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火电厂XXX机组一次调频控制优化设计及应用.docx

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资源描述

1、 火电厂XXX机组一次调频控制优化设计及应用摘 要 针对以上存在的问题,本文以某厂300MW火力发电机组一次调频系统为原型,首先阐述了火力发电机组一次调频相关基础理论和技术,继而建立火力发电机组一次调频控制模型,研究分析了影响一次调频性能的各种因素,在此基础上综合分析了目前国内火力发电厂各种一次调频方案,提出了DEH+DCS一次调频方式。最后,在大量运行数据分析支持下,对一次调频系统进行以下优化设计:采用DEH+CCS一次调频方式;取消一次调频人为切投按钮;DEH 在转速控制方式或主汽压力控制方式时一次调频不投入关键词: 一次调频、CCS+DEH、PID、优化设计、扰动试验 Abstract

2、Thermal power generating units of primary frequency modulation function can decrease rapidly due to various reasons caused by the frequency fluctuation of power system, improve power system anti-interference ability and the quality of electric energy, improve power can quality and safety operation l

3、evel plays a pivotal role in. In order to ensure the safe and stable operation of power grid and thermal power generating units, the relevant provisions of the electric power industry requirements of power grid in grid a FM, and the primary frequency modulation function is perfect as the important c

4、ontent of the unit safety evaluation.At present, a FM system in domestic thermal power generating units mainly has the following problems:primary frequency action, the control system can not be stable, large disturbance on the combustion system and main steam pressure, affect the safe operation of a

5、 business unit, FM investment enthusiasm is not high;primary frequency action will produce a large number of unqualified power, affecting the unit production efficiency;the set of primary frequency modulation system with artificial cut - throw button can not meet the requirements of the power grid o

6、n primary frequency regulation; a slow frequency modulation action is slow, the index does not meet the requirements of the power grid; In view of the existence of the above problems, this paper in a 300 MW thermal power generating units, a FM system as the prototype. Firstly, the paper introduces t

7、he thermal power generating units, a FM related basic theory and technology, then set up thermal power unit primary frequency control model, research and analysis of the effect of a frequency modulation of the various factors, on the basis of comprehensive analysis of the current domestic coal-fired

8、 power plants is a frequency modulation scheme. DEH+DCS primary frequency modulation mode is presented. Finally, under the support of a large number of operational data analysis, the following optimization design of primary frequency modulation system is carried out: using DEH+CCS primary frequency

9、modulation mode;to cancel a frequency modulation of the human cut to vote button, set the automatic cutting;DEH in the speed control mode or the main steam pressure control mode, to avoid affecting the stability of unit operation, a frequency input; automatically limit the primary frequency, load, l

10、oad exceeds the set range of a FM release, reduce the consumption of qualified; the adjustment of primary frequency control system logic block execution order, the primary frequency of fast action, stable operation parameter;to adjust the PID parameter of the control system, the unit PID quick adjus

11、tment, stable and accurate; Finally, on this basis, the optimization of primary frequency control system were to 180MW load near several representative disturbance test points of test and comprehensive analysis of the test data that optimized DEH+CCS primary frequency modulation scheme is safe and m

12、eets the requirements of unit primary frequency modulation function for power.Keywords:Primary frequency modulation, CCS+DEH, PID, optimization design, disturbance test 目录1 绪论11.1研究意义与背景11.2 国内外研究现状11.3 本文研究目的和研究内容31.3.1 研究目的31.3.2 研究内容31.4 本章小结42 火力发电机组一次调频原理52.1 电网中负荷的功率频率特性52.2 发电机组的功率频率特性62.3 一次

13、调频特性曲线82.4 一次调频基本指标92.4.1 转速不等率92.4.2功率补偿量92.4.3 迟缓率102.4.4调频死区102.4.5 响应滞后时间102.4.6 稳定时间102.5 一次调频技术要求102.6 本章小结113 火力发电厂一次调频系统组成123.1 一次调频系统简介123.2 信号采集环节133.3 逻辑控制环节133.3.1 DCS协调控制系统侧一次调频功能实现方式133.3.2 DEH侧一次调频功能实现方式133.3.3一次调频函数发生器F(X)参数设置133.3.4 PID控制器153.4 执行系统环节163.4.1 VP卡163.4.2电液伺服阀173.4.3 线

