席光超，嚴(yán) 暉

(河北邯鄲熱電股份有限公司，河北 邯鄲 056001)

0 引言

電廠自動發(fā)電控制(automatic generation control,AGC)系統(tǒng)是在發(fā)電機組規(guī)定的出力調(diào)整范圍內(nèi),跟蹤電力調(diào)度指令,按照一定調(diào)節(jié)速率實時調(diào)整發(fā)電出力,以滿足電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率控制要求的系統(tǒng)。某廠AGC 控制流程如下：中調(diào)→AGC 指令(XTRTU-01)→11 號機DCS →DEH →發(fā)電機→功率(AI112)→11 號機DCS →電流轉(zhuǎn)換百分比→中調(diào)。

該廠11 號機組DCS 采用日本橫河CS-3000控制系統(tǒng)、DEH 采用GE 新華XDPS6.0 控制系統(tǒng)。11 號機組通過兩個控制系統(tǒng)之間指令反饋信號相互傳遞來實現(xiàn)自動發(fā)電控制(AGC)。對標(biāo)省調(diào)AGC 調(diào)節(jié)性能指標(biāo),11 號機組存在調(diào)節(jié)速率慢(對應(yīng)指標(biāo)K1）、響應(yīng)時間長(對應(yīng)指標(biāo)K2)、調(diào)節(jié)精度差(對應(yīng)指標(biāo)K3)的現(xiàn)象。而其中調(diào)節(jié)速率指標(biāo)不合格,K1 值小于1,存在被省調(diào)度AGC 電量考核的狀況。AGC 性能指標(biāo)低下,爬坡速率低、響應(yīng)時間慢同時也會影響到AGC 調(diào)峰深度電量的幅度,補償電量費用也相應(yīng)的降低。

因此針對以上現(xiàn)象,結(jié)合11 號機組AGC 控制流程的每個環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,分別從DEH 側(cè)、DCS 側(cè)信號發(fā)送、接收,協(xié)調(diào)邏輯控制組態(tài)、調(diào)整參數(shù)方面查找問題癥結(jié)所在。通過歷史趨勢、外加信號和對比校驗等多種方法試驗論證,最終判斷出DCS 側(cè)在信號接收、發(fā)送、調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)存在滯后是影響AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì)的主要因素,提出了相應(yīng)的整改措施。

1 機組AGC 運行現(xiàn)狀

11 號機組開機后對標(biāo)省調(diào)AGC 運行考核指標(biāo),發(fā)現(xiàn)該機AGC 指標(biāo)調(diào)節(jié)速率平均值低于額定負(fù)荷(11 號機組為220 MW)的2 %、K1 值小于1,調(diào)節(jié)精度相對較差、調(diào)節(jié)響應(yīng)時間緩慢,根據(jù)省調(diào)兩個細(xì)則考核管理辦法規(guī)定內(nèi)容：實測機組月度調(diào)節(jié)性能指標(biāo)K1,K2,K3,采用K1,K2,K3 參數(shù)進(jìn)行分項單獨考核,若參數(shù)大于設(shè)定值1,考核電量為0；若參數(shù)小于1,按照參數(shù)大小計算進(jìn)行相應(yīng)電量考核。該廠11 號機組AGC 調(diào)節(jié)指標(biāo)面臨著電量考核的狀況。

2 影響AGC 調(diào)節(jié)原因分析及措施

2.1 AGC 指令接收側(cè)分析及措施

根據(jù)AGC 控制流程,首先對中調(diào)傳輸來到AGC 指令(XTRTU-01)歷史曲線進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)AGC 指令變化不是直接變化到目標(biāo)值,而是有一段時間緩慢變化過程。為了查找信號出現(xiàn)問題的原因,通過用標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器給中調(diào)指令通道外加4 ～20 mA 信號的方法驗證,結(jié)果是與前者一致的。通過對比發(fā)現(xiàn)AGC 指令傳輸?shù)紻CS 后在上升、下降中都有明顯緩坡現(xiàn)象,并非在變化之后直接輸出變化值,而是緩慢上升、緩慢下降到變化值,這一過程持續(xù)7 s,嚴(yán)重影響了AGC 調(diào)節(jié)過程的響應(yīng)時間。

針對以上出現(xiàn)的現(xiàn)象,對11 號機組DCS 橫河CS-3000 系統(tǒng)PVI 模擬量數(shù)據(jù)接收儀表通道參數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：該廠11 號機組橫河CS-3000 控制系統(tǒng)各現(xiàn)場控制站FCS0101,FCS0102,FCS0103的DPU 運算掃描周期均為500 ms,也就是說所有邏輯功能塊最快計算周期可以提升到500 ms。但是AGC 調(diào)節(jié)系統(tǒng)涉及到的PVI 儀表(以功率AI112 為例)掃描周期在非自定義設(shè)置情況下參數(shù)都是默認(rèn)設(shè)定為基礎(chǔ)掃描basic scan 即1 s,而且在Input singal Filtering (濾波項)是Automatic Determination (自動選擇),以此為依據(jù)AGC 指令參數(shù)在計算周期項還可以進(jìn)一步提升,但是濾波項的參數(shù)選擇是不是造成指令變化出現(xiàn)緩慢升降的原因還需要做試驗論證。由此提出對模擬量信號接收儀表功能塊PVI 的試驗方案,比對PVI 表在不同參數(shù)情況出現(xiàn)的數(shù)值變化差異現(xiàn)象。制定4 種試驗方案,以便查出因通道參數(shù)不同導(dǎo)致的信號變化滯后的原因。

