一次調頻系統邏輯優化方法

余闖常

(廣東粵電環保有限公司,廣州510630)

一次調頻系統邏輯優化方法

余闖常

(廣東粵電環保有限公司,廣州510630)

針對一臺125 MW機組一次調頻性能不能滿足電網要求的情況,通過對低轉速偏差和大轉速偏差的功率修正曲線分別設置的方式來提高調頻系統的動作效果,再對鍋爐燃燒控制系統進行適當改進,最終獲得較好的調頻效果。

火電機組；一次調頻；控制邏輯

電網頻率作為電力系統運行的一項非常重要的質量指標,關系到電網是否安全穩定運行。電網頻率可反映電網有功功率的供需平衡情況,電網負荷波動也相應導致電網頻率的波動,因此頻率調整和保證頻率穩定是電力系統運行的一項重要任務［1］。在電網用電負荷變化頻繁和難以準確預測的情況下,一次調頻能實現把頻率偏差控制在較小的范圍內。傳統低壓純液力調速系統改造為數字電液調速系統后,一次調頻常規設計邏輯在低轉速偏差時動作效果不明顯,筆者通過對系統控制邏輯的分析,找出其主要原因,并提出簡單有效的邏輯優化和參數設置方法,解決低轉速偏差時一次調頻動作效果不佳問題。

1 存在問題

某廠2臺125 MW機組于2000年投產,汽輪機調速系統為傳統低壓純液力系統,該類型液壓調節系統已逐步淘汰,相應的備品備件也已停產,而且掌握該類型調節系統設備維護、檢修的人員已很少,當設備出現故障時,處理困難,威脅機組安全運行。自從《廣東電網(統調)發電機組一次調頻運行管理規定》2009年實施以來,該廠機組不具備一次調頻功能,無法滿足機組一次調頻投入率及其調節性能等指標,因此在2011年對其進行了DEH系統改造,改造后的系統采用了XDC800型一體化控制系統。受限于機組原有系統設備性能、自動化程度等條件,改造后的一次調頻性能無法與全新系統一樣保持在高的水平,而且一次調頻邏輯也是按照常規新建機組系統設計,造成在低轉速偏差時一次調頻作用效果不明顯,未能達到改造的理想效果。

2 原因分析

一次調頻轉速-負荷修正量關系見圖1。

圖1 轉速偏差與負荷修正量的關系(原始值)

優化前DEH系統的一次調頻邏輯圖見圖2。

圖2 一次調頻邏輯圖(優化前)

圖2中轉速偏差與對應的一次調頻變化量之間的修正函數為F(x),其函數關系式設置見圖3。

圖3 轉速偏差-負荷變化量關系圖

由于電網頻率大部分時間是運行在頻率波動較小的情況下,最終反映在汽輪機轉速上也是大部分時間處于低轉速偏差的情況。通過圖2和圖3可知：作為單一函數在低轉速偏差時一次調頻動作效果也較弱,這也是該邏輯在實際運行中低轉速偏差時一次調頻量容易出現效果不明顯的原因。

3 解決方案

為了增加低轉速偏差時的一次調頻作用效果,將一次調頻量修正函數拆分為3個f(x)函數：大偏差函數、正小偏差函數、負小偏差函數。其中,大偏差函數不受速率限制；正小偏差函數在調頻量增加方向速率較大,回落方向速率較小；負小偏差函數在調頻量降低方向速率較大,恢復方向速率較小,邏輯修改見圖4方框中的部分。

圖4 一次調頻邏輯圖(優化后)

3個函數關系式設置見圖5。

圖5 轉速偏差-負荷變化率曲線圖

4 優化效果

經過優化后,在基本負荷100 MW時進行了DEH本地一次調頻性能試驗,分別模擬汽輪機轉速偏差為±3 r/min和±5 r/min在不同調節閥開度下的一次調頻測試。經過反復試驗,一次調頻響應速度、動作量基本滿足要求。具體試驗記錄見圖6。

圖6 DEH本地控制方式一次調頻投運記錄曲線

DCS一次調頻量修正邏輯見圖7。

圖7 DCS一次調頻量修正邏輯

由于該型機組設備性能相對較落后,在此基礎上進行DEH系統改造后協調控制無法投入,因此在一次調頻動作后,鍋爐側燃料量增減響應不夠及時,對一次調頻動作效果也產生不利影響。為了提高一次調頻響應能力,在DCS上對鍋爐給粉自動指令加入一次調頻量修正邏輯進一步優化,使鍋爐負荷能快速響應機組負荷的變化,確保一次調頻的動作效果。

5 結語

該優化邏輯不復雜,但經過優化后其動作響應效果非常明顯,如果機組能正常投入協調系統則效果會更好。雖然現在機組設計都是采用DEH系統并且一次調頻動作效果也較好,但通過這種簡單的優化也可進一步加強在低轉速偏差的動作效果。

［1］劉曉強,王西田.考慮主蒸汽壓力變化的機組一次調頻動態特性［J］.熱能動力工程,2008,23(2)：140-143.

Logic Optimization of a Primary Frequency Modulation System

Yu Chuangchang
(Guangdong Yudean Environmental Co.,Ltd.,Guangzhou 510630,China)

To improve the operation performance of primary frequency modulation system in a 125 MW unit,a method was proposed to respectively set the modified power curves under low-and high-frequency deviation conditions.It is concluded that better frequency modulation effect can be obtained only after the boiler combustion control system is appropriately retrofitted.

thermal power unit；primary frequency modulation；control logic

TM711

A

1671-086X(2015)03-0209-03

2014-09-22

余闖常(1977-),男,工程師,從事環保工程項目管理工作。

E-mail：yucc7@139.com