14、性位移传感器(LVDT)183.4.4 油动机193.4.5 EH供油系统203.5 DEH阀门管理程序203.5.1汽轮机阀门控制种类203.5.2阀门控制的功能213.5.3阀门控制新策略213.6 本章小结234 一次调频方案对比分析264.1 DEH一次调频方案264.1.1方案A264.1.2.方案B274.2 DCS侧一次调频方案284.2.1.方案A284.2.2. 方案B284.3 一次调频运行方式294.4 本章小结305 300MW机组一次调频优化315.1 300MW机组一次调频原理图315.2 300MW机组一次调频系统优化325.3 本章小结376 一次调频系统试验及

15、结论376.1 试验目的376.2 300MW机组一次调频技术指标376.3 技术标准和规程规范376.4 试验条件386.4.1现场环境条件386.4.2 试验对象条件386.5 安全管理措施386.5.1对危险点(源)的辨识和预控386.5.2 安全措施396.6 试验仪器及人员分工406.6.1试验仪器406.6.2 人员分工406.7 试验方案406.7.1负荷工况的选择406.7.2 扰动量的选择406.7.3 数据采集406.8一次调频现场试验步骤416.9 试验分析416.9.1第一次扰动试验(频差阶跃+0.07Hz)416.9.2 第二次扰动试验(网频阶跃+0.1HZ)436.

16、9.3 第三次扰动试验(网频阶跃-0.07HZ)446.9.4 第四次扰动试验(网频阶跃-0.1HZ)456.10 试验结论46致 谢47参考文献48 1 绪论1.1研究意义与背景进入21世纪以来,国内经济飞速发展,尤其是电力负荷增长速度更快,从而导致非线性和冲击性负荷也在继续增长,这些扰动负荷对整个电网的供电品质也产生了严重的影响,与此同时,由于现代高度自动化和智能化的工业越来愈多,其用电设备也对供电质量提出了更高的要求,在现代电力系统中,其运行的特征也赋予了电能质量新的内涵及意义。整个电力系统频率、电力系统谐波、电力系统电压、电力系统三相平衡以及电压波动与闪变是业已制定的五项电能质量国家标

17、准。在整个电力系统运行以及工业生产过程,这对电能质量的要求也在不断的扩大和深化,不断提高电能的质量已成为确保供、用电系统安全运行的一项最为基本的要求。对于发电厂而言,获得优质供电也与企业自身不断提高竞争力以及电力市场占有率有着密不可分的关系,同时涉及到了发电企业自身的生存与发展。其中,频率作为电能质量最重要的控制指标之一,对电网机组实施一次调频也是发电厂确保供电质量的一项重要手段,电网的外界负荷变化也会导致电网自身频率发生改变,发电厂按照电网频率变化利用汽轮机调节阀改变机组的进汽流量实现变机组负荷的改变,以使其能够在一定程度上满足电网负荷的需要1。在当前的很多火力发电机组中,采用的一次调频功能

18、的作用会在很大程度上保证电能质量,以确保整个电力系统的安全运行水平。为了更好的确保电力系统的稳定运行,需快速找到引起电力系统不稳定的因素,以更好的提高电力系统运行的稳定性。并将一次调频作为发电机组考核的重要指标,直接影响火力发电机组经济效益。1.2 国内外研究现状目前,在我国的电网系统中,火力发电系统机组的发电容量已由开始的300MW升级转变为600和1000MW等大容量系统。电力系统中的各项运行参数对于其监控能力要求也变得比较高,这对整个电路系统的智能控制水平的要求也变得非常重要。一方面,由于电力系统的不断发展,系统本身对于计算机技术的依赖性也变的越来越强。发展最为可靠的DCS系统,所采用的

