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        淺析孤網(wǎng)機(jī)組的控制策略

        2016-11-08 08:14:06陳一龍
        科學(xué)中國(guó)人 2016年29期
        關(guān)鍵詞:孤網(wǎng)廠用電調(diào)頻

        陳一龍

        藍(lán)天環(huán)保設(shè)備工程股份有限公司

        淺析孤網(wǎng)機(jī)組的控制策略

        陳一龍

        藍(lán)天環(huán)保設(shè)備工程股份有限公司

        針對(duì)山西太谷恒達(dá)汽輪發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn),制定了一次調(diào)頻和二次調(diào)頻功能相結(jié)合的控制策略。

        孤網(wǎng)機(jī)組;一次調(diào)頻;二次調(diào)頻

        引言

        山西太谷恒達(dá)汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行方式是孤網(wǎng)運(yùn)行,兩臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行且?guī)S用電。針對(duì)大負(fù)荷沖擊和小負(fù)荷頻繁波動(dòng)引起發(fā)電機(jī)周波波動(dòng)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),制定了一次調(diào)頻和二次調(diào)頻功能相結(jié)合的控制策略,增強(qiáng)孤網(wǎng)機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

        1 孤網(wǎng)定義和特點(diǎn)

        根據(jù)《中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,電網(wǎng)中最大單機(jī)容量小于總?cè)萘?%的電網(wǎng),稱為大電網(wǎng)。反之,最大單機(jī)容量大于總?cè)萘?%的電網(wǎng),稱為小網(wǎng)。孤立運(yùn)行的小網(wǎng),簡(jiǎn)稱孤網(wǎng),主要存在以下兩種情況:

        (1)電網(wǎng)中有多臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行,且最大單機(jī)容量大于總?cè)萘?%的,稱為小網(wǎng)。

        (2)電網(wǎng)中只有一臺(tái)機(jī)組單獨(dú)運(yùn)行,稱為單機(jī)帶負(fù)荷。

        孤網(wǎng)機(jī)組最突出的特點(diǎn),是將負(fù)荷控制轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率控制,從而保持電網(wǎng)的頻率在安全的范圍內(nèi)。

        2 控制策略

        分析了孤網(wǎng)機(jī)組的特點(diǎn),一方面制定以下控制策略,增強(qiáng)孤網(wǎng)機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性;另一方面使用浙江中控ECS-100控制系統(tǒng)作為DEH調(diào)速系統(tǒng)的平臺(tái),滿足孤網(wǎng)機(jī)組所要求的靜態(tài)特性、良好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,進(jìn)而保證在廠用電負(fù)荷變化的情況下自動(dòng)保持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。

        2.1修改超速保護(hù)功能

        當(dāng)廠用設(shè)備停止時(shí),機(jī)組甩負(fù)荷,轉(zhuǎn)速迅速上升,超速保護(hù)OPC動(dòng)作,導(dǎo)致主汽調(diào)門迅速關(guān)閉,使機(jī)組功率下降盡快接近電網(wǎng)負(fù)荷。由于OPC動(dòng)作后,液壓系統(tǒng)恢復(fù)需要一定時(shí)間,此時(shí)機(jī)組的轉(zhuǎn)速仍在下降,不但導(dǎo)致電網(wǎng)頻率大幅波動(dòng),而且導(dǎo)致機(jī)前主汽壓力大幅波動(dòng)。為了保證機(jī)組安全,通過(guò)提高OPC保護(hù)定值,盡量避免電網(wǎng)頻率變化時(shí)出現(xiàn)OPC動(dòng)作,動(dòng)作定值按照功率負(fù)荷不平衡量來(lái)調(diào)整,由原來(lái)的3090r/min(103%)修改為3150r/min(105%)。

        2.2新增一次調(diào)頻功能

        一次調(diào)頻是指發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)頻率靜態(tài)特性而增減發(fā)電機(jī)的出力所起到的調(diào)頻作用。當(dāng)機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí),廠用電負(fù)荷決定著發(fā)電功率,因此要將功率控制轉(zhuǎn)變成頻率控制,目的是穩(wěn)定電網(wǎng)頻率。同時(shí)廠用電負(fù)荷量按照機(jī)組不等率轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的機(jī)組轉(zhuǎn)速量,實(shí)現(xiàn)功率控制。