根據(jù)以上PVI 儀表掃描周期、濾波兩個參數(shù)設(shè)置項的差異情況,經(jīng)過分析后實施試驗方案：制定掃描周期1 s 去濾波、1 s 自動濾波、500 ms 去濾波、500 ms 自動濾波4 種不同參數(shù)的PVI 表去采集同一通道參數(shù)信號,通過使用標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器給該通道加4～20 mA 信號的方法,調(diào)取4 個PVI表實時趨勢數(shù)值變化快慢情況進(jìn)行對比,最終通過對比試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)4 種不同參數(shù)PVI 表中500 ms去濾波、1 s 去濾波的PVI 表不存在信號緩慢變化現(xiàn)象,而500 ms 去濾波的PVI 表是傳輸速度最快且信號穩(wěn)定的儀表。試驗完成后就明確了AGC 指令參數(shù)優(yōu)化的方向。制定修改時需要采取的熱控運行方式改變措施(切除11 號機組AGC、協(xié)調(diào)運行方式,轉(zhuǎn)基本方式運行)后,開好工作票,確認(rèn)各項措施落實到位后,進(jìn)行參數(shù)第一次修改。修改方案是去除AGC 指令濾波,掃描周期改為500 ms,同時控制邏輯頁從始端上級到本邏輯頁末端LDCOUT 輸出所有濾波項參數(shù)全部去除。確認(rèn)無誤后進(jìn)行下裝控制器。

修改后觀察AGC 指令變化迅速且不存在緩沖現(xiàn)象,1 s 內(nèi)完成變化過程。減少了調(diào)節(jié)時間。觀察AGC 調(diào)節(jié)性能指標(biāo),修改后調(diào)節(jié)速率有明顯提升,調(diào)節(jié)速率日平均值最高4.698,最低4.403高過AGC 考核指標(biāo)4.4,同時響應(yīng)時間由原來46 ～48 s 縮短到42 ～44 s,調(diào)節(jié)精度品質(zhì)也有明顯提升。

2.2 實際發(fā)送功率側(cè)分析及措施

經(jīng)過對AGC 指令優(yōu)化方案實施后再次對標(biāo)AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)參數(shù),發(fā)現(xiàn)并不能保證K1 值總是穩(wěn)定大于1,AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì)仍存在有可能被考核的風(fēng)險,還需要進(jìn)一步優(yōu)化。

總結(jié)前面PVI 表通道參數(shù)修改的經(jīng)驗,對AGC 控制邏輯圖進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。發(fā)現(xiàn)發(fā)電機實際發(fā)電功率（AI112.PV）是站引用點,AI112是在1 號站(FCS0101)硬接線通道接收電氣側(cè)傳來功率信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換傳輸?shù)? 號站(FCS0102),參與AGC 控制邏輯頁數(shù)據(jù)調(diào)整計算,然后通過DCS 輸出功能塊轉(zhuǎn)換返回到中調(diào)進(jìn)行AGC 指標(biāo)考核運算。在此過程中實發(fā)功率AI112 傳輸?shù)幂^慢,相對反應(yīng)真實的現(xiàn)場實發(fā)功率情況就比較滯后,整個控制回路根據(jù)中調(diào)指令去調(diào)節(jié)偏差值的精確程度也隨之降低。功率反饋信號傳輸慢顯然成為影響到AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì)的重要因素。因此對實發(fā)功率涉及到的變送器、DCS 通道的相關(guān)參數(shù)也進(jìn)行了比對。檢查發(fā)現(xiàn)接收信號的變送器傳輸信號不存在延時現(xiàn)象,但實發(fā)功率(AI112)所選取的PVI 接收儀表同樣存在掃描周期長(1 s)、自動濾波現(xiàn)象,再加上站間引用點這一特性,又增加了站間傳輸?shù)臅r間。

針對以上分析的結(jié)果,同時綜合考慮到我廠11 號機組設(shè)備運行現(xiàn)狀,只能對該通道參數(shù)、邏輯轉(zhuǎn)換功能塊參數(shù)進(jìn)行修改。待停機檢修時再取消站間點。為了確保機組安全運行,在修改之前對凡是涉及功率AI112 的所有自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別進(jìn)行仔細(xì)對比查看,同時分析修改參數(shù)下裝控制器時影響到所在頁其他PVI 模擬量接收儀表的邏輯運算的風(fēng)險性大小。

