一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置的制作方法

本实用新型属于火力发电机组调频调峰的技术领域，特别是涉及一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置。

背景技术：

目前，火力发电机组的现状为：随着新能源并网、负荷增长和电网规模的不断增大，在特高压电网和大区电网互联的新形势下，各级电网联系日渐紧密，电网和火力发电机组之间协调配合的要求也越来越高，网源协调控制功能中的一次调频成为稳定电网的有效手段之一。

发电机组一次调频功能是汽轮发电机组固有的功能，主要是通过调节DEH(Digital Electric Hydraulic control，数字电液控制)系统的进汽调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常的情况下，快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，维持电网的安全。一次调节对系统频率变化的响应快，根据IEEE的统计，电力系统综合的一次调节特性时间常数一般在10秒左右，火力发电机组一次调节的作用时间是短暂的。不同类型的火力发电机组，由于蓄热量的不同，一次调节的作用时间为0.5到2分钟不等。目前，电网调度管理对机组的一次调频性能考核计算参数来源于调度计划和EMS(Energy Management System，能量管理系统)，机组对应的频率、有功等测点信息定义在WAMS(Wide Area Measurement System，广域监测系统)遥测定义表中，根据WAMS中定义遥测信息从PMU(synchronized Phasor Measurement Units，同步向量测量装置)实时库中获取一次调频扰动计算的频率、有功、转速、一次调频前后指令等遥测数据。

由于控制区内机组的一次调频性能直接决定了控制区在频率突发性事故中对互联电网的快速调节能力，所以，在电网运行中有必要对机组与控制区一次调频性能开展监视与评价，实时掌握机组的调频能力，确保电网在不断变化的负荷需求下能够具备较好的一次调频性能。目前，国内江苏、山东等省市已经开展了一次调频的远程测试评价等相关工作，通过远程调控系统人为改变某台机组的电网频率值，观测其动作性能并进行评价，以判断该机组的一次调频性能是否满足电网《火力发电机组一次调频试验导则》等相关标准规定的要求。目前，火力发电机组一次调频调节主要为CCS(Coordination Control System，协调控制)和DEH共同动作来完成，如图1所示的典型火电机组一次调频CCS+DEH控制系统示意图，将转速设定值与转速测量值送入减法器得到转速偏差信号，转速偏差信号通过电网规定的一次调频补偿量函数换算成需要补偿的功率量，功率补偿量一路送至CCS侧叠加至负荷指令值上生成新的负荷指令值，通过汽轮机PID控制器进行调节；功率补偿量一路送至DEH侧，经过线性转换成对应的阀门开度变化量，叠加至原有阀门开度指令上生成最终的阀门开度指令值，调节阀门执行器的开度。

典型火电机组一次调频CCS+DEH控制系统在一次调频负荷调整的处理上存在一定不足，目前电网调度主站侧进行一次调频远程测试时，主要由进行试验的调度运行人员人工判断机组所处运行区间是否具备向上或向下的一次调频负荷调整能力。但是，目前国内火力发电机组普遍有工业抽汽或供热抽汽，造成在机组主蒸汽流量一定的情况下，机组实际负荷调整区间变窄；同时机组的抽汽流量是根据需求变化的，也就意味着机组实时负荷调整区间是变动的。在这种背景下，若调度运行人员未全面考虑该情况，仍按照固定的负荷调整区间对机组进行试验，一方面会造成该次一次调频远程测试中机组做功量达不到标准要求，使电厂受到考核，引起争议；另一方面，若机组在稳燃负荷边界运行时，仍收到调度下发的向下的调频指令，极易造成机组燃烧不稳，进而影响机组的安全稳定运行，也给电网正常运行不利影响。同时，有时机组主要辅机设备会因故障等进行检修，会造成机组实际负荷调整范围大幅变化，都需要对试验机组的负荷区间进行调整。

综上所述，现有技术中对于火力发电机组一次调频远程测试时存在无法根据火力发电机组实时抽汽流量以及火力发电机组实际设备状况对火力发电机组的负荷调整区间进行动态调整的问题，尚缺乏有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，克服现有技术中火力发电机组一次调频远程测试时存在无法根据火力发电机组实时抽汽流量以及火力发电机组实际设备状况对火力发电机组的负荷调整区间进行动态调整的问题，提供一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置，该装置能够根据火力发电机组实时抽汽流量以及火力发电机组实际设备状况对火力发电机组的负荷调整区间进行动态调整，使一次调频远程测试试验处于火力发电机组应有调节负荷区间内，确保一次调频远程测试试验能有效验证火力发电机组的一次调频能力是否满足规定要求。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置，所述装置包括第一加法器、第二加法器、减法器、乘法器、第一模拟量选择器和第二模拟量选择器；

