600MW火力發(fā)電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)RB邏輯優(yōu)化研究

王迎旭（北京國際電氣工程有限責任公司，北京 100041）馮新江（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司，遼寧 鐵嶺 112700）

600MW火力發(fā)電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)RB邏輯優(yōu)化研究

王迎旭（北京國際電氣工程有限責任公司，北京 100041）
馮新江（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司，遼寧 鐵嶺 112700）

結(jié)合國華系統(tǒng)內(nèi)電廠發(fā)生RB后出現(xiàn)的問題，以及錦界電廠機組的自身特點，對國華錦界電廠600MW發(fā)電機組CCS中RB功能在運行過程中存在的問題進行了詳細的分析，提出了改進、優(yōu)化方案及措施，對結(jié)果進行了全面的論證和總結(jié)，并對投運效果進行了綜合評價。

優(yōu)化；RB指令；跟蹤；鍋爐主控；穩(wěn)定運行

1 引言

RunBack（RB）功能是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）的重要組成部分，設(shè)計的目的是保證在輔機故障跳閘后，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)自動迫降負荷至機組所允許的預(yù)定值，保證機組在此工況下的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。目前，機組在CCS正常投入運行后，均進行RB試驗，但大部分機組的RB試驗只是在特定的工況下進行，機組隨機發(fā)生RB工況后，有RB誤發(fā)或動作不正確的現(xiàn)象。通過機組運行過程中發(fā)生的異常RB情況，以及對國華其他兄弟電廠RB異常動作情況的分析和研究，對國華錦界電廠協(xié)調(diào)控制中的RB功能進行優(yōu)化，保證了RB功能的正常投運，防止RB誤發(fā)及不正常動作。對機組的整體性能及自動化水平確實有很大的提高，而且極大地減少了機組的非計劃停運次數(shù)，提高了機組運行的安全、穩(wěn)定性，進而大大提高了機組的發(fā)電效率。

2 概述

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)RB功能主要包括：機組最大可能出力運算回路、RB激活回路、RB動作速率判斷回路以及減負荷功能。當機組由于輔機故障發(fā)生RB時，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運行在汽機跟隨方式，汽機主控維持當前機前壓力，鍋爐主控跟蹤RB指令至機組所允許的最大負荷，RB動作項目主要包括：

? 鍋爐燃料（給煤機）

? 引風機

? 送風機

? 一次風機

? 給水泵

? 爐水泵

? 空預(yù)器

RB動作條件：RB功能投入、機組負荷大于360MW、機組最大允許負荷瞬間低于鍋爐主控指令5%，當以上三個條件同時具備時觸發(fā)RB動作。

RB動作后根據(jù)不同的輔機跳閘情況，選擇不同的降鍋爐主控指令的速率，其中鍋爐燃料RB動作后降鍋爐主控指令的速率為50%/min,引風機、送風機、空預(yù)器、給水泵、爐水泵RB動作后降鍋爐主控指令的速率為150%/min，一次風機RB動作后動作后降鍋爐主控指令的速率200%/min

3 存在的問題及優(yōu)化方案

3.1 RB首出判斷邏輯錯誤，造成在無輔機跳閘的情況下畫面顯示輔機RB。

2012年10月14日17時53分協(xié)調(diào)控制畫面顯示除爐水泵外的其它所有RB動作首出，但RB實際沒有動作，在RB首出邏輯判斷是在RB投入的情況下，如果鍋爐主控指令大于哪個輔機出力0.5%就判斷為哪個輔機為RB首出。RB首出判斷邏輯如圖1所示：

圖1 RB首出判斷邏輯圖

在2012年10月14日17時53分39秒鍋爐主控指令達到110.5%，大于送風機、一次風機、給水泵、空預(yù)器、給煤機的最大出力110%且達到偏差報警值0.5%，使其各個RB首出同時發(fā)出，而實際RB都沒有動作。

