[发明专利]一种确保一次调频动作方向的优化控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及火电机组调频领域，尤其涉及一种确保一次调频动作方向的优化控制方法及系统。

背景技术

随着新能源并网、负荷增长和电网规模的不断增大，在特高压电网和大区电网互联的新形势下，各级电网联系日渐紧密，电网和机组之间协调配合的要求也越来越高，厂网协调功能中的一次调频成为稳定电网的有效手段之一。发电机组一次调频功能是汽轮发电机组固有的功能，主要是通过调节DEH系统的进汽调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常的情况下，快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，维持电网的安全。一次调节对系统频率变化的响应快，根据IEEE的统计，电力系统综合的一次调节特性时间常数一般在10秒左右；由于发电机的一次调节仅作用于汽轮机的阀门位置，而未作用于火力发电机组的燃烧系统，当阀门开度增大时，是锅炉中的蓄热暂时改变了原动机的功率，由于燃烧系统中的化学能量没有发生变化，随着蓄热量的减少，发电机的功率又会回到原来的水平。因而，火力发电机组一次调节的作用时间是短暂的。不同类型的火力发电机组，由于蓄热量的不同，一次调节的作用时间为0.5到2分钟不等。

目前，电网调度管理对机组的一次调频性能考核计算参数来源于调度计划和EMS(能量管理系统)。机组对应的频率、有功等测点信息定义在WAMS(广域监测系统)遥测定义表中，根据WAMS中定义遥测信息从PMU(同步向量测量装置)实时库中获取一次调频扰动计算的频率、有功、转速、一次调频前后指令等遥测数据。在电网调度的考核标准中规定：频率超出一次调频死区(50±0.033Hz)且持续在10秒及以上，同时最大频率偏差达到50±0.04Hz定义为有效扰动；发生有效扰动后，计算频率偏差超过死区时至一次调频计算结束点之间的有功功率变化量，有功功率变化量的积分值大于0，则认为一次调频正确动作，否则认为一次调频不正确动作；在一次有效扰动内，P3s和P0正向偏差小于机组铭牌出力的3‰，则记为该次一次调频动作不合格，其中频率越过死区时的机组有功出力记为P0，3s后有功出力记为P3s，正向偏差定义为有功变化对频率起正确作用。

实际运行中，机组运行在协调控制(CCS)方式，一次调频的调节主要为CCS和数字电液控制(DEH)共同动作来完成，如图1所示，将频率测量值与频率标准值50Hz进行求差，并通过电网规定的一次调频补偿量函数换算成需要补偿的功率量，一路送至CCS侧叠加至负荷指令值上生成新的负荷指令值，通过汽轮机PID控制器进行调节；一路送至DEH侧，经过线性转换成对应的阀门开度变化量，叠加至原有阀门开度指令上生成最终的阀门开度指令值，调节阀门执行器的开度。

由于电厂机组用于负荷控制的是功率变送器测量所得功率值，而电网考核所用为PMU所发的功率值，两者之间存在小幅差异；同时虽然国网规定调频动作死区为±0.033Hz，但各区域电网调频考核的具体限值各有不同，考核调频动作效果的频差值一般高于±0.033Hz，在实际一次调频考核中，经常出现频率超出考核死区瞬间，PMU所测功率出现小幅反调现象，造成考核指标不合格。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种确保一次调频动作方向的优化控制方法及系统，本发明能有效确保电网频率波动导致一次调频动作时机组负荷的变动方向，防止出现功率反调现象，有效改善机组调频的性能，提高火电机组对调度一次调频响应的准确性，提高其动作合格率，降低电网系统的频率波动。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种确保一次调频动作方向的优化控制方法，包括以下步骤：

设置电网调度考核动作频率阈值，计算电网频率偏差信号，当电网频率偏差信号超过调频死区频率阈值，且未达到区域电网调度考核动作频率阈值时，机组协调控制和数字电液控制各自保持原有动作方向和幅值，当电网频率偏差信号超过调频死区频率阈值，且达到区域电网调度考核动作频率阈值时机组CCS和DEH在保持应有动作幅值的同时，依据频差大小进行闭锁增或闭锁减调控。

通过模拟量发生器设定区域电网调度考核动作频差值。

所述调频死区为国家电网规定的标准，调频死区频率值为±0.033Hz。

进一步的，令电网频率偏差信号为Δf，调频死区频率阈值为Y，电网调度考核动作频率阈值为A，其中，A、Y均为正值，则：

(1)若Δf>A>Y，则机组协调控制侧汽轮机PID控制器闭锁减，且数字电液控制侧速率限制模块的负向速率限制端NR置数为0，亦相当于闭锁减；