一次调频系统逻辑优化方法

余闯常

(广东粤电环保有限公司,广州510630)

一次调频系统逻辑优化方法

余闯常

(广东粤电环保有限公司,广州510630)

针对一台125 MW机组一次调频性能不能满足电网要求的情况,通过对低转速偏差和大转速偏差的功率修正曲线分别设置的方式来提高调频系统的动作效果,再对锅炉燃烧控制系统进行适当改进,最终获得较好的调频效果。

火电机组；一次调频；控制逻辑

电网频率作为电力系统运行的一项非常重要的质量指标,关系到电网是否安全稳定运行。电网频率可反映电网有功功率的供需平衡情况,电网负荷波动也相应导致电网频率的波动,因此频率调整和保证频率稳定是电力系统运行的一项重要任务［1］。在电网用电负荷变化频繁和难以准确预测的情况下,一次调频能实现把频率偏差控制在较小的范围内。传统低压纯液力调速系统改造为数字电液调速系统后,一次调频常规设计逻辑在低转速偏差时动作效果不明显,笔者通过对系统控制逻辑的分析,找出其主要原因,并提出简单有效的逻辑优化和参数设置方法,解决低转速偏差时一次调频动作效果不佳问题。

1 存在问题

某厂2台125 MW机组于2000年投产,汽轮机调速系统为传统低压纯液力系统,该类型液压调节系统已逐步淘汰,相应的备品备件也已停产,而且掌握该类型调节系统设备维护、检修的人员已很少,当设备出现故障时,处理困难,威胁机组安全运行。自从《广东电网(统调)发电机组一次调频运行管理规定》2009年实施以来,该厂机组不具备一次调频功能,无法满足机组一次调频投入率及其调节性能等指标,因此在2011年对其进行了DEH系统改造,改造后的系统采用了XDC800型一体化控制系统。受限于机组原有系统设备性能、自动化程度等条件,改造后的一次调频性能无法与全新系统一样保持在高的水平,而且一次调频逻辑也是按照常规新建机组系统设计,造成在低转速偏差时一次调频作用效果不明显,未能达到改造的理想效果。

2 原因分析

一次调频转速-负荷修正量关系见图1。

图1 转速偏差与负荷修正量的关系(原始值)

优化前DEH系统的一次调频逻辑图见图2。

图2 一次调频逻辑图(优化前)

图2中转速偏差与对应的一次调频变化量之间的修正函数为F(x),其函数关系式设置见图3。

图3 转速偏差-负荷变化量关系图

由于电网频率大部分时间是运行在频率波动较小的情况下,最终反映在汽轮机转速上也是大部分时间处于低转速偏差的情况。通过图2和图3可知：作为单一函数在低转速偏差时一次调频动作效果也较弱,这也是该逻辑在实际运行中低转速偏差时一次调频量容易出现效果不明显的原因。

3 解决方案

为了增加低转速偏差时的一次调频作用效果,将一次调频量修正函数拆分为3个f(x)函数：大偏差函数、正小偏差函数、负小偏差函数。其中,大偏差函数不受速率限制；正小偏差函数在调频量增加方向速率较大,回落方向速率较小；负小偏差函数在调频量降低方向速率较大,恢复方向速率较小,逻辑修改见图4方框中的部分。

图4 一次调频逻辑图(优化后)

3个函数关系式设置见图5。

图5 转速偏差-负荷变化率曲线图

4 优化效果

经过优化后,在基本负荷100 MW时进行了DEH本地一次调频性能试验,分别模拟汽轮机转速偏差为±3 r/min和±5 r/min在不同调节阀开度下的一次调频测试。经过反复试验,一次调频响应速度、动作量基本满足要求。具体试验记录见图6。

图6 DEH本地控制方式一次调频投运记录曲线

DCS一次调频量修正逻辑见图7。

图7 DCS一次调频量修正逻辑

由于该型机组设备性能相对较落后,在此基础上进行DEH系统改造后协调控制无法投入,因此在一次调频动作后,锅炉侧燃料量增减响应不够及时,对一次调频动作效果也产生不利影响。为了提高一次调频响应能力,在DCS上对锅炉给粉自动指令加入一次调频量修正逻辑进一步优化,使锅炉负荷能快速响应机组负荷的变化,确保一次调频的动作效果。

5 结语

该优化逻辑不复杂,但经过优化后其动作响应效果非常明显,如果机组能正常投入协调系统则效果会更好。虽然现在机组设计都是采用DEH系统并且一次调频动作效果也较好,但通过这种简单的优化也可进一步加强在低转速偏差的动作效果。

［1］刘晓强,王西田.考虑主蒸汽压力变化的机组一次调频动态特性［J］.热能动力工程,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

余闯常(1977-),男,工程师,从事环保工程项目管理工作。

E-mail：yucc7@139.com