火电机组实时负荷跟踪装置的应用与优化

王乐柱，信延龙，勾存才

（华能沾化热电有限公司，山东滨州256800）

火电机组实时负荷跟踪装置的应用与优化

王乐柱，信延龙，勾存才

（华能沾化热电有限公司，山东滨州256800）

小火电机组因设备老化、自动化程度低等原因，致其投入AGC困难。其负荷调整方式主要依靠人工手动调整，导致负荷跟踪频繁越限，无法满足考核要求。实时负荷跟踪装置的出现为解决这一问题提供了一个很好的解决方案，既能使机组负荷紧跟中调指令不越限，又不局限于AGC严格的指标限制。

负荷跟踪；越限考核；计划出力；协调控制系统

0 引言

根据山东电网规定，100 MW及以上容量的机组必须具备AGC功能并满足山东电网自动发电控制技术要求，发电厂应积极进行机组技术改造，扩大机组的AGC出力调整范围，提高机组的AGC升降负荷速率，以适应电网运行的需要。但部分小型机组特别是200MW容量以下机组，因其设备老化、自动化程度低等原因，导致这部分机组投入AGC功能困难［1-2］。从而给这部分小型机组的运行人员的负荷调节工作带来了较大负担，并且人工调节负荷总是滞后于电网调度指令，最终导致负荷跟踪频繁越限［3］，使电厂经常陷入越限考核的困境。实时负荷跟踪装置给出了一种使电厂脱离出上述困境的解决方案，该装置不仅使机组紧跟中调指令不越限，而且也不局限于AGC严格的指标限制。以165 MW容量机组为例介绍实时负荷跟踪装置功能应用及其优化措施。

1 实时负荷跟踪装置工作原理

实时负荷跟踪装置采用专为实时优化调度设计开发的实时调度控制器（RGC）作为核心。实时负荷跟踪装置的工作原理为：首先从电力调度中心通过WEB发布的滚动负荷指令中，获取到每台机组的实时调度值和下一时刻预测调度值；然后将两个4～20 mA信号以硬接线方式送至各机组协调控制系统（CCS），从而替代人工输入负荷曲线，提高了负荷跟踪精度，杜绝了人为操作误差。系统原理如图1所示。

图1 实时负荷跟踪装置工作原理

实时负荷跟踪装置主要由滚动负荷指令获取、负荷指令可靠性分析、负荷指令RGC 4～20 mA信号输出3部分组成。1）滚动负荷指令获取，采用WEB客户端软件实时从WEB服务器获取各个机组滚动负荷指令及其他网上相关信息，接入到RGC实时调度控制器中；如果无法获得指令，则输出报警信号至DCS系统切除RGC功能，同时下发指令输出默认值。2）负荷指令可靠性分析，实时调度控制器接收到负荷指令后，进行数据有效性、通信状态等可靠性分析和优化处理，并将通过可靠性分析的指令发送至模拟量输出（AO）模块；如不能通过可靠性分析，则通过开关量输出（DO）模块报警，通知DCS系统切除RGC功能，切换到异常处理模式。3）负荷指令RGC 4～20 mA信号输出，采用带隔离功能的模拟量输出模块接收控制器的指令，并输出两路4～20 mA信号至每台机组DCS系统；DO输出模块通过一个常闭接点的继电器检测系统电源是否故障，模拟量输出信号精度达到0.05%。

另外，WEB服务器上装有滚动负荷数据获取软件和DCS上位软件，负责机组滚动负荷指令获取和实时调度控制器组态，WEB服务器故障直接影响到机组滚动负荷指令获取，系统将发出报警信号通知DCS系统切除RGC功能，切换到异常处理模式。

2 RGC实时负荷跟踪装置可靠性设计

实时负荷跟踪装置具备完善的可靠性分析模型，可以安全可靠地应用在机组负荷实时控制中，并且在负荷指令获取、负荷指令准确性、系统通信网络中断、控制单元故障、系统失电等系统各个环节都设计有可靠性分析模型，从而保障装置可靠安全运行［4］。主要的可靠性判断原则如下，可靠性判断模型如图2所示。

图2 可靠性判断模型

1）若WEB服务器停运，则RGC系统报警，报警信号立即送入DCS系统；

2）若无法获取到实时目标值，则RGC系统报警，报警信号立即送入DCS系统并保持上个时段的目标值进行下发；

3）确保实时目标值的正确性，若超过发电机的最大和最小出力值，则RGC系统报警，报警信号立即送入DCS系统并保持上个时段的目标值下发；

4）将当前获取的目标值和上个时段的目标值进行比较，若超过发电机的爬坡率，则RGC系统报警，报警信号立即送入DCS系统并保持上个时段的目标值下发；

5）若网络通信中断，则RGC系统报警，报警信号立即送入DCS系统并保持上个时段的目标值下发；

6）若系统失电报警，则RGC系统报警，报警信号立即送入DCS系统。

3 RGC实时负荷跟踪装置现场应用及优化设计

RGC实时负荷跟踪装置具备系统学习功能和参数优化设置，经过长时间的现场应用，分析提出了现场运行中存在的主要问题及其优化措施。

1）系统故障报警输出取自DO继电器常开点，当DO继电器失电时报警信号无法发出。优化措施：修改实时调度控制器组态，使报警DO继电器在RGC系统无故障信号时动作，并将RGC系统故障报警输出改为取自DO继电器常闭点，这样当报警信号发出或DO继电器失电时报警信号均能准确送入DCS系统，从而减少了报警装置拒动可能性。

