保证300MW发电机组一次调频动作有效性的方法

摘要

本发明涉及一种保证300MW发电机组一次调频动作有效性的方法，步骤包括有：（1）计算压力修正因子P1/P0的比值；（2）试验进行修正系数K值确定；（3）计算转速偏差Δf对应的负荷变化值ΔMW；（4）最后计算流量修正值，ΔF＝ΔMW**K*P1/P0；本发明方法明显改善机组参与一次调频的快速性，能够在短时间内快速动作，改善其响应时间，响应时间即频率变化超出死区后，到机组负荷开始变化的时间，在各种主汽压力下，机组参与一次调频调节幅度明显增加，保证了机组一次调频的有效参与。

说明书

技术领域

本发明属于电厂发电机组一次调频控制技术领域，特别是一种保证300MW发电机组一次调频动作有效性的方法。

背景技术

随着电网容量的日益增大和大容量机组不断增多，大电网和大机组之间的相互协调已成为电网安全稳定运行至关重要的因素，机组一次调频功能可以快速响应电网功率的突变，能够明显改善电网频率质量，在电网安全稳定运行中发挥着举足轻重的作用。

按照一次调频相关要求，“采用电液调速系统（DEH）的汽轮机组，一次调频功能应由DEH实现。应采取将频差信号叠加在汽轮机调速汽门指令处的设计方法，以保证一次调频的响应速度。如采取其它形式的设计方法，也必须满足各项技术指标的要求”，目前多数机组设计方案具备叠加功能，但是无法实现一次调频动作的有效性，所以必须发明一种科学合理的方法解决该问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种保证300MW发电机组一次调频动作有效性的方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种保证300MW发电机组一次调频动作有效性的方法，方法步骤包括有：

（1）计算压力修正因子P1/P0的比值；P1为主蒸汽压力实际值，P0是主蒸汽压力设计值；

（2）试验进行修正系数K值确定；试验采用发电机组的发电负荷为80%、60%及50%额定负荷三种情况下开展试验，试验得出修正系数K1、K2、K3值，最后再取三个中最大值作为K的最终值；

（3）计算转速偏差Δf对应的负荷变化值ΔMW；其中，转速偏差Δf＝实际转速减去额定转速；

（4）最后计算流量修正值，ΔF＝ΔMW**K*P1/P0；其中，P1是主蒸汽压力的实际值，P0是主蒸汽压力的设计值。

而且，所述步骤（3）中转速偏差Δf＝实际转速减去额定转速具体为，转速偏差Δf＝WS—3000转/分钟，WS是汽轮机发电时的实际转速值。

而且，所述步骤（4）中P1范围在12MPa到17MPa之间变化，而设计值为16.5MPa。

本发明的优点和积极效果是

1、明显改善机组参与一次调频的快速性，能够在短时间内快速动作，改善其响应时间，响应时间即频率变化超出死区后，到机组负荷开始变化的时间。

2、在各种主汽压力下，机组参与一次调频调节幅度明显增加，保证了机组一次调频的有效参与。

附图说明

图1为本发明方法的发电机组一次调频动作控制结构原理图；

图2为本发明中300MW发电机组功率变化值ΔMW随转速差Δf的变化函数F(x)的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

做为300MW发电机组一次调频动系统，如图1所示，“流量指令”指的是机组汽轮机调节门的开度指令，指令范围是0%-100%；控制方式选择，指的是机组在什么方式下运行，一共有三种：

1、斜线冲上时即图中这种模式，调节级压力控制模式，该方式下流量指令，即汽轮机调节门开度大小，取决于调节级压力，与设定值即系统给定或者人工给定，之间差值的大小，给定值减去实际值的差为正数则开大调节门，反之则关小调节门。

2、斜线在中间，阀位控制方式，简单的说，系统给定或者人工给定的结果就是汽轮机调节门的开度大小，即系统给定多少，调节门开度就是多少。

3、斜线在下面，功率控制方式，该方式下流量指令，即汽轮机调节门开度大小，取决于实际功率，与设定值即系统给定或者人工给定，之间差值的大小，给定值减去实际功率的差为正数则开大调节门，反之则关小调节门。

“调节级压力”指的是汽轮机进汽门后第一级压力，该数值由现场变送器测量后经过模拟量/数字量信号转换送至DCS控制系统。

功率指的是该机组单位时间内发电量的大小，如300MW指的是该机组一小时内能发出30万度电。

系统给定或者人工给定，指的是该数值由调度中心给定，或者由运行操作员手动给定，“给定”说的是“给出一个具体的数值”，“手动给定”一般指的是人为判断后通过键盘给DCS系统输入一个具体的数值。

转速偏差Δf＝WS—3000转/分钟单位为转/分钟，其中汽轮机转速WS，指的是汽轮机发电时的实际转速值，大小范围0-4000转/分钟，也是现场变送器经过模拟量/数字量转换。

功率ΔMW随转速差Δf的变化函数F（x）的变化曲线，如图2所示，当转速差Δf≤-12转/分钟，则功率数值ΔMW=-24MW；当转速差-12＜Δf＜-2转/分钟，则功率数值ΔMW=2Δf；当转速差-2≤Δf≤2转/分钟，则功率数值ΔMW=0；当转速差2＜Δf＜12转/分钟，则功率数值ΔMW=2Δf；当转速差Δf≥2转/分钟，则功率数值ΔMW=24MW。