優(yōu)化方案：

將RB投入改為RB已觸發(fā)，這樣就只有在RB觸發(fā)后才會有首出顯示，防止對運行人員的誤導。優(yōu)化后RB首出判斷邏輯如圖2所示：

圖2 優(yōu)化后RB首出判斷邏輯圖

在經(jīng)過優(yōu)化后沒發(fā)生RB首出誤發(fā)的現(xiàn)象，同時為運行人員正確判斷RB是否發(fā)生提供可靠的依據(jù)。

圖3 燃料出力計算邏輯圖

3.2 RB誤動作案例分析

國華某電廠2010年6月7日14時55分49秒098，3C給煤機遙控反饋消失，14時55分49秒271，3C給煤機遙控反饋信號恢復(fù)，14時55分49秒319，3C給煤機運行信號消失，14時55分49秒686，3C給煤機運行反饋信號恢復(fù)。14時55分50秒910燃料RB動作。14時56分12秒512給水泵RB動作，3E、3D磨煤機相繼跳閘，2臺汽動給水泵的指令置于最大值。14時57分59秒526，3A汽動給水泵手動停運。14時58分11秒668汽包水位高保護動作，MFT動作。

事后分析為何會觸發(fā)機組的給水RB動作，在給煤機跳閘信號出現(xiàn)后會觸發(fā)燃料RB,此時鍋爐主控指令會跟蹤RB指令即輔機最大允許出力，鍋爐主控處于跟蹤狀態(tài)且跟蹤RB指令，此跟蹤狀態(tài)會持續(xù)到RB觸發(fā)脈沖的結(jié)束，但給煤機的跳閘信號又迅速消失，給煤機的運行信號恢復(fù)，造成輔機最大出力恢復(fù)到93%以上，大于給水泵最大允許出力92%，觸發(fā)給水泵的RB，使給水泵指令置于最大且不能人為干預(yù)，導致汽包水位高MFT保護動作。

通過對此案例的分析，我們發(fā)現(xiàn)其主要原因還是出在給煤機運行和跳閘信號出現(xiàn)瞬間的變位，即發(fā)生開關(guān)量的抖動。所以通過一個防開關(guān)量抖動的邏輯就可以有效的防止此情況的發(fā)生。

國華錦界電廠的燃料出力計算邏輯圖如圖3所示：

從此邏輯圖可以看出，在給煤機運行狀態(tài)的開關(guān)量信號發(fā)生抖動時，就會使燃料出力來回變化，假如5臺給煤機運行，每臺給煤機允許出力常數(shù)為110%，通過計算燃料允許出力就為110%，在RB邏輯中為防止RB的誤發(fā)，在輔機出力大于95%時還要再加20%，即RB指令為130%，如果其中一臺給煤機運行狀態(tài)改變，其它輔機運行正常則輔機最大允許出力就決定于燃料的出力，那么輔機最大允許出力將變?yōu)?8%，同時觸發(fā)燃料RB，鍋爐主控指令跟蹤RB指令，但是在RB觸發(fā)的脈沖時間之內(nèi)此給煤機運行狀態(tài)恢復(fù)，燃料出力將此給煤機的出力重新計算在內(nèi)，輔機的最大允許出力就恢復(fù)為110%，同時RB指令變?yōu)?30%，而此時的鍋爐主控仍處于跟蹤狀態(tài)，那么鍋爐主控指令將跟蹤RB指令到130%，在邏輯中鍋爐主控指令最大被限制在120%，但這也大于了送風、引風、一次風、空預(yù)器、給水泵、燃料各110%的輔機最大允許出力，所以將會把以上輔機的RB全部觸發(fā)，并按照最嚴重的輔機RB動作下去，國華錦界電廠最嚴重的輔機RB是一次風機RB，跳閘磨煤機至最后兩臺運行，這會給機組穩(wěn)定運行帶來嚴重的隱患。

發(fā)生給煤機狀態(tài)反復(fù)改變的原因一般有兩種，一是給煤機的運行狀態(tài)的信號（開關(guān)量）發(fā)生跳變，而實際給煤機運行狀態(tài)并沒有改變。此種情況易發(fā)生于給煤機狀態(tài)輸出繼電器品質(zhì)不好，使得其發(fā)出跳變的開關(guān)量信號。另一種是給煤機實際發(fā)生了跳閘，但運行人員為了及時加負荷，在RB沒有動作結(jié)束（即RB觸發(fā)脈沖時間）就又啟動這臺給煤機或另一臺給煤機，同樣會使燃料出力又恢復(fù)到原值。

