中調(diào)滾動(dòng)負(fù)荷指令自動(dòng)控制系統(tǒng)在沾化電廠的應(yīng)用

劉金元,李永春，張運(yùn)澤，錢(qián)廣彥

（1.華能沾化熱電有限公司，山東 濱州 256800；2.山東里彥發(fā)電有限公司，山東 里彥 273517）

0 引言

沾化電廠3號(hào)、4號(hào)機(jī)組DCS系統(tǒng)為北京國(guó)電智深EDPF－2000型，該系統(tǒng)的操作員環(huán)境和部分的工程師環(huán)境是基于Windows NT Server內(nèi)核。組態(tài)總體效率低，且組態(tài)占用DPU內(nèi)核空間較大，調(diào)試及修改困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的負(fù)荷目標(biāo)“負(fù)荷曲線設(shè)定”法，實(shí)際負(fù)荷出力常超出調(diào)度中心給定的日計(jì)劃出力曲線。運(yùn)行值班員需時(shí)刻監(jiān)視調(diào)度中心通過(guò)WEB發(fā)布的實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度指令，獲取到每臺(tái)機(jī)組的實(shí)時(shí)調(diào)度值，手動(dòng)操作不斷改變機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)荷目標(biāo)值，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)再根據(jù)逐次設(shè)定的目標(biāo)值，自動(dòng)調(diào)節(jié)閉環(huán)控制。山東電網(wǎng)要求各機(jī)組出力必須在下達(dá)的計(jì)劃出力線的±2%包絡(luò)線之內(nèi)，常規(guī)系統(tǒng)無(wú)法滿足負(fù)荷曲線越限考核和日電量偏差考核（±0.5%）要求。

為適應(yīng)調(diào)度中心日計(jì)劃調(diào)度以每15 min或更短時(shí)間一次修正發(fā)電負(fù)荷指令的要求，采用LN－RGC實(shí)時(shí)調(diào)度控制器，從電力調(diào)度中心通過(guò)WEB發(fā)布的滾動(dòng)負(fù)荷指令中，自動(dòng)獲取到每臺(tái)機(jī)組的實(shí)時(shí)調(diào)度指令值和下一時(shí)刻預(yù)測(cè)調(diào)度指令值，并送出兩個(gè)4～20 mA信號(hào)，以硬接線方式傳送到各機(jī)組的DCS。機(jī)組DCS根據(jù)下發(fā)的實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)值和下一時(shí)刻預(yù)測(cè)調(diào)度值，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度的閉環(huán)控制。

1 LN－RGC實(shí)時(shí)調(diào)度控制器

LN－RGC實(shí)時(shí)調(diào)度控制器主要分為滾動(dòng)負(fù)荷指令獲取、負(fù)荷指令可靠性分析、負(fù)荷指令RGC 4～20 mA信號(hào)輸出三大部分，見(jiàn)圖1。

采用WEB客戶端軟件（GetWeb）實(shí)時(shí)從WEB服務(wù)器獲取各個(gè)機(jī)組滾動(dòng)負(fù)荷指令及其它網(wǎng)上相關(guān)信息，包括調(diào)度網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器時(shí)間，接入到LN－RGC實(shí)時(shí)調(diào)度控制器中，如果無(wú)法獲得指令，或時(shí)間停止時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)使得下發(fā)指令輸出默認(rèn)值。

LN－RGC實(shí)時(shí)調(diào)度控制器接收到負(fù)荷指令后，進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性、通信狀態(tài)等可靠性分析和優(yōu)化處理，發(fā)送到模擬量輸出（AO）模塊，如不能通過(guò)可靠性分析，則通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出（DO）模塊報(bào)警，通知DCS切換到異常處理模式。

LN－RGC采用帶隔離功能的模擬量輸出模塊接收控制器的指令輸出兩路4～20 mA信號(hào)至每臺(tái)機(jī)組DCS，DO輸出模塊通過(guò)一個(gè)常閉接點(diǎn)的繼電器檢測(cè)系統(tǒng)電源是否故障，模擬量輸出信號(hào)精度達(dá)到0.05%。

