火电机组小转差扰动下的一次调频系统及方法与流程

1.本发明涉及火电机组一次调频技术领域，是一种火电机组小转差扰动下的一次调频系统及方法。


背景技术：

2.新能源并网离不开逆变器等电力电子产品，逆变器广泛应用正弦脉宽调节(spwm)机理，逆变器采用高速半导体开关器件可以加快逆变器的动态响应速度，减小逆变器的体积。由于逆变器存在电感和电容元件，开关器件和电路布线也才存在着杂散电感和杂散电容，dv/dt通过电容产生脉冲电流，di/dt通过电感产生脉冲电压。所以，采用高速半导体开关元件的逆变器在负载段存在dv/dt和di/dt的高频谐波分量。
3.火电机组的汽轮机是一个大的转动惯量，大的转动惯量具有消纳电网谐波的作用，同时大的转动惯量也具有滤波的作用。转动惯量消纳逆变器高频谐波分量反应在机组转速上，机组转速呈现的是一条不规律扰动且不光滑的曲线，在机组一次调频临界范围内尤为明显。如图1所示，图1中的曲线1和曲线2是新疆天电奇台1号机组转速趋势线，在调频临界范围内是一条不规律扰动且不光滑的曲线。
4.众所周知，电网频率是有调节死区的。电网频率在50
±
0.03hz范围内，并网发电机组的一次调频功能是不作用的。电网频率超出50
±
0.03hz这个区域，并网发电机组的一次调频功能是起作用的。当电网频率在50
±
0.03hz这个临界点上时，不规律扰动的机组转速使得机组一次调频功能频繁快速动作。这种现象在机组阀门流量特性差处就会引发电网低频振荡事件，严重威胁着电网的安全稳定运行。如图2所示，图2是新疆天电奇台1号机组小转差扰动诱发的低频振荡事件的趋势图。
5.当电网频率在50
±
0.03hz这个临界点上时，机组的一次调频功能跟踪不规律扰动的机组转速，使得机组调门来回频繁调节。当小转差信号向上扰动时，机组负荷跟随小转差信号向上扰动。机组一次调频调节是需要响应时间的，机组一次调频调节滞后于机组转速的变化。调频负荷开始向上启动时，此时机组转速方向发生变化，开始向下扰动，而调频负荷还在向上扰动，此时机组一次调频功能显示出机组正在反调节。这样的反调节不仅不能稳定电网频率，更会对电网产生错误的扰动，加剧小转差不规律扰动幅度，严重就会引起电网低频振荡。而且机组一次调频的积分电量不合格，甚至会出现负值的现象，一次调频不合格受电网调度严重考核，机组经济性受到损失。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种火电机组小转差扰动下的一次调频系统及方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决机组反调节时不能稳定电网频率，会对电网产生错误的扰动，加剧小转差不规律扰动幅度，引起电网低频振荡的问题。
7.本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种火电机组小转差扰动下的一次调频系统，包括：
8.第一信号输入处理模块，用于将机组转速转换成转差，为协调控制系统ccs一次调频提供输入信号；
9.第二信号输入处理模块，用于将机组转速转换成转差，为数字电液控制系统deh一次调频提供输入信号；
10.ccs一次调频模块，用于接收一次调频输入信号，对协调控制系统ccs进行一次调频；
11.deh一次调频模块，用于接收一次调频输入信号，对数字电液控制系统deh进行一次调频；
12.第一触发选择模块，串联设置在第一信号输入处理模块和ccs一次调频模块之间，用于将小转差不规律扰动信号优化处理后再接入ccs一次调频模块；
13.第二触发选择模块，串联设置在第二信号输入处理模块和deh一次调频模块之间，用于将小转差不规律扰动信号优化处理后再接入deh一次调频模块。
14.下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
15.上述第一触发选择模块和第二触发选择模块均可包括第一触发器rs1和第二触发器rs2，用于为小转差不规律扰动信号的优化处理提供触发信号；当机组转速信号大于a且小于b时，触发第一触发器rs1，得到第一选择值g；当机组转速信号小于c且大于d时，触发第二触发器rs2，得到第二选择值h；当机组转速信号小于e且大于f时，得到复位信号复位第一触发器rs1和第二触发器rs2。
16.上述a＝3002.0r/min，b＝3003.3r/min，c＝2998.0r/min，d＝2996.7r/min，e＝3001.85r/min，f＝2998.15r/min，g＝-2.65，h＝2.65。
17.本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：
