一种全周进汽机组一次调频的辅助控制系统及方法与流程

本发明属于火电机组控制领域，特别涉及一种全周进汽机组一次调频的辅助控制系统及方法。

背景技术：

为了进一步提高火电机组的运行经济性、降低机组发电煤耗，机组在运行过程中往往采用滑压运行模式，即：尽量开大汽轮机阀门开度来避免进汽过程中的节流损失。特别针对全周进汽汽轮机机组，由于全周进汽机组在设计过程中采用两组高调门，在负荷调节过程中两组阀门同步动作，为了追求机组运行的经济性，全周进汽机组往往处于深度滑压控制模式下，汽轮机阀门开度几乎接近全开状态，此时虽然经济性得到了提升，但火电机组运行灵活性却大大降低。

特别随着我国大规模新能源电力的接入，为了抑制新能源电力波动对电网运行稳定的影响，火电机组需频繁的参与一次调频和快速调峰过程中，而此时全周进汽机组在高阀位开度下却很难满足电网一次调频要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种全周进汽机组一次调频的辅助控制系统及方法，解决了现有的机组在深度滑压运行过程中一次调频能力的不足，不能满足电网一次调频考核要求的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种全周进汽机组一次调频的辅助控制系统，包括机组当前状态下一次调频能力判断单元和凝结水节流快速变负荷控制单元，其中，

机组当前状态下一次调频能力判断单元的输入端输入有当前机组汽轮机阀门开度、实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差和电网一次调频功率增量指令；机组当前状态下一次调频能力判断单元的输出端连接凝结水节流快速变负荷控制单元。

优选地，机组当前状态下一次调频能力判断单元包括第一判断块、第一与门块、第二判断块、第二与门块、第一非门块、第三判断块、第一差值块、第一或门块和rs触发器，其中，汽轮机阀门开度接入第一判断块的输入端，第一判断块的输出端接第一与门块；

一次调频功率增量指令接入第二判断块的输入端，第二判断块的输出端连接第一与门块、第二与门块和第一非门块的输入端，第一非门块的输出端接rs触发器的复位端r端；

实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差接入第三判断块的输入端，第三判断块的输出端接第二与门块的输入端；

第一与门块和第二与门块的输出端均接第一或门块的输入端，第一或门块的输出端接rs触发器的触发端s端；rs触发器输出端接凝结水节流快速变负荷控制单元。

优选地，凝结水节流快速变负荷控制单元包括函数f(x)模块、第一选择块和第一加法块，其中，一次调频功率增量指令接入函数f(x)模块的输入端，函数f(x)模块的输出端接第一选择块的输入端；

节流触发信号和常数均接第一选择块的输入端，第一选择块的输出端接第一加法块的输入端，第一加法块的输出作为凝泵变频器指令。

一种全周进汽机组一次调频的辅助控制方法，基于所述的一种全周进汽机组一次调频的辅助控制系统，包括以下步骤：

根据当前机组汽轮机阀门开度、实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差和电网一次调频功率增量指令构建辅助机组一次调频的凝结水节流触发信号h，并将该凝结水节流触发信号h输入到凝结水节流快速变负荷控制单元，凝结水节流快速变负荷控制单元以此信号作为判断进行投切控制。

优选地，构建辅助机组一次调频的凝结水节流触发信号h的具体方法是：

首先，在第一判断块中设定机组汽轮机阀门开度的上下限值、在第二判断块中设定一次调频功率增量指令的上下限值、在第三判断块中设定实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差的上下限值，其中，

若当前机组汽轮机阀门开度值小于设定的机组汽轮机阀门开度上限值且大于设定的机组汽轮机阀门开度下限值，则第一判断块输出的逻辑信号a为0；

若当前机组汽轮机阀门开度值大于设定的机组汽轮机阀门开度上限值或小于设定的机组汽轮机阀门开度下限值，则第一判断块输出的逻辑信号a为1；

若一次调频功率增量指令值小于设定的一次调频功率增量指令上限值且大于设定的一次调频功率增量指令下限值，则第二判断块输出的逻辑信号b为0；

若一次调频功率增量指令值大于设定的一次调频功率增量指令上限值或小于设定的一次调频功率增量指令下限值，则第二判断块输出的逻辑信号b为1；

若实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差值小于设定的实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差上限值且大于设定的实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差下限值，则第三判断块输出的逻辑信号c为0；

若实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差值大于设定的实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差上限值或小于设定的实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差下限值，则第三判断块输出的逻辑信号c为1；