LN－RGC實(shí)時(shí)調(diào)度控制器基于LN2000 DCS設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，具有LN2000 DCS的全部功能，包括豐富的控制邏輯、簡(jiǎn)潔的操作界面、歷史數(shù)據(jù)查詢、實(shí)時(shí)歷史趨勢(shì)顯示和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等，常用技術(shù)參數(shù)可以在運(yùn)行過(guò)程中逐漸修正和修改，包括時(shí)間補(bǔ)償參數(shù)和輸出時(shí)間設(shè)置，零點(diǎn)負(fù)荷處理、負(fù)荷變化速率保護(hù)等。

2DCS系統(tǒng)RGC邏輯控制

由于沾化電廠地處電網(wǎng)末梢、機(jī)組容量較小，AGC功能暫不具備投入條件，采用計(jì)劃調(diào)度模式。RGC系統(tǒng)是基于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，是CCS控制系統(tǒng)的一個(gè)分支，其組態(tài)見(jiàn)圖2。

在CCS控制系統(tǒng)中引入RGC指令，利用原有的CCS控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)回路，節(jié)省運(yùn)行值班員手動(dòng)輸入，避免人為計(jì)算及輸入數(shù)值誤差和時(shí)間差等，使控制指令及時(shí)到位、準(zhǔn)確。控制實(shí)際負(fù)荷與調(diào)度指令最大偏差在±6 MW范圍內(nèi)，否則切為手動(dòng)調(diào)整。要想適應(yīng)調(diào)度中心日計(jì)劃調(diào)度以每15 min或更短時(shí)間一次修正發(fā)電負(fù)荷指令的要求，機(jī)組必須提高控制指令變化的靈活性、準(zhǔn)確性，且必須有一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行工況，選擇80 MW負(fù)荷為切入點(diǎn)，運(yùn)行人員先投入?yún)f(xié)調(diào)控制，然后通過(guò)機(jī)組負(fù)荷管理中心左下方投入RGC和切除RGC按鈕，投入或切除RGC系統(tǒng)運(yùn)行。RGC系統(tǒng)投入前，RGC控制回路輸出指令自動(dòng)跟蹤實(shí)際負(fù)荷，當(dāng)RGC系統(tǒng)投入后將自動(dòng)切換為（RGC＋RGC偏置）的綜合值，使得RGC投入及切除實(shí)現(xiàn)無(wú)擾控制。但RGC投運(yùn)瞬間由于省調(diào)發(fā)布的實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度指令滾動(dòng)變化或?qū)嶋H負(fù)荷發(fā)生輕微的波動(dòng)，可能造成投入瞬間目標(biāo)負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷存在微量偏差，此時(shí)DCS組態(tài)內(nèi)RGC邏輯自動(dòng)計(jì)算并轉(zhuǎn)換為偏置量顯示出來(lái)，并為運(yùn)行值班員提供兩個(gè)手動(dòng)調(diào)整偏置增、減按鈕來(lái)最終消除（偏差最大幅度為5 MW）。正常運(yùn)行中值班員還可通過(guò)改變偏置量控制機(jī)組負(fù)荷壓上限或下限運(yùn)行。

圖2 DCS組態(tài)原理圖

圖3 負(fù)荷控制界面

因RGC回路為CCS自動(dòng)組態(tài)的一個(gè)分支，所以CCS切除時(shí)一定會(huì)切除RGC回路，另外LN－RGC實(shí)時(shí)調(diào)度控制器與電力調(diào)度中心WEB網(wǎng)絡(luò)通訊故障、RGC指令品質(zhì)壞、RGC指令與機(jī)組實(shí)時(shí)負(fù)荷偏差大（±6MW）時(shí)均將使RGC回路切位手動(dòng)操作。負(fù)荷控制界面如圖3所示。

