一种燃机气门调频快速响应控制方法与流程

本发明属于燃气轮机控制技术领域，尤其是一种燃机气门调频快速响应控制方法。

背景技术：

电网的频率是由发电功率与用户负荷大小决定，当发电功率大于用户负荷频率升高，反之频率降低。一次调频是指电网频率一旦偏离标准频率限值，电网中发电机组自动控制负荷增减，使电网频率维持稳定。随着电网容量的逐渐扩大，提高电网负荷变化时的频率响应能力，确保高质量的电力供应变得越来越重要。燃机气门是燃气轮机不断变化负荷的重要设备，它根据燃气轮机综合指令变化，不断调整阀门的开度，调整进入燃烧室的天然气流量。为了提高频率变化的相应速率，必须寻找一种控制调门的方法，来解决调频调峰响应滞后问题。燃气轮机一次调频功能由透平控制系统和dcs控制系统共同完成。其中透平控制系统出现频率偏差能够第一时间进行响应，而dcs控制系统可以保证频率偏差一直存在的情况下，保持负荷持续贡献。目前频率变化比较常见，而且变化幅值较小且短时间就恢复标准频率。dcs控制侧信号未传送至燃机控制系统，也就是燃气调门未动作时，频率已经恢复标准值，造成dcs指令频繁波动但未发挥真正的作用。燃机控制模式中，无论是手动方式还是预选方式下，具备一次调频动作能力，但是基本不满足电网对一次调频的技术要求，所以必须寻求一种方法，能够快速响应频率波动，积极发挥一次调频的重要作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供直接开关燃料的气门、有功功率将更加快速反应的一种燃机气门调频快速响应控制方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种燃机气门调频快速响应控制方法，其特征在于：在变动负荷回路中增加频率偏差模块，该频率偏差的函数值作为调整燃料指令fsr的输入量，所述函数值调整燃料指令fsr的输入量的过程包括以下步骤：

⑴获取频率偏差函数值；

⑵设置函数值的初始值为：

当输入x＝49.5，49.77，49.97，50，50.03，50.23，50.5；则输出函数值y＝8，8，0，0，0，-8，-8；

⑶进行频率波动试验，微调函数值y的数值：

如果负荷变化平均数值比一次调频规定的数值超出20％，则需要减少函数的输出y值，将8向6或者5.5方向进行减少，重复进行试验，如果超出部分回落至0-15％范围内，则函数比较合理；

如果负荷变化平均数值比一次调频规定的数值低95％，则需要加大函数的输出y值，将8向9或者10方向进行增加，重复进行试验，如果超出部分至0-15％范围内，则函数比较合理。

本发明的优点和有益效果是：

本发明中，针对燃料指令fsr进行优化，为了增加调频的响应快速性，在变动负荷回路中加入频率偏差模块，频率偏差模块的函数f(x)决定了燃料指令fsr的变化大小，函数f(x)可以适当调整，针对不同燃气轮机特性不同而试验确定。使用后，电网频率变化，频率变化信号将直接进入调门控制程序，最快速的调整燃气轮机发电负荷，调频功能兼顾温度控制，保证机组在安全基础上参与调峰，采用f(x)的形式，通过频率波动试验，可以调整输出参数，避免因频率波动造成负荷剧烈变化。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是现有技术的示意图。

具体实施方式

本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。

一种燃机气门调频快速响应控制方法，如图1所示，本发明的创新在于：在变动负荷回路中增加频率偏差模块，该频率偏差的函数值作为调整燃料指令fsr的输入量，所述函数值调整燃料指令fsr的输入量的过程包括以下步骤：

⑴获取频率偏差函数值；

⑵设置函数值的初始值为：

当输入x＝49.5，49.77，49.97，50，50.03，50.23，50.5；则输出函数值y＝8，8，0，0，0，-8，-8。初步设置的函数是按照技术规定计算出来的，50±0.03频率死区、频率变化最大50±0.23都是技术规定中的要求，而y值8的开度也是技术规定中的参数，本来程序中转换后最后输出也是这样的结果，因为快速性达不到目前的需求，所以另外加一个函数，使用开关燃气调门这种快速手段来实现调频的目的。

⑶进行频率波动试验，微调函数值y的数值。频率波动试验属于现有技术，就是按照一次调频试验导则的要求进行就可以，微调函数值就是将上述y值的8调整至7.5或者8.5，不断调整达到预期的效果。

如果负荷变化平均数值比一次调频规定的数值超出20％，则需要减少函数的输出y值，将8向6或者5.5方向进行减少，重复进行试验，如果超出部分回落至0-15％范围内，则函数比较合理。y值只有1个数，左边两个是正8，右边两个是-8，如果试验中修改，这四个数除了正负不变，其他都是一致的，举例说如果修改为7，则y的输出为7,7,0,0,0，-7，-7，以此类推。

重复进行试验，如果超出部分回落至0-15％范围内，则函数比较合理。合理的意思是：如果频率波动试验中，按照要求机组应该增加负荷10mw，试验后增加负荷在10至11.5mw(10*0.15＝1.5)之间，函数就是非常合理的，如果超出10mw的20％即10*20％＝2mw，即动作12mw，则需要将参数y回调至7，这样试验下去，就会得到最佳参数。

如果负荷变化平均数值比一次调频规定的数值低95％，则需要加大函数的输出y值，将8向9或者10方向进行增加，重复进行试验，如果超出部分至0-15％范围内，则函数比较合理。如果超出部分至0-15％范围内，则函数比较合理。合理的意思是：首次增加的步长建议为1，后续变化采取0.5即可，总的开度是100，如果增加过大，则造成机组负荷波动很剧烈，增加太小则造成试验周期很长，效果不好。

⑷上述调试函数步骤完成后，进入正式运行阶段，当频率有偏差时，按照调整后的函数进行调门动作，偏差为零时，函数回零。当原有技术需要增加负荷或者减少负荷正在运算的时候，快速调整在几秒钟之内完成负荷调整，当原来指令下达到调门开度调整的时候，发现快速调整已经完成了负荷调整，即节约了动作时间，又保证了调频效果。

本发明应用于燃气轮机控制系统当中，主要效果是当电网频率发生变化的时候，机组同时改变实发功率，增加程序之前，机组负荷也在发生改变，不过本发明的作用是，将这个变化将会更快，节约程序运算的一些时间，直接开关燃料的气门，有功功率将更加快速反应。

实施例

电网频率变化至50.1hz，表明电网用电负荷减少，发电负荷高于用电负荷，此时需要迅速减少机组有功功率，本发明应用机组从300mw降低至280mw，正常程序需要将频率偏差转化为函数，然后经过很多模块运算，最后反应在图中转速指令tnr中，然后在作用到燃料指令fsr当中，本发明就是检测到频率变化，直接增加或者减少燃料指令，正常负荷降低至280mw需要20秒，而本发明基本需要5秒钟就可以实现负荷变化至280mw，这样一次调频的快速性就很明显，减少相关一次调频考核。

本发明中，针对燃料指令fsr进行优化，为了增加调频的响应快速性，在变动负荷回路中加入频率偏差模块，频率偏差模块的函数f(x)决定了燃料指令fsr的变化大小，函数f(x)可以适当调整，针对不同燃气轮机特性不同而试验确定。使用后，电网频率变化，频率变化信号将直接进入调门控制程序，最快速的调整燃气轮机发电负荷，调频功能兼顾温度控制，保证机组在安全基础上参与调峰，采用f(x)的形式，通过频率波动试验，可以调整输出参数，避免因频率波动造成负荷剧烈变化。