其次，将逻辑信号a和逻辑信号b输入第一与门块进行求与计算，第一与门块输出逻辑信号e；

将逻辑信号b输入第一非门块进行取反计算，则第一非门块输出逻辑信号d；

将逻辑信号b和逻辑信号c输入第二与门块进行求与计算，第二与门块输出逻辑信号f；

将逻辑信号e和逻辑信号f输入第一或门块进行求或判断，第一或门块输出逻辑信号g；

接着；将逻辑信号g作为rs触发器的s端输入，将逻辑信号d作为rs触发器的r端输入；

最后，rs触发器对逻辑信号g和逻辑信号d进行触发和复位判断，rs触发器输出凝结水节流触发信号h；其中，当rs触发器的s输入端和r输入端均为0时，rs触发器保持原状态；当rs触发器的s输入端为1、r输入端为0时，rs触发器输出的凝结水节流触发信号h为1；当r输入端为1，输入s端为0时，rs触发器输出的凝结水节流触发信号h为0。

优选地，凝结水节流快速变负荷控制单元以此信号作为判断进行投切控制的具体方法是：

首先，将一次调频功率增量输入到函数f(x)模块，函数f(x)模块输出凝泵变频器的频差指令；

接着，将凝结水节流触发信号h输入值第一选择块上的en端、将常数和凝泵变频器的频差指令分别输入到第一选择块的选择端in1和选择端in2；其中，当en端接收到的凝结水节流触发信号h为1时，则将第一选择块的选择端in2作为第一加法块的输入端；当en端接收到的凝结水节流触发信号h为0时，则将第一选择块的选择端in1作为第一加法块的输入端；

接着，将原凝泵变频器指令输入第一加法块，并与第一选择块的输出信号进行求和计算，第一加法块输出凝泵变频器指令，进而实现对一次调频的辅助调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种全周进汽机组一次调频的辅助控制系统，由于送往机组协调控制系统的调频负荷指令不受机组变负荷速率限制，然而汽机调门受到锅炉侧大迟延大惯性的影响无法完全实现快速跟踪调频负荷指令，而锅炉侧为快速响应负荷一般采用过燃策略，因此在调节过程中机组负荷波动较大；

而由于凝结水节流与机炉侧相比响应速度更快，其可以通过快速调节凝结水流量对节流蓄能利用进行精确控制，同时分解指令缓解了机炉侧控制的压力，从而获得更好的动态控制效果。

附图说明

图1是一次调频辅助调节触发逻辑；

图2是一次调频辅助调节控制逻辑；

图3是凝结水节流效果对比图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供了一种全周进汽机组一次调频辅助控制系统，首先根据当前机组汽轮机阀门开度、实际主蒸汽压力与设定值之间的偏差，以及电网一次调频功率增量指令的情况，构建辅助机组一次调频的凝结水节流触发信号，一次调频辅助调节控制器以此信号作为判断进行投切控制。

如图1所示，本发明提供的一种全周进汽机组一次调频的辅助控制系统，包括用于控制机组当前状态下一次调频能力判断单元和凝结水节流快速变负荷控制单元，其中，

机组当前状态下一次调频能力判断单元，即为控制凝结水节流辅助调节手段触发信号，包括第一判断块、第一与门块、第二判断块、第二与门块、第一非门块、第三判断块、第一差值块、第一或门块和rs触发器，

其中，判断块通常就是根据高/低限值与输入量进行比较，超出范围输出开关量1；与门块就是逻辑运算里面的求与计算；非门块就是逻辑计算里面的求反计算；或门块就是逻辑计算里面的求或计算；差值块就是减法运算；

汽轮机阀门开度接入第一判断块，第一判断块的输出接第一与门块；

一次调频功率增量指令接入第二判断块，第二判断块的输出分别接第一与门块、第二与门块和第一非门块，第一非门块的输出接rs触发器的复位端r端；

实际主蒸汽压力与主蒸汽压力设定值均接入第一差值块，第一差值块的输出接第三判断块，第三判断块的输出接第二与门块；

第一与门块和第二与门块的输出均接第一或门块，第一或门块的输出接rs触发器的触发端s端；rs触发器输出节流触发开关量信号h。

其中：第一判断块、第二判断块、第三判断块，对接收到的信号值进行判断，若小于等于设定的上限值且大于设定的下限值则输出0，若大于设定的上限值或小于设定的下限值则输出1；

