一种非协调方式下燃煤机组一次调频功能实现方法与流程

本发明涉及燃煤机组自动控制技术领域，尤其是一种非协调方式下燃煤机组一次调频功能实现方法。

背景技术：

机组一次调频功能是保证电网频率安全的重要手段，在电网出现故障、大量负荷缺额的情况下，机组通过一次调频功能快速增加出力，弥补电网功率失衡，抑制电网频率大幅下降，避免发生电网事故。常规的一次调频功能在协调控制系统基础上实现的，并且由deh(数字电液控制系统)和ccs(协调控制系)共同实现，deh侧一次调频回路将频差信号经转速不等率设计函数直接叠加在汽轮机调速汽门总阀位指令处，快速动作汽轮机高压调门；ccs侧一次调频回路的功率指令根据转速不等率设计指标进行调频功率定值补偿，保证功率调整到位。

近两年华东电网频繁发生特高压直流闭锁引发电网低频扰动事件，暴露出机组一次调频问题，威胁电网安全，根据有关部门要求100mw以上机组均具备一次调频功能。安徽电网以火电为主，目前大部分300mw以上燃煤机组均投入协调控制系统，具备完善的一次调频功能，仍有部分300mw以下机组由于锅炉侧掺烧大量混合煤气、煤泥、煤矸石，燃料成分复杂及波动大，机组负荷和主蒸汽压力均在手动方式运行，协调控制系统难以投入，不具备一次调频功能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种非协调方式下燃煤机组一次调频功能实现方法，能够解决现有技术的不足，确保机组运行安全稳定。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种非协调方式下燃煤机组一次调频功能实现方法，包括以下步骤：

a、机组在非协调方式下运行，deh侧采用一次调频控制逻辑i；在ccs侧汽轮机手操器输出叠加一次调频控制逻辑ii，由ccs和deh共同实现一次调频功能，同时使各种工况下一次调频正常投入与退出；

b、当机组并网信号、一次调频投入开关信号、频率信号非故障信号、汽机手操器非跟随且在手动方式信号同时具备时，机组一次调频处于投入状态，切换器i切换至y端，任一信号不具备时，一次调频退出，切换器i切换至n端；

c、汽轮机手操器具有手动状态、自动状态和跟随状态，手动状态时汽轮机手操器输出信号由人工设定，汽轮机由ccs侧手操器手动控制，自动状态时汽轮机手操器输出信号由汽机主控输出指令控制，汽轮机在ccs侧闭环控制；跟随状态时汽轮机手操器输出信号由deh流量反馈信号控制，跟随状态时汽轮机手操器输出信号由deh通过硬接线送至ccs，此时汽轮机在deh本地控制；

d、在一次调频投入状态下，当频率偏差超过死区时，通过一次调频函数折算出对应功率调整量，切换器i输出信号不为0，产生一次调频动作信号；同时通过切换器ii保存当前机组功率，通过叠加切换器i输出信号、限幅后形成功率指令，经pid控制、限幅、限速后产生ccs一次调频控制指令，与汽轮机手操器输出指令叠加形成叠加后的遥控指令，送至deh侧控制汽轮机调门；

e、当频率偏差进入死区时，一次调频函数折算出对应功率调整量为0，一次调频动作信号消失，切换器ii切换为实际功率信号，使pid设定值和测量值相等，同时产生pid跟踪开关量信号，使pid输出跟踪0值，在限速i作用下ccs一次调频控制指令逐渐恢复为0。

作为优选，当汽机手操器处于非跟随且在手动方式时，即汽轮机在ccs侧手操器手动控制时，允许一次调频投入。

作为优选，主蒸汽压力在正常范围时，切换器iii和切换器iv输出为其n端输入值，切换器iv输出为定值，作为pid控制块的下限；当主蒸汽压力高出设定值时产生开关量信号，将切换器iii和切换器iv的输出切换为y端输入值，切换器iii保存当前的pid输出值作为pid下限，pid输出闭锁减，防止高压调门继续关闭导致主蒸汽压力进一步升高。

作为优选，当汽轮机手操器在跟随状态时，即汽轮机在deh本地控制，此时使功能块限速i失效，即输出直接等于输入，保证ccs一次调频控制指令快速跟踪到0；

初始汽轮机手操器跟踪输入信号来源于deh流量反馈信号，手操器输出信号作为初始的遥控指令，汽轮机在手操器手动控制时，当两者偏差绝对值大于设定值时产生开关信号，送至deh侧将汽轮机切至deh本地控制方式，保证初始遥控指令信号传输故障时机组运行安全；

增加ccs一次调频控制逻辑后，遥控指令发生变化，为提高机组安全性，同样对变化后的遥控指令与deh流量反馈信号偏差绝对值进行判断，将deh流量反馈信号与ccs一次调频控制指令相减后作为汽轮机手操器跟踪输入信号，一方面，保证汽轮机手操器在跟随状态时，即汽轮机在deh本地控制时，变化后的遥控指令始终跟踪deh流量反馈信号，从而使汽轮机由deh本地控制切换至手操器手动控制过程中无扰动，另一方面利用原有的保护逻辑实现变化后的遥控指令与deh流量反馈信号偏差大于设定值时将汽轮机切除至deh本地控制，保证变化后的遥控指令传输故障时机组运行安全，减少逻辑修改。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明可以实现机组一次调频正常动作，满足电网需求，同时确保机组运行安全稳定。