2）当RGC实时负荷指令丢失时，指令瞬间变零，易造成机组负荷大幅波动。优化措施：在DCS系统组态中增加RGC实时负荷指令升、降负荷速率限制，防止RGC实时负荷指令断线、信号丢失引起的机组负荷波动，同时修改DCS监控画面中的RGC实时负荷指令测点为速率限制后的测点，防止运行值班员误判，以免在RGC实时负荷指令未稳定前过早投入RGC功能，造成机组负荷波动。

3）RGC功能投入后，无后备负荷指令干预手段。优化措施：在DCS系统组态中增加“RGC负荷偏置”功能，系统投入运行后，运行值班员可通过中调实时指令和15 min后指令来监视RGC系统两数据的传递情况。在RGC投运瞬间由于省调发布的实时优化调度指令滚动变化可能生成目标负荷偏差，运行值班员可通过RGC负荷偏置增、减按钮来微调而消除（即RGC负荷偏置增、减按钮仅仅用于消除RGC投运时的目标负荷偏差，正常运行时值班员还可通过改变偏置量控制机组负荷在负荷上、下限值附近运行）。RGC投入及切除实现无扰控制：RGC系统投入前，RGC控制回路输出指令自动跟踪手动设定值，当RGC系统投入后自动切换为（RGC+RGC偏置）的综合值，投运后RGC偏置应调整为“0”。

DCS系统中的负荷指令和偏置指令如图3所示。

图3 负荷指令和偏置指令

4）DCS系统中RGC功能切除条件不完善。优化措施：优化DCS系统中RGC功能切除条件，采用默认切除的安全设计，具体切除条件包括四种，分别为网络通信故障、RGC指令与机组实时负荷偏差大（±6 MW）、RGC指令品质坏、协调控制切除。

5）RGC功能运行过程中，DCS系统提供给运行人员的异常报警信号不完善。优化措施：完善报警信号，同时加入声光报警，包括下面两种。一是当发生RGC系统设备故障或与省调WEB发布的实时优化调度指令通信网络中断时，系统报警信号送至汽机操作员CRT画面软光子牌，发“RGC网络通信故障”声光报警信号，并保持上个时段的目标值下发。二是当机组实时负荷与RGC指令偏差超出RGC指令± 0.5%达2 min时，操作员站CRT画面发“机组负荷越限”声光报警信号。

6）RGC功能的投切按钮易造成误操作。优化措施：增加投入RGC和切除RGC按钮操作确认窗口两个，防止误操作。运行人员在机组80 MW及以上稳定负荷工况下，先投入协调控制，然后通过机组负荷管理中心左下方投入RGC和切除RGC按钮，投入或切除RGC系统运行，当按下按钮时会弹出一个对话框，让运行值班员确认相应操作，以防发生误操作。

4 RGC实时负荷跟踪装置投入前后参数对比

RGC实时负荷跟踪装置具有丰富的电力系统特点和功能，包括丰富的控制逻辑、简洁的操作界面、历史数据查询、实时历史趋势显示和统计报表等，常用技术参数可以在运行过程中逐渐修正和修改，包括时间补偿参数和输出时间设置，零点负荷处理、负荷变化速率保护等，图4（a）是系统投入RGC前负荷跟踪曲线，图4（b）是系统投入RGC后负荷跟踪曲线。

图4 系统负荷跟踪曲线

5 结语

RGC实时负荷跟踪装置首先从调度中心获取实时调度值，并将此负荷指令信号送入实时调度控制器中；然后根据可靠性判断原则，对采集到的负荷指令信号进行可靠性分析；最后将通过可靠性分析的负荷指令信号送入DCS系统。通过将该装置在现场长时间的投运后，对其运行中存在的一些问题进行了优化处理，从而保证该装置高效稳定运行。现场运行结果表明，RGC实时负荷跟踪装置可以快速有效地跟踪AGC指令，满足电网需求和发电出力考核要求。而且还大幅减少了运行人员工作量，提高了负荷跟踪精度，杜绝了人为操作误差。因此，该装置可以安全稳定地运行在小容量机组之上，保证机组满足AGC需求和考核标准。

［1］高升，陈蒙，冯大军，等.300 MW机组协调控制系统的改进［J］.发电设备，2013，27（4）：252-254.

［2］吴桐国，王友权.协调控制系统在伊敏发电厂中的应用［J］.电力技术，2010，19（19）：86-90.

［3］陈之栩，李丹，梁吉，等.华北电网日内发电计划及实时调度系统［J］.电力系统自动化，2011，35（19）：54-57.

［4］李扬，葛乐，林一.电力市场下计及节能环保的实时发电调度策略［J］.电力自动化设备，2009，29（3）：42-45.

Application and Optimization of Real Time Load Tracking Device for Thermal Power Units

WANG Lezhu，XIN Yanlong，GOU Cuncai
（Huaneng Zhanhua Thermal Power Co.，Ltd.，Binzhou 256800，China）

Small thermal power units are often difficult to put into the AGC function due to its aging and low automatic control level，and its load regulation mode mainly depends on manual adjustments，which often makes the load fail to match the command.The emergence of real-time load tracking device provides a good solution to solve above problems，which can not only make the unit load meet the command of the dispatching center，but also not be limited to the AGC.

load tracking；limit assessment plan；output；coordinated control system

TM734；TM621.6

B

1007-9904（2016）11-0070-03

2016-06-09

王乐柱（1974），男，工程师，从事电厂热工管理工作；

信延龙（1978），男，工程师，从事电厂热工检修工作；

勾存才（1979），男，工程师，从事电厂热工检修工作。