第一与门块、第二与门块的接入全部输入端为1时，输出为1，任一接入端为0时，输出为0；

第一非门块对接入信号反转，输入为1时输出为0，输入为0时输出1；

第一或门块的接入端全部为0时输出0，任一接入端为1时输出1；

第一差值块的输出为输入端in1的数值与输入端in2的数值之差；

在图1中，逻辑信号a表示汽轮机阀门开度与模块设定的上限值和下限值比较，模块设定的上限值为55，为汽轮机阀门开度的饱和区限制；模块设定的下限值为0，其具体的逻辑关系为：

如果汽轮机阀门开度数值小于设定的上限值且大于设定的下限值，则逻辑信号a为0；如果汽轮机阀门开度数值大于设定的上限值或小于设定的下限值，则逻辑信号a为1。

逻辑信号b表示一次调频功率增量指令与模块设定的上限值和下限值比较，第二判断块的上限值设定为2mw，下限值设定值为-2mw，其具体的逻辑关系为：

如果一次调频功率增量指令数值小于设定的上限值且大于设定的下限值，则逻辑信号b为0；如果一次调频功率增量指令数值大于设定的上限值或小于设定的下限值，则逻辑信号b为1。

逻辑信号c表示主蒸汽压力设定值和实际主蒸汽压力偏差与模块设定的上限值和下限值比较，第三判断块的上限值设定为0.4mpa，下限值设定为-0.4mpa，其具体的逻辑关系为：

如果主蒸汽压力设定值和实际主蒸汽压力偏差数值小于设定的上限值且大于设定的下限值，则逻辑信号c为0；如果主蒸汽压力设定值和实际主蒸汽压力偏差数值大于设定的上限值或小于设定的下限值，则逻辑信号c为1；

逻辑信号d表示对逻辑信号b进行取反，其具体的逻辑关系为：

逻辑信号e表示对逻辑信号a和逻辑信号b进行求与计算，其具体的逻辑关系为：e＝a∩b。

逻辑信号f表示对逻辑信号b和逻辑信号c进行求与判断，其具体的逻辑关系为：f＝b∩c。

逻辑信号g示对逻辑信号e和逻辑信号f进行求或判断，其具体的逻辑关系为：g＝e∪f

逻辑信号h示对逻辑信号g和逻辑信号d进行触发和复位判断，其具体的逻辑关系为：当rs触发器的s输入端和r输入端均为0时，rs触发器保持原状态；当rs触发器的s输入端为1、r输入端为0时，rs触发器输出为1；当r输入端为1，输入s端为0时，rs触发器输出为0。

如图2所示，凝结水节流快速变负荷控制单元包括函数f(x)模块、第一选择块和第一加法块，其中，

一次调频功率增量指令接入函数f(x)模块，即将一次调频功率增量指令转换为凝泵变频器的频差指令，f(x)一般设置成线性函数关系，本实例中f(x)＝0.8×dne，其中，dne为一次调频功率增量指，函数f(x)模块的输出接第一选择块；

节流触发信号和常数0均接第一选择块，第一选择块的输出接第一加法块，第一加法块接收第一选择块的输出和机组原凝泵变频器指令，第一加法块的输出作为凝泵变频器指令，进而完成调节控制作用。

其中，函数f(x)模块模块对接收到的输入信号，经过设定的函数关系式转换得到输出；

第一选择块使能端en端接收开关量信号，选择端in1和选择端in2接收模拟量信号，当使能端en为开关量1时，则输出端选择in2作为输出；当使能端en为开关量0时，则输出端选择in1作为输出。

第一加法块为输入端in1的数值加上输入端in2的数值；

当节流触发开关量信号为0时，此时第一选择模块输出为0，凝泵变频器指令保持不变，凝结水节流辅助调节系统不动作；

当节流触发开关量信号为1时，此时第一选择模块选着函数f(x)模块的输出作为第一选择模块的输出，此时凝泵变频器指令将在原指令的基础上叠加函数f(x)模块的输出，从而实现对一次调频的辅助调节。

本发明的有益效果是对于全周进汽汽轮机组，当阀门接近饱和区或者主蒸汽压力偏离设定值较大，无法满足电网对其一次调频的考核要求时，通过采用凝结水节流快速变负荷辅助调节手段，可以提升机组一次调频的控制品质。

如图3所示，其原因在于：送往机组协调控制系统的调频负荷指令不受机组变负荷速率限制，然而汽机调门受到锅炉侧大迟延大惯性的影响无法完全实现快速跟踪调频负荷指令，而锅炉侧为快速响应负荷一般采用过燃策略，因此在调节过程中机组负荷波动较大；而凝结水节流与机炉侧相比响应速度更快，其可以通过快速调节凝结水流量对节流蓄能利用进行精确控制，同时分解指令缓解了机炉侧控制的压力，从而获得更好的动态控制效果。