王灘電廠AGC和一次調頻控制邏輯優化分析①

杜建忠

摘 要:本文簡要介紹了華北電網《兩個細則》對發電機組AGC和一次調頻指標的要求,指出了原控制系統存在的問題,具體分析了AGC和一次調頻邏輯優化的原理及具體實施方案為同類型發電機組的控制邏輯優化工作提供了有益的借鑒和參考。

關鍵詞:兩個細則AGC一次調頻邏輯優化

中圖分類號:TM62 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(a)-0085-01

華北電網為了保證發電機組的供電質量,制定了兩個文件:《華北區域發電廠并網運行管理實施細則》和《華北區域并網發電廠輔助服務管理實施細則》,簡稱《兩個細則》。

電網《兩個細則》的實施加大了對發電廠電能質量的考核,其中對AGC和一次調頻的調節質量是其中的重點考核內容。為了滿足《兩個細則》的要求,在保證機組安全穩定運行的前提下,對協調控制系統的AGC和一次調頻的控制結構和控制方法需要進行相應的優化,才能為電廠爭取最大的利益。

1 《兩個細則》對一次調頻和AGC指標的考核要求

1.1 一次調頻主要考核指標及考核辦法

《兩個細則》對一次調頻主要考核并網機組的一次調頻正確動作率。在電網頻率越過機組一次調頻死區的一個積分期間,如果機組的一次調頻功能貢獻量為正,則統計為該機組一次調頻正確動作1次。單臺機組每月的一次調頻平均正確動作率低于80％,就會受到電網的考核。

1.2 AGC性能指標計算及補償考核度量辦法

AGC調節性能考慮調節速率、調節精度與響應時間等三個因素的綜合體現。

調節速率(K1)考核機組AGC調節過程中,機組實際升降負荷速率比標準調節速率快慢的程度。調節精度(K2)考核機組響應穩定以后,實際出力和設點出力之間的偏差程度。響應時間(K3)考核調度指令之后,機組出力在原出力點的基礎上,可靠地跨出與死區的快慢程度。調節性能綜合指標Kp=K1×K2×K3,每月單臺機組的Kp指標月平均值低于1,就會受到電網的考核。

2 原協調控制系統存在的問題

2.1 一次調頻系統存在的問題

(1)AGC指令影響

在一次調頻動作期間,AGC指令給相反的指令,掩蓋了一次調頻動作貢獻的調頻功率。

(2)主汽壓影響

當網頻變化很小,剛超過死區時,由于機組主汽壓力變化,綜合閥位雖然按一次調頻邏輯設計動作,但實發功率受主汽壓力變化影響大于一次調頻動作量。主汽壓變化的影響淹沒了一次調頻貢獻的調頻功率。

2.2 AGC存在問題

(1)DCS曲線計算指標與電網計算指標存在差異,給電網上傳的實發功率因涉及到其他的中間環節,可能存在一定的滯后。

(2)協調控制回路中壓力拉回控制回路對AGC的響應時間及綜合指標Kp都有很大影響。我廠汽機主控回路中,主汽壓偏差修正實發功率。當主汽壓力偏差0.5MPa時,修正實發功率1.34％,限制汽機調門的變化。

3 邏輯優化方案

3.1 AGC與一次調頻動作方向相反時,一次調頻優先

在機組投入一次調頻和AGC功能時,經常會出現AGC的負荷指令變化方向和一次調頻要求的負荷指令變化方向不一致的情況。由于對一次調頻不正確動作的考核嚴于對AGC調節精度與速度的考核,所以在AGC的負荷指令變化方向和一次調頻要求的負荷指令變化方向不一致時,修改相應邏輯,限制AGC指令的調節,優先滿足一次調頻的控制需要。

3.2 適當削弱協調回路中壓力拉回作用

協調控制主要是對具有大慣性、大遲延的鍋爐和響應速度較快的汽輪機之間的控制指令進行協調。為了在機組變負荷過程中盡可能保證主蒸汽壓力的穩定,在“爐跟機”協調控制方式下,將主蒸汽壓力的偏差信號引入汽輪機側的負荷控制回路中,以使汽輪機控制和鍋爐控制共同穩定主蒸汽壓力。但這會降低對AGC指令的響應速度,影響AGC的調節精度。因此可以在汽壓較低時,自動將壓力拉回的定值放寬,以達到弱化壓力拉回的作用。這樣在機組變負荷初期,能夠充分利用鍋爐蓄熱,通過主蒸汽壓力的合理波動來提高機組對負荷指令的響應速度和AGC的調節精度。當汽壓較高時,壓力拉回自動投入,又保證了機組的安全。

3.3 協調系統中負荷變化率初期加速

為提高機組AGC的負荷相應速率、縮短負荷相應時間,在調度負荷指令變化初期,協調系統自動提高升降負荷速率設定值。經一段時延后自動恢復到原升降負荷速率設定值。這樣既保證了在調度負荷指令變化初期,機組的負荷相應速率,降低了負荷相應時間,又保證了機組運行的穩定性。

3.4 優化機組調頻功率曲線

修改機組調頻功率曲線,在頻差超過死區的較小范圍內,適當增大調頻功率增量,使調頻功率曲線初期較陡。提高頻差小幅度波動時,一次調頻的動作幅度,避免被AGC調節所“淹沒”,從而提高一次調頻正確動作率。

3.5 煤質系數

為了便于協調控制系統能夠對煤質變化作出及時調整,通過一定算法計算當前燃煤的煤質系數,經煤質系數修正后的實際負荷指令作為鍋爐主調節器的前饋信號。引入煤質系數,使鍋爐燃燒調節系統能夠根據煤質情況,快速對負荷要求進行響應,維持鍋爐燃燒與汽輪機蒸汽消耗的協調變化。一旦由于某種原因主汽壓力出現較大偏差時,協調控制系統能夠快速、平穩動作,保證主汽壓力平穩達到給定值,燃料指令不出現頻繁、反復波動情況。

4 結語

王灘電廠經邏輯改進優化后,一次調頻和AGC的調節品質明顯提高,獲得了電網的獎勵。為了滿足《兩個細則》的要求,在保證機組安全性的前提下,對協調控制系統的AGC和一次調頻的控制結構和控制方法需要進行相應的改進,才能為電廠爭取最大的利益。

另一方面,由于受短期負荷預測能力的限制,在調節聯絡線偏差的過程中,AGC送至發電廠的指令常常在很短的周期內呈現往復波動的趨勢,使機組的風、煤、給水、汽溫等控制系統頻繁調節,從而影響了系統的穩定性,加劇了主、輔機的磨損,使機組的壽命縮短、檢修的成本上升。建議網調從提高負荷的短期預測能力入手,研究出合理的控制區域的AGC控制邏輯,在保證電網供電指標的前提下,盡量減少機組的AGC動作次數和幅度。

參考文獻

[1]華北區域并網發電廠輔助服務管理實施細則(試行).華北電監局,2008年.

[2]李衛華,王玉山,段南.600MW火電機組AGC運行方式下的控制特性分析.

[3]張秋生.提高機爐協調控制系統AGC響應速率的方法.