18.一种火电机组小转差扰动下的一次调频方法，包括以下步骤：将机组转速转换成转差，为协调控制系统ccs一次调频提供输入信号；将机组转速转换成转差，为数字电液控制系统deh一次调频提供输入信号；接收一次调频输入信号，对协调控制系统ccs进行一次调频；接收一次调频输入信号，对数字电液控制系统deh进行一次调频；将小转差不规律扰动信号优化处理后再接入ccs一次调频模块和deh一次调频模块。
19.下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
20.上述将小转差不规律扰动信号进行优化处理时，可包括以下步骤：根据触发信号是否发生确定将选择值或者机组转差输入到机组调频逻辑进行计算；当触发信号发生时，将选择值输入到机组调频逻辑进行计算；当触发信号不发生时，将机组转差输入到一次调频逻辑进行计算。
21.上述选择值的确定包括以下步骤：当机组转速信号大于a且小于b时，触发第一触发器rs1，第一触发信号发生时，可得到第一选择值g；当机组转速信号小于c且大于d时，触发第二触发器rs2，可得到第二选择值h。
22.当a＝3002.0r/min，b＝3003.3r/min时，g＝-2.65；当c＝2998.0r/min，d＝2996.7r/min时，h＝2.65。
23.上述选择值的确定还包括以下步骤：当机组转速信号小于e且大于f时，可得到复位信号复位第一触发器rs1和第二触发器rs2。
24.上述e＝3001.85r/min，f＝2998.15r/min。
25.本发明对火电机组小转差不规律扰动信号进行优化处理，使得火电机组在小转差扰动下进行一次调频。本发明将机组小转差扰动信号优化处理成一个定值，在小转差扰动信号范围外机组正常的进行一次调频功能计算。小转差不规律扰动信号的优化处理不仅能快速起到稳定电网频率的作用，同时一次调频作用不会对电网产生其它的扰动，不会加剧小转差的不规律扰动，不会造成机组一次调频的反调节，使火电机组一次调频合格率能够满足调度考核要求。
附图说明
26.附图1为新疆天电奇台1号机组的转速趋势图。
27.附图2为新疆天电奇台1号机组低频振荡事件的趋势图。
28.附图3为本发明实施例的小转差不规律扰动信号的优化处理方法逻辑图。
29.附图4为本发明实施例的小转差不规律扰动信号优化处理后的逻辑接入方法示意图。
具体实施方式
30.本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
31.在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
32.下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
33.实施例1：如附图1、2、3、4所示，本发明实施例在分析新疆电网频率时发现，新疆电网频率在50
±
0.03hz这个调频临界点附近的不规律扰动范围是50.0308hz至50.055hz和49.945hz至49.9692hz，反映到机组转速上不规律扰动范围是3001.85r/min至3003.3r/min和2996.7r/min至2998.15r/min，定值3000减去机组实际转速就是调频转差x，小转差x不规律扰动范围是1.85r/min至3.3r/min和-1.85r/min至-3.3r/min，调频负荷y＝f(x)。
34.当机组转速在调频临界点附近进行小转差不规律扰动时，此小转差可以默认成一个定值。当机组小转差不规律振荡范围在1.85r/min至3.3r/min时，默认机组小转差值为2.65r/min，就是取调频临界点2r/min和小转差不规律扰动范围上限3.3r/min的中间值。当机组不规律扰动范围在-1.85r/min至-3.3r/min时，默认机组小转差值为-2.65r/min，就是取调频临界点-2r/min和小转差不规律扰动范围下限-3.3r/min的中间值。
35.机组小转差x不规律扰动范围为正值时，机组一次调频积分电量和机组默认小转差值为2.65r/min的积分电量是相等的，如以下公式(1)所示：
[0036][0037]
机组小转差x不规律扰动范围为负值时，机组一次调频积分电量和机组默认小转差值为-2.65r/min的积分电量是相等的，如以下公式(2)所示：
[0038]
[0039]
机组小转差不规律扰动时，将小转差默认成一个定值转差，这样的信号优化处理不仅能快速起到稳定电网频率的作用，同时一次调频作用不会对电网产生别的扰动，不会加剧小转差的不规律扰动，不会造成机组一次调频的反调节。并且一次调频积分电量在理论上是相等的，实际效果是机组积分电量满足电网的要求，机组一次调频合格率满足电网要求。