附图说明

图1是本发明的控制逻辑图。

图2是试验机组75％额定工况下频率扰动阶跃量为0.067hz时的一次调频响应曲线。

图3是试验机组75％额定工况下频率扰动阶跃量为0.1hz时的一次调频响应曲线。

具体实施方式

参照图1，一种非协调方式下燃煤机组一次调频功能实现方法，其特征在于包括以下步骤：

a、机组在非协调方式下运行，deh侧采用一次调频控制逻辑i；在ccs侧汽轮机手操器输出叠加一次调频控制逻辑ii，由ccs和deh共同实现一次调频功能，同时使各种工况下一次调频正常投入与退出；

b、当机组并网信号、一次调频投入开关信号、频率信号非故障信号、汽机手操器非跟随且在手动方式信号同时具备时，机组一次调频处于投入状态，切换器i切换至y端，任一信号不具备时，一次调频退出，切换器i切换至n端；

c、汽轮机手操器具有手动状态、自动状态和跟随状态，手动状态时汽轮机手操器输出信号由人工设定，汽轮机由ccs侧手操器手动控制，自动状态时汽轮机手操器输出信号由汽机主控输出指令控制，汽轮机在ccs侧闭环控制；跟随状态时汽轮机手操器输出信号由deh流量反馈信号控制，跟随状态时汽轮机手操器输出信号由deh通过硬接线送至ccs，此时汽轮机在deh本地控制；

d、在一次调频投入状态下，当频率偏差超过死区时，通过一次调频函数折算出对应功率调整量，切换器i输出信号不为0，产生一次调频动作信号；同时通过切换器ii保存当前机组功率，通过叠加切换器i输出信号、限幅后形成功率指令，经pid控制、限幅、限速后产生ccs一次调频控制指令mwout，与汽轮机手操器输出指令叠加形成叠加后的遥控指令，送至deh侧控制汽轮机调门；

e、当频率偏差进入死区时，一次调频函数折算出对应功率调整量为0，一次调频动作信号消失，切换器ii切换为实际功率信号，使pid设定值和测量值相等，同时产生pid跟踪开关量信号，使pid输出跟踪0值，在限速i作用下ccs一次调频控制指令mwout逐渐恢复为0。

当汽机手操器处于非跟随且在手动方式时，即汽轮机在ccs侧手操器手动控制时，允许一次调频投入。

主蒸汽压力在正常范围时，切换器iii和切换器iv输出为其n端输入值，切换器iv输出为定值，作为pid控制块的下限；当主蒸汽压力高出设定值时产生开关量信号，将切换器iii和切换器iv的输出切换为y端输入值，切换器iii保存当前的pid输出值作为pid下限，pid输出闭锁减，防止高压调门继续关闭导致主蒸汽压力进一步升高。

当汽轮机手操器在跟随状态时，即汽轮机在deh本地控制，此时使功能块限速i失效，即输出直接等于输入，保证ccs一次调频控制指令mwout快速跟踪到0；

初始汽轮机手操器跟踪输入信号来源于deh流量反馈信号，手操器输出信号作为初始的遥控指令，汽轮机在手操器手动控制时，当两者偏差绝对值大于设定值时产生开关信号，送至deh侧将汽轮机切至deh本地控制方式，保证初始遥控指令信号传输故障时机组运行安全；

增加ccs一次调频控制逻辑后，遥控指令发生变化，为提高机组安全性，同样对变化后的遥控指令与deh流量反馈信号偏差绝对值进行判断，将deh流量反馈信号与ccs一次调频控制指令相减后作为汽轮机手操器跟踪输入信号，一方面，保证汽轮机手操器在跟随状态时，即汽轮机在deh本地控制时，变化后的遥控指令始终跟踪deh流量反馈信号，从而使汽轮机由deh本地控制切换至手操器手动控制过程中无扰动，另一方面利用原有的保护逻辑实现变化后的遥控指令与deh流量反馈信号偏差大于设定值时将汽轮机切除至deh本地控制，保证变化后的遥控指令传输故障时机组运行安全，减少逻辑修改。

本发明在安徽省某钢铁厂自备电厂某台机组进行了应用，机组为135mw亚临界机组，锅炉侧掺烧高炉、焦炉、转炉煤气，锅炉和汽机采用手动控制，不具备一次调频功能，应用本发明后机组在非协调运行方式下实现了一次调频功能，并开展了75％额定工况下频率扰动阶跃量为0.067hz、0.1hz的一次调频实验，实验结果表明机组一次调频性能满足有关规程要求，机组运行安全，实验曲线如图2、图3所示，图中纵坐标为百分数，各参数的实际值经过量程转换得到，横坐标为时间。

上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。