19、热工控制方法以及复杂的控制方案都已经为电力系统的稳定运行提供了一定的基础。与此同时,在电力系统中,设计了一种信息设计理论对于发展的大面积电网,已形成一个非常重要的过程,发电机组的本身的协调能力对整个机组控制功能也变得越来越重要。另外,随着当前发电技术的进步,越来越多的火力发电单元自身的装机容量也变得非常的强大,且对整个电力系统中存在的冲击性负荷要求变得也越来越高,越来越多的企业用电设备对输电稳定性的要求也变得较高。与此同时,火力发电系统中的单机组用负荷对整个电网本身所产生的冲击也是非常的大,同时我国大电网建设要求的提出,需要将国内许多条电网进行合并,这样的方案改进,对于对各地方电网的电力系统频

20、率提出了更高的要求,在电力系统中采用一次调频功能可以使发电机组在整个电网系统本身存在一定的问题时,能够充分的利用系统中的锅炉蓄热进而快速反应,改变系统的不稳定性,以在一定程度上弥补电力系统中的负荷,起到稳定电网频率的作用2。电网频率稳定性主要是由一次调频功能对其进行改善的。由于大型智能电网的不断发展,也给国内的很多区域电网以及更多的并网运行机组提出了一个很高的要求。进而在一定程度上降低发电机组对于整个电网所造成的冲击。在机组进行调频时,机组调速系统主要功能是实现一次调频。工程师按照整个发电机组的设计性能对各项动作参数进行不断的调整。以确保整个电力系统一次调频能够正常工作,在整个机组成功并网之后

21、,电力系统中的控制系统能够对电力系统的往往频率进行自动的调节2。在当前的电路系统中,对于电网一次调频功能,要对汽轮机、锅炉、发电机和电网内部之间的关系产生很大的影响,一次调频控制系统,要求其不但能够快速实现一次调频,还要整体协调。汽轮机快速响应外界负荷、频率的变化,锅炉跟随汽轮机的进行快速响应,以保证汽轮机的工作要求。当电力系统运行稳定时,电源和负荷功率需要保持在动态平衡状态,当电源功率或负荷发生故障造成变化时,当功率不足时,电网系统的固有频率就会降低,导致接入电力系统中的负荷也会因为频率的下降影响其有功的吸收,同时,在系统中运行的其他同步发电机组,也同样会依据其调速系统的静态特性加大其调门开

22、度,以便于更好的弥补系统中功率的不足3。 随着当前4C技术的不断发展与应用,越来越多的汽轮机都采用了DEH控制系统,使整个系统的调节方式开始由之前的液调逐渐转变为当前我们所熟悉的DEH纯电调方式,并且能够确保一次调频控制功能通过DCS软逻辑进行实现,虽然目前很多的国内机组本身所具有的协调控制及其AGC等功能都已有了很大的投入,为一次调频提供了基础,但一次调频系统仍然存在不少缺陷,具体如下:(1) 发电企业自身受限于理论水平,无法更加细致的对一次调频功能进行研究分析,进而导致很多的企业内部制定的一些针对一次调频管理的办法以及要求,与国家电网本身的实际需要不相符合,如在整个的电力系统中,设置的一次

23、调频速率限制比较大、整个机组的一次调频负荷补偿量比较小,产生的死区太大,使得机组本身其无法满足系统中各项机组的一次调频潜力。(2)一次调频动作过程中,主汽压力波动比较大,其中最主要的原因是新建机组在协调设计中,没有注意到一次调频动作会导致机组的负荷发生很大的改变,导致锅炉燃烧受到影响,这也很容易造成机组非停。(3)一次调频的功能所具有的响应速度无法达到电网本身的要求。(4)一次调频功能人为设置切投按钮,其中各机组也过分的关注本机组运行安全,机组在正常运行时大经常投入这一功能,导致电网频的率频繁超限。(5)不合格电量的影响。在文中针对不合格电量方面的研究,选择了某发电企业的300MW机组作为本文