[0040]
将以上理论设计成机组一次调频逻辑如图3所示，图3为本发明实施例的小转差不规律扰动信号的优化处理方法逻辑图。小转差不规律扰动信号优化处理后需要接入机组一次调频逻辑，接入方法如图4所示，图4为本发明专利小转差不规律扰动信号优化处理后的逻辑接入方法示意图。基于上述分析，本发明实施例设计了一种火电机组小转差扰动下的一次调频系统，包括：第一信号输入处理模块，用于将机组转速转换成转差，为协调控制系统ccs一次调频提供输入信号；第二信号输入处理模块，用于将机组转速转换成转差，为数字电液控制系统deh一次调频提供输入信号；ccs一次调频模块，用于接收一次调频输入信号，对协调控制系统ccs进行一次调频；deh一次调频模块，用于接收一次调频输入信号，对数字电液控制系统deh进行一次调频；第一触发选择模块，串联设置在第一信号输入处理模块和ccs一次调频模块之间，用于将小转差不规律扰动信号优化处理后再接入ccs一次调频模块；第二触发选择模块，串联设置在第二信号输入处理模块和deh一次调频模块之间，用于将小转差不规律扰动信号优化处理后再接入deh一次调频模块。
[0041]
在本发明实施例中，第一触发选择模块和第二触发选择模块均包括第一触发器rs1和第二触发器rs2，用于为小转差不规律扰动信号的优化处理提供触发信号；当机组转速信号大于a且小于b时，触发第一触发器rs1，第一触发信号发生时，得到第一选择值g；当机组转速信号小于c且大于d时，触发第二触发器rs2，得到第二选择值h；当机组转速信号小于e且大于f时，得到复位信号复位第一触发器rs1和第二触发器rs2。其中，a＝3002.0r/min，b＝3003.3r/min，c＝2998.0r/min，d＝2996.7r/min，e＝3001.85r/min，f＝2998.15r/min，g＝-2.65，h＝2.65。第一触发信号或第二触发信号得到触发信号，第一选择值加上第二选择值得到优化值。
[0042]
本发明实施例对火电机组小转差不规律扰动信号进行优化处理，使得火电机组在小转差扰动下进行一次调频。本发明实施例将机组小转差扰动信号优化处理成一个定值，在小转差扰动信号范围外机组正常的进行一次调频功能计算。小转差不规律扰动信号的优化处理不仅能快速起到稳定电网频率的作用，同时一次调频作用不会对电网产生其它的扰动，不会加剧小转差的不规律扰动，不会造成机组一次调频的反调节，使火电机组一次调频合格率能够满足调度考核要求。
[0043]
实施例2：如附图1、2、3、4所示，本发明实施例公开了一种火电机组小转差扰动下的一次调频方法，包括以下步骤：将机组转速转换成转差，为协调控制系统ccs一次调频提供输入信号；将机组转速转换成转差，为数字电液控制系统deh一次调频提供输入信号；接收一次调频输入信号，对协调控制系统ccs进行一次调频；接收一次调频输入信号，对数字电液控制系统deh进行一次调频；将小转差不规律扰动信号优化处理后再接入ccs一次调频模块，将小转差不规律扰动信号优化处理后再接入deh一次调频模块。
[0044]
在本发明实施例中，将小转差不规律扰动信号进行优化处理时，包括以下步骤：根据触发信号是否发生确定将选择值或者机组转差输入到机组调频逻辑进行计算；当触发信
号发生时，将选择值输入到机组调频逻辑进行计算；当触发信号不发生时，将机组转差输入到一次调频逻辑进行计算。
[0045]
在本发明实施例中，选择值的确定包括以下步骤：当机组转速信号大于a且小于b时，触发第一触发器rs1，第一触发信号发生时，得到第一选择值g；当机组转速信号小于c且大于d时，触发第二触发器rs2，得到第二选择值h。在本发明实施例中，当a＝3002.0r/min，b＝3003.3r/min时，g＝-2.65；当c＝2998.0r/min，d＝2996.7r/min时，h＝2.65。
[0046]
在本发明实施例中，选择值的确定还包括以下步骤：当机组转速信号小于e且大于f时，得到复位信号复位第一触发器rs1和第二触发器rs2。其中，e＝3001.85r/min，f＝2998.15r/min。
[0047]
本发明实施例对火电机组小转差不规律扰动信号进行优化处理，使得火电机组在小转差扰动下进行一次调频。本发明实施例将机组小转差扰动信号优化处理成一个定值，在小转差扰动信号范围外机组正常的进行一次调频功能计算。小转差不规律扰动信号的优化处理不仅能快速起到稳定电网频率的作用，同时一次调频作用不会对电网产生其它的扰动，不会加剧小转差的不规律扰动，不会造成机组一次调频的反调节，使火电机组一次调频合格率能够满足调度考核要求。
[0048]
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。