所述第一加法器的输入端与热电联产系统连接，所述热电联产系统将两个输出信号输入至所述第一加法器，所述第一加法器的输出端与所述乘法器连接，所述第一加法器将所述热电联产系统输入的两个信号求和后送至所述乘法器；所述乘法器将所述第一加法器的输出结果与第一数值进行乘法运算，所述乘法器的输出端分别与所述减法器、所述第二加法器连接，所述减法器将所述乘法器的输出结果与第二数值进行减法运算，所述减法器的输出端与所述第一模拟量选择器连接，所述第二加法器将所述乘法器的输出结果与第三数值进行加法运算，所述第二加法器的输出端与所述第二模拟量选择器连接；所述第一模拟量选择器和第二模拟量选择器的输出端分别与一次调频远程测试系统连接，所述第一模拟量选择器和第二模拟量选择器分别将所述减法器的输出值和所述第二加法器的输出值输出至一次调频远程测试系统。

进一步的，所述装置还包括第一模拟量发生器，所述乘法器的输入端与所述第一模拟量发生器连接，所述第一模拟量发生器产生所述第一数值，所述乘法器将第一加法器的输出信号与第一模拟量发生器的输出信号求积。

进一步的，所述第一模拟量发生器产生的所述第一数值为流量与功率比值，所述第一数值根据机组性能试验确定，其范围为0.28-0.40。

进一步的，所述装置还包括第二模拟量发生器，所述减法器的输入端与所述第二模拟量发生器连接，所述第二模拟量发生器产生所述第二数值，所述减法器将乘法器的输出信号与第二模拟量发生器的输出信号求差。

进一步的，所述第二模拟量发生器产生的所述第二数值为机组额定功率，所述第二数值为100％Pe。

进一步的，所述装置还包括第三模拟量发生器，所述第二加法器的输入端与所述第三模拟量发生器连接，所述第三模拟量发生器产生所述第三数值，所述第二加法器将乘法器的输出信号与第三模拟量发生器的输出信号求和。

进一步的，所述第三模拟量发生器产生的所述第三数值为机组最低稳燃功率，所述第三数值根据机组性能试验得出，其范围为30％-50％Pe。

进一步的，所述装置还包括第四模拟量发生器，所述第四模拟量发生器与第一模拟量选择器的输入端连接，所述第四模拟量发生器产生第四数值，所述第四数值为火力发电机组上报功率上限。

进一步的，所述装置还包括第五模拟量发生器，所述第五模拟量发生器与第二模拟量选择器的输入端连接，所述第五模拟量发生器产生第五数值，所述第五数值为火力发电机组上报功率下限。

进一步的，所述装置还包括手动设置按钮，所述手动设置按钮分别与第一模拟量选择器、第二模拟量选择器连接；所述手动设置按钮控制所述第一模拟量选择器输出所述减法器的输出值或者所述第四模拟量发生器生成的第四数值，同时，所述手动设置按钮控制所述第二模拟量选择器输出所述第二加法器的输出值或者所述第五模拟量发生器生成的第五数值。

本实用新型的工作原理：

在一组火力发电机组中分别对其中的每一台设备进行一次调频远程扰动测试，在一台火力发电机组进行一次调频远程扰动测试时，首先通过所属调控中心的热电联产系统将该台火力发电机组的供热抽汽流量以及工业抽汽流量输出，分别送至第一加法器的输入端，所述第一加法器对供热抽汽流量以及工业抽汽流量进行求和后，所述第一加法器的输出值送至乘法器的输入端，与第一模拟量发生器中设置的流量与功率比值相乘，所述第一加法器的输出值分别送至减法器的输入端，以及第二加法器的输入端。

其中，所述减法器用第二模拟量发生器设置的机组额定功率减去乘法器所输出的乘积值得到差值，所述减法器的输出值即为此时该台火力发电机组的负荷上限值；所述第二加法器用乘法器所输出的乘积值与第三模拟量发生器所设置的机组最低稳燃功率相加得到输出值，所述第二加法器的输出值即为此时该台火力发电机组的负荷下限值。