24、的主要研究案例,以便于对整个电厂实现一次调频、存在的缺陷、改进方法,为国内一次调频系统功能完善提供借鉴。1.3 本文研究目的和研究内容1.3.1 研究目的作为汽轮发电机组并网运行的基本特性之一一次调频,主要是指在电网的频率发生改变时,机组本身会在整个控制系统的作用下自动地进行增加(电网频率下降时)或减小(电网频率升高时)自身所具有的功率,进一步限制电网频率变化特性。其中一次调频功能也是按照调节汽轮机调门开度,采用机组的蓄热实现快速响应电网频率所产生的变化。目前大机组基本都是选择的DEH控制系统对汽轮机转速以及有功功率的进行控制的。在对一次调频参数及控制逻辑进行设置时,如果设置不合理,就会影响机

25、组的安全运行,有时可能会导致非计划停机事故。本课题探讨影响一次调频准确快速和稳定的因素及如何合理设置一次调频参数、控制逻辑,使其既能满足电网频率快速响应要求,又能兼顾机组安全稳定性要求,并为解决目前国内火电机组一次调频存在的问题提供一定借鉴。1.3.2 研究内容本课题选择某厂600MW火力发电机组一次调频系统为研究对象,介绍了发电机组一次调频系统及相关基础理论和技术,结合一次调频系统中所遇到的一些比较实际的问题,研究并分析当前在电力系统中的一次调频过程所存在的一些问题以及由于这些问题所产生的一些影响因素,进而制定出一定的解决方案,在此基础上对一次调频控制逻辑及参数设置进行一系列优化改进。参考理

26、论与工程的实际情况,将完成以下工作:(1) 研究火力发电机组一次调频控制系统的背景、发展现状。(2)分析火力发电机组一次调频控制系统基本原理、常用的控制方法,分析影响一次调频准确快速和稳定的因素。 (3)对实际火力发电机组一次调频控制系统组成以及相关组成中传感器进行描述和分析。 (4)对比国内外各种主流一次调频方案,综合分析优缺点。 (5)针对某厂600MW机组一次调频存在的问题,进行优化设计。 (6)一次调频系统调试,对比一次调频方案优化前后系统控制情况,分析结果,得出结论。课题首先,广泛查阅国内外相关技术资料和成果,深入了解火力发电机组一次调频控制系统及方法。其次,认真对实际一次调频过程进

27、行观察和分析,积累相关工程经验。最后,通过对实际的一次调频系统进行分析,探讨系统影响因素、方案对比、参数优化和对比分析,最终得出结论。1.4 本章小结本章主要介绍了火力发电机组一次调频控制的背景、国内外的发展情况以及本文的研究目的和主要研究内容。 2 火力发电机组一次调频原理在火力发电系统中,针对火力发电系统本身采用的一次调频特性能够对汽轮发电机组的并网运行产生一定的影响,并能够在电网频率发生变化之后,将发电机组本身的功率进行自动地增加(电网频率下降时)或减小(电网频率升高时),从而导致对电网的频率变化。一次调频功能是利用调节汽轮机调门开度,通过机组的蓄热对电网频率的变化实现快速响应,目前大机

28、组都是选择的DEH控制系统来对汽轮机转速和有功功率进行控制4在整个电力系统中,许多的电机组在实施并网运行时,需要要求汽轮机的转速和整个电网的频率保持在同样的频率。如果系统的外界用电负荷产生一定的变化,整个电网的频率也会随之而变化,对于整个电网中并列运行所有机组也会自动的依据系统本身的静态特性改变自身的负荷,进而改变系统的频率。其主要是经过运行人员对其功率进行设定5。因为汽轮发电机组通常是选的有差调节,所以,在一次调频中,无法精确地维持电网频度稳定,只可以缓和电网系统频度变化的程度。当电网容量越大时,其中电网中并列运行的机组数量就会越多,且单机容量也会越大,电网的特性也会越平。当电负荷变化时,分

29、配到每一台机组的负荷变动就会比较小,响应的电网频率变动就会比较小。所以,在整个的电力系统中很多的电网容量也变的越来越大。由于在电力系统中,很多的并列运行机组拥有比较小的不均匀度,而其频率的改变也在不断的发生变化。反之,如果整个电网越小,其内部的并列运行机组的不均匀度就会变得越大,就会导致电网中的频率波动的可能性就越大5。 一次调频主要有以下三个方面的特点:(1)汽轮的发电机组在进行并网运行过程中,能够自动参与一次调频;(2)一次调频主要是一种有差调节,其本身无法将频率拉回到其应有的原值,只是能够在很小的范围内降低频率的变化; (3)一次调频是暂态的,也就是说在整个电网的负载发生变化后,其自身的