根據(jù)實發(fā)功率AI112 涉及相關(guān)自動、連鎖控制系統(tǒng)(見表1),最終確定采取的熱控措施方案。開好工作票,切除一次風(fēng)、送風(fēng)、引風(fēng)、過熱減溫、汽包水位、AGC、協(xié)調(diào)等自動控制系統(tǒng),改基本方式運行,由運行人員手動調(diào)節(jié)各參數(shù),確認(rèn)各項措施執(zhí)行到位,修改1,2 號站功率信號參數(shù)、往中調(diào)反送信號相關(guān)參數(shù),修改完后觀察參數(shù)變化情況并及時恢復(fù)之前切除的相關(guān)自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng),確認(rèn)各系統(tǒng)參數(shù)運行正常后結(jié)束此項工作。

改完參數(shù)后,在機組各輔機運行正常情況下6月16 日觀察AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì)參數(shù),調(diào)節(jié)速率有了前所未有的提升,數(shù)值5.638,調(diào)節(jié)時間最快也降到了39 s。當(dāng)天的AGC 補償1.165 4 萬元。修改實發(fā)功率側(cè)相關(guān)參數(shù),AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì)得到了更進(jìn)一步的提升。

2.3 調(diào)整參數(shù)側(cè)進(jìn)行優(yōu)化

通過以上優(yōu)化措施實施后,AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì)有了明顯提升,但在跟我廠其他兩臺機組對比之后還存在一定差距,尤其當(dāng)配煤摻燒煤粉熱值降低后,AGC 調(diào)節(jié)裕量不夠。為更進(jìn)一步挖掘機組調(diào)節(jié)潛力,對AGC 調(diào)節(jié)參數(shù)比例P、積分I進(jìn)行了調(diào)試整定,通過跟12 號機組參數(shù)對比,同時根據(jù)橫河控制系統(tǒng)自有的調(diào)節(jié)特性,分別對調(diào)節(jié)負(fù)荷段折線函數(shù)PID 參數(shù)進(jìn)行一些局部小范圍調(diào)整。此次調(diào)整參數(shù)后,打破由原來最快調(diào)節(jié)速率平均值記錄5.68,提升到最快7.92。大大地提升了調(diào)節(jié)速率,縮短了響應(yīng)時間,最快響應(yīng)時間32 s,綜合指標(biāo)也得到了很大的提升。由于調(diào)節(jié)速率的加快,調(diào)節(jié)品質(zhì)相應(yīng)提升,AGC 綜合指標(biāo)也同時提高,最高達(dá)2.8。爬坡速率、響應(yīng)時間的提升能夠更快的響應(yīng)各個時段的AGC 指令變化,這樣一來AGC 調(diào)峰深度也相應(yīng)加寬,平均每天調(diào)峰深度達(dá)1 500 MW左右,單日最高調(diào)峰深度達(dá)1 797.370 MW,單日補償費最高達(dá)到1.755 6 萬元,日平均達(dá)到1.4 萬元左右。

表1 功率參數(shù)A112 相關(guān)的控制系統(tǒng)

自2019-07-01 至2019-07-15 調(diào)峰補償費用總額21.355 4 萬元。與上月6 月1 日至15 日環(huán)比增長110.50 %。按目前平均指標(biāo)參數(shù)呈現(xiàn)的趨勢預(yù)算,不僅避免了AGC 指標(biāo)(K1 ＞1,K2 ＞1,K3 ＞1 考核電量為0)考核的風(fēng)險,而且達(dá)到了由虧轉(zhuǎn)盈、大幅度盈利的局面。

3 結(jié)論

通過對該廠11 號機組AGC 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的AGC 指令通道參數(shù)優(yōu)化、發(fā)電機實發(fā)功率信號傳輸優(yōu)化、調(diào)整參數(shù)的優(yōu)化,達(dá)到了提升AGC 調(diào)節(jié)系統(tǒng)考核指標(biāo)的效果,但進(jìn)一步提升AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì)在燃料自動控制方面還有一定空間。需要注意的是在調(diào)整AGC 參數(shù)時不能只一味追求AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì)的提升,同時要考慮機組的安全運行穩(wěn)定性,保證負(fù)荷會不會出現(xiàn)大幅度擺動,汽包水位、送引風(fēng)自動、燃料自動、風(fēng)壓系統(tǒng)等相關(guān)的自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定也要納入考慮范圍。在保證安全的前提下,AGC 才能穩(wěn)定投入運行。

所以AGC 性能是建立在汽輪機、鍋爐相互協(xié)調(diào)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上得以實現(xiàn)的。機、爐側(cè)控制系統(tǒng)之間的信號傳遞、電氣側(cè)功率的發(fā)送對整個AGC 調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說都有著密切的聯(lián)系,怎么才能系統(tǒng)地全面地提升AGC 調(diào)節(jié)品質(zhì),需要對整個單元機組做系統(tǒng)性的分析,并進(jìn)行反復(fù)不斷地摸索試驗才能實現(xiàn)。同時當(dāng)機組運行工況、機組檢修、汽輪機調(diào)門特性發(fā)生變化的時候,AGC 調(diào)整參數(shù)都要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試修改,以確保機組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行。