有的负荷指令控制计算回路中，PID控制器参数为:P=0.3，1=0.015，D=O ;此时燃气轮机单机负荷控制回路中，PID控制器参数为:P=0.2，I=0.03，D=O ；汽轮机单机负荷控制回路中，PID控制器参数为:P=5，1=0.5，D=0。改进之后，取消原有的负荷指令控制计算回路，仅有燃气轮机单机负荷控制回路和汽轮机单机负荷控制回路，经过相应的整定后，燃气轮机单机负荷控制回路中，PID控制器参数仍然为:P=0.25，1=0.05，D=O ;汽轮机单机负荷控制回路中，PID控制器参数也为:P=20，I=2，D=0。首先以某一 AGC指令变化负荷为例，其变化速率为5%Pe/min ;其次以某一一次调频指令序列为例，其具体数值为:3、1、4、2、5、0、-2(MW)，每一指令持续时间均为60秒，采样周期选取为I秒。
[0020]109丽低负荷点时,机组升、降负荷速率的比较曲线如图5所示。
[0021]109丽低负荷点时,一次调频指令的比较曲线如图6所示。
[0022]从图3 —图6的比较曲线中，不管机组处在165丽高负荷点还是109丽低负荷点，都不难发现，PID控制参数在负荷变化前后均没有发生变化，改进后的机组负荷指令计算回路使得机组在升、降5%Pe负荷以及应对一次调频指令方面，控制性能均有大幅度的改善，能够较好地跟踪设定值曲线。
[0023]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路方法，其特征是，包括以下步骤: 步骤1:对燃气蒸汽联合循环机组负荷指令经过限幅、限速处理，得到燃气蒸汽联合循环机组实际的负荷指令； 步骤2:将燃气蒸汽联合循环机组实际的负荷指令减去汽轮机实发功率，得到燃机轮机的负荷指令； 步骤3:将一次调频指令与步骤2计算得到的燃机轮机的负荷指令相加，得到最终送给燃气轮机的负荷指令Dmf。
2.根据权利要求1所述的改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路方法，其特征是，燃气轮机单机负荷控制回路根据燃气轮机的负荷指令Dmf控制燃气轮机单元。
3.根据权利要求1所述的改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路方法，其特征是，步骤I中，限幅范围是90-180MW之间，限速范围是-5-5MW/min。
【文档编号】G05B11/42GK104267594SQ201410460549
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】殳建军, 于国强, 钱庆生, 刘今, 高爱民, 丁建良, 钱玉妹, 吕剑虹, 杨梓俊, 张卫庆, 李玮, 陈刚, 胡尊民, 王亚顺 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏方天电力技术有限公司