余闖常

(廣東粵電環(huán)保有限公司,廣州510630)

一次調(diào)頻系統(tǒng)邏輯優(yōu)化方法

余闖常

(廣東粵電環(huán)保有限公司,廣州510630)

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

火電機組；一次調(diào)頻；控制邏輯

電網(wǎng)頻率作為電力系統(tǒng)運行的一項非常重要的質(zhì)量指標(biāo),關(guān)系到電網(wǎng)是否安全穩(wěn)定運行。電網(wǎng)頻率可反映電網(wǎng)有功功率的供需平衡情況,電網(wǎng)負(fù)荷波動也相應(yīng)導(dǎo)致電網(wǎng)頻率的波動,因此頻率調(diào)整和保證頻率穩(wěn)定是電力系統(tǒng)運行的一項重要任務(wù)［1］。在電網(wǎng)用電負(fù)荷變化頻繁和難以準(zhǔn)確預(yù)測的情況下,一次調(diào)頻能實現(xiàn)把頻率偏差控制在較小的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)低壓純液力調(diào)速系統(tǒng)改造為數(shù)字電液調(diào)速系統(tǒng)后,一次調(diào)頻常規(guī)設(shè)計邏輯在低轉(zhuǎn)速偏差時動作效果不明顯,筆者通過對系統(tǒng)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(yōu)化和參數(shù)設(shè)置方法,解決低轉(zhuǎn)速偏差時一次調(diào)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(chǎn),汽輪機調(diào)速系統(tǒng)為傳統(tǒng)低壓純液力系統(tǒng),該類型液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)已逐步淘汰,相應(yīng)的備品備件也已停產(chǎn),而且掌握該類型調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備維護、檢修的人員已很少,當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時,處理困難,威脅機組安全運行。自從《廣東電網(wǎng)(統(tǒng)調(diào))發(fā)電機組一次調(diào)頻運行管理規(guī)定》2009年實施以來,該廠機組不具備一次調(diào)頻功能,無法滿足機組一次調(diào)頻投入率及其調(diào)節(jié)性能等指標(biāo),因此在2011年對其進行了DEH系統(tǒng)改造,改造后的系統(tǒng)采用了XDC800型一體化控制系統(tǒng)。受限于機組原有系統(tǒng)設(shè)備性能、自動化程度等條件,改造后的一次調(diào)頻性能無法與全新系統(tǒng)一樣保持在高的水平,而且一次調(diào)頻邏輯也是按照常規(guī)新建機組系統(tǒng)設(shè)計,造成在低轉(zhuǎn)速偏差時一次調(diào)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(diào)頻轉(zhuǎn)速-負(fù)荷修正量關(guān)系見圖1。

圖1 轉(zhuǎn)速偏差與負(fù)荷修正量的關(guān)系(原始值)

優(yōu)化前DEH系統(tǒng)的一次調(diào)頻邏輯圖見圖2。

圖2 一次調(diào)頻邏輯圖(優(yōu)化前)

圖2中轉(zhuǎn)速偏差與對應(yīng)的一次調(diào)頻變化量之間的修正函數(shù)為F(x),其函數(shù)關(guān)系式設(shè)置見圖3。

圖3 轉(zhuǎn)速偏差-負(fù)荷變化量關(guān)系圖

由于電網(wǎng)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(zhuǎn)速上也是大部分時間處于低轉(zhuǎn)速偏差的情況。通過圖2和圖3可知：作為單一函數(shù)在低轉(zhuǎn)速偏差時一次調(diào)頻動作效果也較弱,這也是該邏輯在實際運行中低轉(zhuǎn)速偏差時一次調(diào)頻量容易出現(xiàn)效果不明顯的原因。

3 解決方案

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

圖4 一次調(diào)頻邏輯圖(優(yōu)化后)

3個函數(shù)關(guān)系式設(shè)置見圖5。

圖5 轉(zhuǎn)速偏差-負(fù)荷變化率曲線圖

4 優(yōu)化效果

經(jīng)過優(yōu)化后,在基本負(fù)荷100 MW時進行了DEH本地一次調(diào)頻性能試驗,分別模擬汽輪機轉(zhuǎn)速偏差為±3 r/min和±5 r/min在不同調(diào)節(jié)閥開度下的一次調(diào)頻測試。經(jīng)過反復(fù)試驗,一次調(diào)頻響應(yīng)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(diào)頻投運記錄曲線

DCS一次調(diào)頻量修正邏輯見圖7。

圖7 DCS一次調(diào)頻量修正邏輯

由于該型機組設(shè)備性能相對較落后,在此基礎(chǔ)上進行DEH系統(tǒng)改造后協(xié)調(diào)控制無法投入,因此在一次調(diào)頻動作后,鍋爐側(cè)燃料量增減響應(yīng)不夠及時,對一次調(diào)頻動作效果也產(chǎn)生不利影響。為了提高一次調(diào)頻響應(yīng)能力,在DCS上對鍋爐給粉自動指令加入一次調(diào)頻量修正邏輯進一步優(yōu)化,使鍋爐負(fù)荷能快速響應(yīng)機組負(fù)荷的變化,確保一次調(diào)頻的動作效果。

5 結(jié)語

該優(yōu)化邏輯不復(fù)雜,但經(jīng)過優(yōu)化后其動作響應(yīng)效果非常明顯,如果機組能正常投入?yún)f(xié)調(diào)系統(tǒng)則效果會更好。雖然現(xiàn)在機組設(shè)計都是采用DEH系統(tǒng)并且一次調(diào)頻動作效果也較好,但通過這種簡單的優(yōu)化也可進一步加強在低轉(zhuǎn)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(diào)頻動態(tài)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(huán)保工程項目管理工作。

E-mail：yucc7@139.com