一种保证300MW发电机组一次调频动作有效性的方法，该方法的步骤包括：

（1）计算压力修正因子P1/P0的比值；P1为主蒸汽压力实际值，P0是主蒸汽压力设计值；

（2）试验进行修正系数K值确定，试验采用发电机组的发电负荷为80%、60%及50%额定负荷三种情况下开展试验，试验得出修正系数K1、K2、K3值，最后再取三个中最大值作为K的最终值；具体步骤如下：

①发电机组的发电负荷为80%额定负荷，比如240MW，机组主蒸汽压力为16MPa；模拟汽轮机转速3010转/分钟，根据机组一次调频动作效果，按照曲线所示，Δf=10转/分钟，则应该动作值ΔMW0=20MW，如果实际动作为ΔMW1，则K1=ΔMW/ΔMW1，例如ΔMW1=18MW，则K1=1.11；

②发电机组的发电负荷为60%额定负荷，比如180MW，机组主蒸汽压力为16MPa；模拟汽轮机转速3010转/分钟，根据机组一次调频动作效果，按照曲线所示，Δf=10转/分钟，则应该动作值ΔMW0=20MW，如果实际动作为ΔMW2，则K2=ΔMW/ΔMW2，例如ΔMW2=16MW，则K2=1.25；

③发电机组的发电负荷为50%额定负荷，比如150MW，机组主蒸汽压力为16MPa；模拟汽轮机转速3010转/分钟，根据机组一次调频动作效果，按照曲线所示，Δf=10转/分钟，则应该动作值ΔMW0=20MW，如果实际动作为ΔMW3，则K3=ΔMW/ΔMW3，例如ΔMW3=15MW，则K3=1.33；

综上三个试验，得出三个值中最大值1.33，所以K=1.33。

（3）计算转速偏差Δf对应的负荷变化值ΔMW；

其中，转速偏差Δf＝实际转速减去额定转速，转速偏差Δf＝WS—3000转/分钟，单位为转/分钟，其中汽轮机转速WS，指的是汽轮机发电时的实际转速值，大小范围0-4000转/分钟，也是现场变送器经过模拟量/数字量转换；

一次调频含义：一次调频功能是指当电网频率超出规定的正常范围后，参与一次调频的机组，通过增加或减少机组的功率，来维持电网频率在一个固定值。一般采用汽轮机转速代表电网频率，3000转/分钟代表电网频率为50Hz，即汽轮机转速大于3000转/分钟，或者小于3000转/分钟，并网机组必须采取升降负荷来维持系统频率的稳定，如果频率高即转速大于3000转/分钟，则需要减少发电负荷来达到降低转速的目的，反之亦然。

为了保证所有机组动作的一致性和平衡性，每台机组的频率变化必须按照一次调频规定的动作幅度变化，而300MW机组一般按照如图2所示的曲线中的对应函数关系变化。当转速差Δf≤-12转/分钟，则功率数值ΔMW=-24MW；当转速差-12＜Δf＜-2转/分钟，则功率数值ΔMW=2Δf；当转速差-2≤Δf≤2转/分钟，则功率数值ΔMW=0；当转速差2＜Δf＜12转/分钟，则功率数值ΔMW=2Δf；当转速差Δf≥2转/分钟，则功率数值ΔMW=24MW。

（4）最后计算流量修正值，ΔF＝ΔMW**K*P1/P0。

做为本发明的一个300MW机组具体实例，计算流量修正值，ΔF＝ΔMW*K*P1/P0；P1是主蒸汽压力的实际值，P0是主蒸汽压力的设计值，例如300MW机组，P1一般范围在12MPa到17MPa之间变化，而设计值一般为16.5MPa，

修正函数ΔF的输入为ΔMW，而输出为ΔF＝ΔMW*K*P1/P0，其中K为试验确定的数值；

提高一次调频动作的有效性，关键在于提高了一次调频的动作效果，原来机组一次调频动作效果，如应该动作20MW，而实际只动作了15MW，全国这么多台机组，如果都没有达到应该动做的幅度，则电网频率得不到稳定和维持，所以必须提高一次调频的动作有效性。

改善有效性从两个方面入手，1、通过在额定压力下的一次调频三次试验，确定K值，这个K值是保证机组在三个试验条件下，均能保证机组能够参与一次调频，并能够达到规定的负荷变化值，三个负荷下的条件基本能够代表机组90%的一次调频动作效果，本试验均是在压力为额定值16MPa下的试验，所以要想全面完善机组一次调频动作效果，必须增加下面压力修正因子P1/P0；2、如果机组主蒸汽压力不稳定，造成机组蓄能的变化，从而影响机组一次调频动作的效果，所以本发明，从压力方面考虑加入了压力修正因子，即P1/P0，从而保证机组在各种压力下，均能满足一次调频动作效果，具体的说，如果主蒸汽压力低于设计压力，为了保证机组一次调频的动作负荷量，必须在原有的调门开度的基础上，根据压力的比例关系，成倍地增加阀门开度，才能确保机组发电量的有效变化，进而保证机组一次调频有效性。