3 RGC投運(yùn)前后效果對(duì)比

RGC投運(yùn)前（2011年10月25日）機(jī)組實(shí)際出力與滾動(dòng)計(jì)劃曲線圖（見(jiàn)圖4）可以清晰地看到實(shí)際出力線多次偏離調(diào)度下發(fā)的滾動(dòng)計(jì)劃曲線，偏離次數(shù)較多、持續(xù)時(shí)間短較長(zhǎng)、偏離幅度加大。調(diào)度中心下發(fā)的沾化電廠前一天的曲線考核通知見(jiàn)圖5。

從RGC投運(yùn)后機(jī)組實(shí)際出力與滾動(dòng)計(jì)劃曲線圖（見(jiàn)圖6）可以清晰地看到實(shí)際出力線基本與調(diào)度滾動(dòng)計(jì)劃曲線重合，個(gè)別時(shí)間實(shí)際出力線出現(xiàn)突出，但偏離次數(shù)較少、偏離幅度較小、持續(xù)時(shí)間段較短。

圖5 調(diào)度中心下發(fā)的沾化電廠前一天的曲線考核通知

圖4 RGC投運(yùn)前機(jī)組實(shí)際出力與滾動(dòng)計(jì)劃曲線圖

圖6 RGC投運(yùn)后機(jī)組實(shí)際出力與滾動(dòng)計(jì)劃曲線圖

圖7 RGC投運(yùn)后調(diào)度下發(fā)的沾化電廠前一天的曲線考核通知

從RGC系統(tǒng)投運(yùn)前、后機(jī)組負(fù)荷跟蹤情況及調(diào)度考核通知上可以明顯的對(duì)比出，每天機(jī)組負(fù)荷越限次數(shù)明顯減少，越限幅度大幅降低。因調(diào)度考核以每5 min為一個(gè)時(shí)段，全天288個(gè)時(shí)段。電力調(diào)度機(jī)構(gòu)EMS系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集發(fā)電機(jī)出口電力，要求機(jī)組出力必須在下達(dá)的計(jì)劃出力線的±2%包絡(luò)線之內(nèi)，電量偏差必須在計(jì)劃電量的±0.5%幅度內(nèi)。為此我廠增加機(jī)組實(shí)時(shí)負(fù)荷與RGC指令偏差超出RGC指令±0.5%達(dá)2 min時(shí)，操作員站CRT畫(huà)面發(fā)“負(fù)荷越限±0.5%”聲光報(bào)警信號(hào)，及時(shí)提醒運(yùn)行值班員人為干預(yù)，防止長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷越限現(xiàn)象發(fā)生。通過(guò)投運(yùn)前、后調(diào)度中心每天的考核通知書(shū)中考核時(shí)長(zhǎng)及次數(shù)對(duì)比，效果顯而易見(jiàn)。

由于每臺(tái)機(jī)組均存在變負(fù)荷遲緩性，特別是當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大幅變化時(shí)，從燃料、風(fēng)量、給水量等的增減，到鍋爐熱量、蒸發(fā)量、負(fù)荷變化量的改變，需要一個(gè)遲延過(guò)程，但值班員若能及時(shí)預(yù)知并及時(shí)調(diào)整機(jī)組運(yùn)行工況，可以大大減緩機(jī)組變負(fù)荷的遲緩性，所以我廠增加RGC實(shí)時(shí)調(diào)度值和15 min后預(yù)測(cè)調(diào)度值相差大于5 MW時(shí)，操作員站CRT畫(huà)面發(fā)“RGC指令／15 min指令偏差＞5 WM”負(fù)荷變化過(guò)快報(bào)警，提醒監(jiān)盤(pán)員來(lái)及時(shí)調(diào)整，預(yù)先干預(yù)縮短遲緩時(shí)間。

4 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的日前發(fā)電調(diào)度計(jì)劃相比，日內(nèi)滾動(dòng)發(fā)電調(diào)度計(jì)劃在科學(xué)化、精細(xì)化、規(guī)范化和高效管理方面得到了質(zhì)的提高，實(shí)現(xiàn)了有功調(diào)度的實(shí)時(shí)智能分析優(yōu)化，有利于電網(wǎng)AGC的精確控制，顯著提高了電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)整質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)各機(jī)組發(fā)電計(jì)劃完成進(jìn)度的統(tǒng)一閉環(huán)管理。