若台组火力发电机组正常运行，手动设置按钮保持未按下状态，即为手动设置按钮分别输入至第一模拟量选择器、第二模拟量选择器的信号为低电平“0”，则第一模拟量选择器和第二模拟量选择器选择减法器的输出值与所述第二加法器的输出值输出，也就是说，此时该台火力发电机组的负荷上限值和下限值分别为减法器和第二加法器的输出。简单而言，当该台机组有对外抽汽时，会造成机组能够做功的上限降低，而影响机组稳定运行的下限值会提高，机组整体的负荷调整区间会变窄，具体的负荷调整区间由供热抽汽流量以及工业抽汽流量的大小来决定。

若该台火力发电机组主要辅机设备因故障等进行检修造成负荷调整区间大幅下降，现场人员会通过电话上报电网调度机构，这时，电网运行人员可按下手动设置按钮，通过第四模拟量发生器输入机组上报功率上限，通过第五模拟量发生器输入机组上报功率下限，手动设置按钮分别输入至第一模拟量选择器、第二模拟量选择器的信号为高电平“1”，则第一模拟量选择器和第二模拟量选择器选择第四模拟量发生器设置的机组上报功率上限、第五模拟量发生器设置的机组上报功率下限输出。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供了一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置，因为并网机组的调频调峰性能的好坏直接影响电网频率的稳定，通过本实用新型的第一加法器的输入端与热电联产系统连接，所述热电联产系统向本实用新型输入工业抽汽流量和供热抽汽流量，实现了根据工业抽汽流量和供热抽汽流量对火力发电机组进行实时负荷调整，确保试验处于火力发电机组应有范围之内，使电网的一次调频远程扰动试验和性能考核合理、有效。

(2)本实用新型可以根据机组的实际设备运行状况，设置的第四模拟量发生器、第五模拟量发生器、第一模拟量选择器、第二模拟量选择器和手动设置按钮，在该台火力发电机组主要辅机设备因故障等进行检修造成负荷调整区间大幅下降时，合理调整火电机组的负荷可调范围，使一次调频远程扰动试验时机组安全运行，有效验证机组的一次调频能力是否满足规定要求。

附图说明

图1为典型火电机组一次调频CCS+DEH控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置，如图2所示，一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置，所述装置包括第一加法器ADD1、第二加法器ADD2、减法器DEV、乘法器MUL、第一模拟量选择器AXSEL1、第二模拟量选择器AXSEL2、第一模拟量发生器A1、第二模拟量发生器A2、第三模拟量发生器A3、第四模拟量发生器A4、第五模拟量发生器A5和手动设置按钮SET；

所述第一加法器ADD1的输入端与热电联产系统连接，所述热电联产系统将两个输出信号输入至所述第一加法器ADD1，所述第一加法器ADD1的输出端与所述乘法器MUL连接，所述第一加法器ADD1将所述热电联产系统输入的两个信号求和后送至所述乘法器MUL，所述乘法器MUL的输入端还与所述第一模拟量发生器A1连接，所述第一模拟量发生器A1产生所述第一数值，所述乘法器MUL将第一加法器的输出信号与第一模拟量发生器A1的输出信号进行乘法运算；

所述乘法器MUL的输出端分别与所述减法器DEV、所述第二加法器ADD2连接，所述减法器DEV的输入端与所述第二模拟量发生器A2连接，所述第二模拟量发生器A2产生所述第二数值，所述减法器DEV将乘法器MUL的输出信号与第二模拟量发生器A2的输出信号进行减法运算，所述减法器DEV的输出端与所述第一模拟量选择器AXSEL1连接；

所述第二加法器ADD2的输入端与所述第三模拟量发生器A3连接，所述第三模拟量发生器A3产生所述第三数值，所述第二加法器ADD2将乘法器MUL的输出信号与第三模拟量发生器A3的输出信号进行加法运算，所述第二加法器ADD2的输出端与所述第二模拟量选择器AXSEL2连接；所述第一模拟量选择器AXSEL1和第二模拟量选择器AXSEL2的输出端分别与一次调频远程测试系统连接，所述第一模拟量选择器AXSEL1和第二模拟量选择器AXSEL2分别将所述减法器DEV的输出值和所述第二加法器ADD2的输出值输出至一次调频远程测试系统。