        太谷恒達(dá)發(fā)電機(jī)組是單閥控制進(jìn)汽,一次調(diào)頻效果取決于調(diào)節(jié)閥流量特性。首先選取具有代表性的額定工況,得到修正系數(shù),即調(diào)頻幅度與設(shè)定值的比值;其次確定一條修正曲線;最終得到一次調(diào)頻的頻差因子。新增一次調(diào)頻功能,是將調(diào)頻的頻差因子轉(zhuǎn)換成廠用電負(fù)荷信號(hào),直接疊加在調(diào)節(jié)閥控制指令上,改變其開度,迅速增減機(jī)組負(fù)荷,快速響應(yīng)電網(wǎng)頻率要求。

        2.3新增二次調(diào)頻功能

        二次調(diào)頻是指發(fā)電機(jī)組能提供足夠的可調(diào)整容量和調(diào)節(jié)速率,在允許調(diào)節(jié)的偏差下實(shí)時(shí)跟蹤頻率,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的要求。廠用電負(fù)荷和發(fā)電功率不平衡時(shí),電網(wǎng)頻率上升或下降且最終穩(wěn)定在額定頻率上,由于兩者存在偏差,因此增加二次調(diào)頻功能,最終使電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在額定頻率。由轉(zhuǎn)速偏差經(jīng)運(yùn)算以調(diào)整功率定值,平衡廠用電負(fù)荷和發(fā)電功率,為了快速響應(yīng)廠用電負(fù)荷變化和防止超調(diào),對(duì)發(fā)電功率定值的變化速率加以限制,即轉(zhuǎn)速偏差增大時(shí),變化速率增大,反之則變小。

        2.4兩臺(tái)機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行方式

        為了防止電網(wǎng)頻率變化時(shí)出現(xiàn)OPC保護(hù)動(dòng)作,分別提高兩臺(tái)機(jī)組的OPC保護(hù)定值且定值各不相同,保護(hù)定值是3150r/min(105%)和3180r/min(106%)。同時(shí)為了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行,一臺(tái)機(jī)組處于閥控回路,一次調(diào)頻功能起主要作用,另一臺(tái)機(jī)組處于功控回路,二次調(diào)頻功能起主要作用。

        2.5機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的趨勢(shì)圖

        機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中,電網(wǎng)發(fā)生6KV大型設(shè)備突然跳閘,功率在1秒內(nèi)由23003KW下降至10930KW,突降12073KW,轉(zhuǎn)速由3002r/ min升至3140r/min,一次調(diào)頻和二次調(diào)頻功能共同起作用,使得轉(zhuǎn)速降至3003r/min,使電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在額定頻率允許范圍內(nèi),最終機(jī)組安全運(yùn)行,見圖1。

        圖1 孤網(wǎng)運(yùn)行中轉(zhuǎn)速和功率的趨勢(shì)圖

        3 結(jié)束語(yǔ)

        山西太谷恒達(dá)汽輪發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)改造的成功,說(shuō)明修改的超速保護(hù)功能、新增的一、二次調(diào)頻功能等控制策略起著關(guān)鍵性的作用。由汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)自動(dòng)控制機(jī)組負(fù)荷的增減,以適應(yīng)負(fù)荷變化的需要,保證電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定運(yùn)行,只有這樣,才不會(huì)對(duì)用電設(shè)備產(chǎn)生損害或者引發(fā)大規(guī)模停電等惡劣后果。

        [1]張屹峰,李敏.孤網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組控制策略分析與設(shè)計(jì)[J].山西電力,2011(3).

        [2]秦江平.孤網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)負(fù)荷控制策略探討[J].廣西電力,2009(3).

        陳一龍(1981-),男,中級(jí)工程師,從事控制系統(tǒng)應(yīng)用方面的工作。

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