30、二次调频还无法保证电网内部的有功功率的平衡,并且只能够对其进行一次调频,以确保频率变化对电网的危害降到最低,当在进行二次调频之后,其内部的频度恢复正常,此时的一次调频作用也将会被取消6。2.1 电网中负荷的功率频率特性 电力系统的负荷功率PL跟随随电网系统频率改变,即 PL= F(f) (2.1) 理论上称有功负荷会按照频率改变的特性为负荷的功率频率特性,是负荷的静态频率特性,也将其称为负荷的调节效应。负荷的功率频率特性曲线如下: (2.2)上式中:为电网的额定频率 为整个电网的系统频率为f时的有功负荷 为电网的系统频率为额定值时的有功负荷 为上述的各类负荷占的比例系数 将上式除以,则得表示形

31、式,即由此,可得电网频率-负荷曲线,如图2.1所示 图2.1电网频率负荷曲线 Fig. 2.1 power grid frequency load curve2.2 发电机组的功率频率特性 发电机组转速的调整是由汽轮机的DEH系统来实现的。其控制原理如图2.2所示。 图2.2 DEH控制回路原理Fig. 2.2 principle of DEH control circuit发电机组的频率调差系数 (2.3) 负号表示发电机输出功率的变化和频率的变化符号相反。调差系数R的标幺值表示为 (2.4) 式(2.3)又称为发电机组的静态调节方程。由此可得发电机组功率频率特性曲线如图2.3所示。 图2.

32、3 发电机组功率频率特性曲线Fig. 2.3 power frequency characteristic curve of generating set2.3 一次调频特性曲线 对于电网中的一次调频特性,是指汽轮发电机组在并网运行过程中所体现出来的特性,火力发电系统采用的一次调频特性能够对汽轮发电机组的并网运行的产生一定的影响,并能够在电网频率发生变化之后,将发电机组本身的功率进行自动地增加(电网频率下降时)或减小(电网频率升高时),进一步对电网的频率变化产生一定的影响。传统意义上的一次调频特性定义为静态时的汽轮机和汽轮机转速之间的所具有的关系曲线,又被称为汽轮机控制系统静态特性,如图2.4

33、所示。实际的静态特性曲线因为系统中各组成部分所存在迟缓率,通常可分为上行和下行两条非线性的曲线。如果在电网的周波在整个的机组静态特性的一些不灵敏的区域内发生变化,对于机组产生的变化也是随机的。机组内部调速系统的不等率也表示其整体在运行的过程中一次调频的特性,在一定的范围内反映发电机组的汽轮机功率变化和整个电网周波之间所存在的一定的静态关系7。 图 2.4 一次调频特性曲线 Fig. 2.4 characteristic curve of primary frequency modulation 在图2.4中,PT 为汽轮机频率-功率特性线,PG为电网负荷-频率特性线。交叉运行点a为系统平衡运行

34、点。假设系统中的负载增加P,则电网负荷-频率特性变为PG1。 (1)当所有机组均不参与一次调频调节时,在电网中发电机组本的输入功率需要有一个恒定值PT,并且要求其值与PL相等,此时电力系统的频率就会下降,电力系统中负载的有功功率也会逐渐的减小。依靠负荷调节效应(有功随频率变化的关系),达到新的平衡,运行点移到b 点,频率稳定值为f3,负载消耗的有功功率仍然为原来的PL 值,此时,频率偏差值f 决定于PL 值的大小,一般很大7。 (2)当原动机参与调节时,负载增加,频率下降,调节系统工作,增加电力系统中各内部机组PT。当其值稳定以后,此时的系统就会维持在c 点运行,这时的电网的频率值就为f2 ,