所述第一模拟量发生器A1产生的所述第一数值为流量与功率比值，所述第一数值根据机组性能试验确定，其范围为0.28-0.40。

所述第二模拟量发生器A2产生的所述第二数值为机组额定功率，所述第二数值为100％Pe。

所述第三模拟量发生器A3产生的所述第三数值为机组最低稳燃功率，所述第三数值根据机组性能试验得出，其范围为30％-50％Pe。

如图2所示，一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置还包括第四模拟量发生器A4，所述第四模拟量发生器A4与第一模拟量选择器AXSEL1的输入端连接，所述第四模拟量发生器A4产生第四数值，所述第四数值为火力发电机组上报功率上限。

所述装置还包括第五模拟量发生器A5，所述第五模拟量发生器A5与第二模拟量选择器AXSEL2的输入端连接，所述第五模拟量发生器A5产生第五数值，所述第五数值为火力发电机组上报功率下限。

所述装置还包括手动设置按钮SET，所述手动设置按钮SET分别与第一模拟量选择器AXSEL1、第二模拟量选择器AXSEL2连接；所述手动设置按钮SET控制所述第一模拟量选择器AXSEL1输出所述减法器DEV的输出值或者所述第四模拟量发生器A4生成的第四数值，同时，所述手动设置按钮SET控制所述第二模拟量选择器AXSEL2输出所述第二加法器ASS2的输出值或者所述第五模拟量发生器A5生成的第五数值。

具体工作原理如下：

控制区内机组的一次调频性能直接决定了控制区在频率突发性事故中对互联电网的快速调节能力。所以，在电网运行中，有必要对机组与控制区一次调频性能开展监视与评价，使电网在不断变化的负荷需求下能够具备较好的一次调频性能。

某#n机组进行一次调频远程扰动测试时，首先通过所属调控中心的热电联产系统将#n机组的供热抽汽流量以及工业抽汽流量输出，分别送至第一加法器ADD1的输入端X1和输入端X2，求和后送至乘法器MUL的输入端，与第一模拟量发生器A1中设置的流量与功率比值相乘，求得的乘积值一路送至减法器DEV的输入端X2，一路送至第二加法器ADD2的输入端X1。

其中，在减法器DEV中，用第二模拟量发生器A2设置的机组额定功率减去乘法器MUL所输出的乘积值，得到的差值即为此时#n机组的负荷上限值；在第二加法器ADD2中，乘法器MUL所输出的乘积值与第三模拟量发生器A3所设置的机组最低稳燃功率相加，得出的和即为此时#n机组的负荷下限值。

若此时机组正常运行，手动设置按钮未按下，即为低电平“0”，则模拟量选择器AXSEL1和模拟量选择器器AXSEL2均将Z2管脚对应数值输出，也就是说，此时#n机组的负荷上限值和下限值分别为减法器DEV和第二加法器ADD2的输出。简单而言，当机组有对外抽汽时，会造成机组能够做功的上限降低，而影响机组稳定运行的下限值会提高，机组整体的负荷调整区间会变窄，具体的负荷调整区间由抽汽多少来决定。

若机组主要辅机设备因故障等进行检修造成负荷调整区间大幅下降，会通过电话上报电网调度机构，这时，电网运行人员可按下手动设置按钮，通过第四模拟量发生器A4输入机组上报功率上限，通过第五模拟量发生器A5输入机组上报功率下限，即此时，A4和A5中的值即为#n机组的负荷上限值和下限值。

实施例1：

以某680MW超临界直流炉机组为例，总蒸汽流量约为2000t/h，若未经过技术改造，一般而言其最低稳燃功率为50％Pe。则，第一模拟量发生器A1为流量与功率比值，A1＝680/2000＝0.34；第二模拟量发生器A2为机组额定功率，A2＝680；第三模拟量发生器A3为机组最低稳燃功率，A3＝50％Pe＝340。

当电网对该机组进行一次调频远程扰动测试时，若此时供热抽汽流量为200t/h，工业抽汽流量为100t/h，则第一加法器ADD1求得的总的抽汽流量为300t/h，经乘法器MUL与第一模拟量发生器A1相乘，得到乘积值为300*0.34＝102；则减法器DEV的输出为值为680-102＝578，第二加法器ADD2的输出值为340+102＝442；也就意味着此时一次调频远程测试系统中，该机组的负荷调整范围为442MW至578MW，只有机组运行在此范围内时进行一次调频远程测试，才能有效的验证机组实际调频能力。

若此时某主要辅机，如一台引风机出现故障，则负荷最高可带至60％Pe，即功率上限为408MW，下限由机组运行人员根据实际情况提供，为保证安全，此时一般功率下限为360MW之上，也就是说，此时一次调频远程测试系统中，该机组负荷调整范围为360MW至408MW。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所述领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。