35、要求系统的负载所选择的功率为PL2,当其值小于设定的额定频率时所需的功率为PL1,频率偏差f 比调节系统不工作时要小得多,调速器的这种调节作用就是一次调频7。 (3)要使其所选择的频率处于额定值,则需要移动原动机的频率特性,改变机组的负荷指令,使c 点移动到d 点, 使得f0 ,这种调节称为二次调频。可由机组运行人员控制,也可以是AGC 的控制7。2.4 一次调频基本指标2.4.1 转速不等率转速不等率主要是指机组在整个的控制系统中按照其给定值变,整个发电机组的功率都会从由0直至额定值本身所对应的转速变化量(n)与其自身的额定转速(n0)的比值,采用百分数的形式进行表示。 (2.5) 对于整个

36、的发电机组而言,汽轮机的调速系统的一些静态特性曲线需要按照一定的理论条件进行推导,调速系统的静态特性曲线是负荷和转速之间存在成反比的曲线,其整体的斜率需要按照其转速不等率进行推算。是电力系统中的一次调频系统的重要指标,其主要的反映出了电力系统一次调频能力的大小,值越小机组的一次调频能力就会越强,但是对于整个机组的稳定性就会越差;相反,越大机组的一次调频能力就会越弱,进而导致系统的稳定性变得越强。依据这一调频管理方案要求,在电力系统中,火电机组的转速不等率需要选择4%5%。在火电发电机组中的一次调频折算函数中,选择的需要根据其自身存在的函数,当超出死区之后,需要按照所得的直线斜率进行计算。 在电

37、力系统中对于其内部的基本负荷的机组,选择的其不等率比较大,当减小电网周波产生的变化时,其本身也会产生一定的扰动,由于发电机组本身的作用,当在安全工况下进行运行时;需要承担调峰调频得负荷的机组,其本身的不等率要求小一点,在整个电网内部其主要的周波变化后,能够多分担一些其变动负荷8。2.4.2功率补偿量对于机组的功率补偿量,需要对机组进行一次调频实施功率补偿量(P):其主要是针对机组的转速不等率以及机组的电网频率偏差(可转换为转速偏差n)进行计算的,公式如下: (2.6)式(2.5)中 为机组的额定转速, 为额定功率。如:当机组的额定容量为时、其自身的转速不等率为机组的5%,如果其转速偏差为n=-

38、6转(电网频率偏差为f=-0.10HZ),计算这一机组的一次调频功率补偿量P,具体如公式2.7所示: (2.7)2.4.3 迟缓率所谓的机组的迟缓率主要是指因为调速器、机组的传动部分的放大机构以及机组本身所配备的机构部件之间存在磨擦和空隙等问题,导致输入参数与输出参数之间存在一定的迟缓现象,这种迟缓作用是,将机组控制系统设置在一定的范围n之内,确保整个的发电机组自身的功率是不变的。机组本身的迟缓率所用到的主要的公式如下: =(n/ )*100% (2.8) 在上式(2.8)中:为机组的额定转速。2.4.4调频死区 发电机组一次调频死区,是指机组的控制系统在其额定转速附近对转速的不灵敏区,为了更

39、好的确保整个电网的频率变化保持在一定的可控范围,需一般在一次调频系统设置有相应的调频死区。2.4.5 响应滞后时间 在整个电网中所具有的电网频率与整个电网本身的作用处于一个比较稳定的值,在一定的时间范围之内系统进行一次调频负荷响应所滞后的时间,该时间应小于3s。2.4.6 稳定时间机组在一次调频过程中,当整个电网的频率稳定后,整个机组的负荷就会达到稳定时所需时间,其中主要是一次调频稳定时间,其值要小于1分钟,当主要的机组协调系统进行自动发电(AGC)运行时,此时的稳定时间需要剔除其引起负荷指令变化的一些主要原因。2.5 一次调频技术要求 在火力发电过程中,针对一次调频技术要求,所选择的一些主要

40、的技术指标主要有:死区、机组速度变动率、机组的功率补偿量以及其整体的响应时间等。依照2006华中电网发电机组一次调频技术管理规定(试行)中所规定的,300 Mw的机组一次调频技术的具体的指标如下: (1)设置其死区控制需要维持在0033 Hz(2 rmin)以内。 (2)机组速度变动率要设置为5%。 (3)功率补偿量要设置为机组额定负荷的8% ,即设置的最大负荷调整限幅为24 Mw; (4)调速系统的迟缓率值,设置时需要小于006 。(5)对于一次调频负荷响应,需要滞后时间应小于4 S。(6)一次调频的负荷调整幅度需要设置在15 S范围之内,并且达到理论计算最大值的90 。(7) 在电网频率变

41、化超出一次调频死区时的45 S内,此时设置的机组实际功率与机组所对应的响应目标值偏差平均值需要设置在理论计算值的5% 内。2.6 本章小结 本章通过介绍电网频率-负荷特性曲线、发电机组功率频率特性曲线及由以上两种特性曲线构成的单元机组一次调频特性曲线,阐述了火力发电机组一次调频原理,在此基础上,给出了并网发电机组一次调频技术指标及要求,主要有六点,分别是:功率补偿量、速度变动率、一次调频负荷相应滞后时间、迟缓率、稳定时间、调频死区。 3 火力发电厂一次调频系统组成3.1 一次调频系统简介 图3.1为某火力发电厂一次调频系统总体框图: 图3.1为某火力发电厂一次调频系统总体框图 Fig. 3.1

42、 diagram of primary frequency modulation system for a thermal power plant 该控制系统由信号采集、逻辑控制、执行系统等三个部分组成,其中信号采集环节包括电网频率、频差信号采集;逻辑控制包括频差函数、折算函数、幅度限制、DEH侧一次调频逻辑、DCS侧一次调频逻辑、PID控制器等主要部分。执行系统包括VP卡、电液伺服阀、油动机、LVDT(线性位移传感器)、EH油(高压抗燃油)系统。3.2 信号采集环节 在对电力系统进行信号采集的过程中,机组的一次调频控制过程,通常是使用汽轮机中数字电液调节系统(DEH)中所安装的转轴进行转速卡

43、采集进行机组的转速信号采集之后将采集到的信息通过DCS的“发电机出口主变出口、出口母线频率”发送信号。在控制系统中,如果整个汽轮机的转速及网频信号测量到的精度之间存在一定的范围,就会导致整体的信号精度处于0.2RPM以上12。3.3 逻辑控制环节3.3.1 DCS协调控制系统侧一次调频功能实现方式在机组的一次调频过程中,选择的DCS协调控制系统侧的一次调频功能组成为:汽机转速信号与电网频率信号比较,算出频差信号,经一折算函数,得到一次调频负荷与实际负荷LDC指令输出相加,从而实现DCS侧一次调频。3.3.2 DEH侧一次调频功能实现方式 在机组的一次调频过程中,选择的DEH系统的一次调频的功能

44、是比较强的,其本身对于速率没有要求,整个的DEH系统一次调频所需要的负荷会对机组的汽轮机调门产生一定的作用,当机组进行一次调频时,不产生动作,调频负荷为0,当转速在死区范围以外时,一次调频负荷按不等率随转速变化而变化。3.3.3一次调频函数发生器F(X)参数设置在研究火电厂的机组控制过程中,选择某厂中所具备的4300MW机组中的DEH系统进行分析,主要是研究其高压纯电调方式。需要按照要求四川电网发电机组和一次调频运行管理规定中的规定对整个电路进行函数发生器的参数设置,“电液型汽轮机调节控制系统中的火电机组死区控制需要设置在2RPM,其最大高速系统所需的速度变动率:速度变动率为4% 5%之间。根据机组实际状态,发电机组的速度的变动率均需要设置为5%12。在当前,四川电网发电机组和次调频运行管理规定中所规定的机组的一次调频负荷限幅是“火电机组限制幅度不小于机组额定负荷的8%,也就是24MW。”以上所述系统中的负荷控制范围能够顺利的实现,按照以上要求对DCS侧一次调频功能函数F(X)调整参数如下表3.1。一次调频功能函数参数 表3.1转速(rpm)频率(Hz)理论负荷修正

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