針對此種情況優(yōu)化的邏輯回路，如圖4所示：

圖4 優(yōu)化的邏輯回路圖

在給煤機運行狀態(tài)信號后加入一反延時TOF塊，其延時時間稍大于RB動作的時間，這樣在發(fā)生給煤機跳閘時RB會正常動作，但如在RB持續(xù)時間內(nèi)又有給煤機啟動或原跳閘給煤機運行信號又恢復(fù)時，不會將其出力計算在內(nèi)，要在RB的持續(xù)時間之后再計入燃料出力，從而可避免在RB發(fā)生時，鍋爐主控在跟蹤RB指令，使鍋爐主控指令大于各個輔機出力而誤發(fā)其它輔機的RB。

通過此邏輯優(yōu)化后有效的防止了RB的誤發(fā)現(xiàn)象。

4 結(jié)論

通過對機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)RB功能的改進和優(yōu)化，將其應(yīng)用于國華錦界電廠已投產(chǎn)的4臺600MW機組上，沒有發(fā)生一次機組RB的誤動作，RB動作的正確率100%。使RB功能全部穩(wěn)定投入在線運行，極大地提高了機組的自動化水平和整體性能，大大減少了機組的非計劃停運次數(shù)，從安全、穩(wěn)定、節(jié)能、降耗、環(huán)保等方面全面改善了機組的運行狀況，提高了機組的發(fā)電效率。

圖15 某公司2MW風機主控系統(tǒng)的主要參數(shù)趨勢曲線

5.2 降低測試成本和風險

除了因為測試難以實現(xiàn)外，MATLAB/SIMULINK仿真帶來的最大貢獻是可以降低測試中的成本和風險，因為在傳統(tǒng)的風電主控開發(fā)過程中都是要進行大量的帶載測試的，但是，很多測試是具有很大風險且成本是非常高昂的，如果能夠預(yù)先進行仿真，對仿真參數(shù)進行實際驗證，即可發(fā)現(xiàn)原設(shè)計系統(tǒng)的問題所在，從而能夠減少帶載測試的次數(shù)，從而有效的控制了測試的成本和風險。

6 結(jié)束語

基于建模的風電主控開發(fā)模式可以輕松的實現(xiàn)風機臨界和極限狀態(tài)下的無風險仿真，與此同時也帶來了成本的降低、提高了代碼的復(fù)用率、縮短了產(chǎn)品上市時間等眾多優(yōu)點，且此種方法也可以為其他機械設(shè)備制造業(yè)的控制系統(tǒng)的開發(fā)提供相應(yīng)的參考。

[1] 齊蓉, 肖維榮. 可編程控制器技術(shù)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2009.

[2] 于群, 曹娜等. MATLAB/SIMULINK電力系統(tǒng)建模與仿真[M]. 上海:機械工業(yè)出版社, 2011.

[3] 葉航冶. 風力發(fā)電機組的控制技術(shù)[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2008.

[4] FernadoD. Bianchi, HernanDeBattista, RicardoJ. Mantz. (劉光德譯) .風力機控制系統(tǒng)原理, 建模及增益調(diào)度設(shè)計[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2010.

[5] ThomasAckermann,etc. (謝樺, 王建強, 姜久春譯) . 風力發(fā)電系統(tǒng)[M]. 北京: 中國水利水電出版社, 2010.

[6] Dr. PhilippWallner.increasedefficiencywithmodel-baseddesignandautomaticcode generation. Automotion, 2010.

[7] 李建林, 許洪華等. 風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓運行技術(shù)[M].北京: 機械工業(yè)出版社, 2008.

作者簡介

曹金青（1985-），男，河南南陽人，上海交通大學機械與動力工程學院碩士研究生在讀，現(xiàn)就職于貝加萊工業(yè)自動化（上海）有限公司，主要從事風電控制系統(tǒng)的研究與市場推廣工作。

Research on RB logic Optimization of Coordinated Control System600MW Thermal Power Unit

With the emerging problems after RB in the plants of GUOHUA system, and the own characteristics of the SHANXI GUOHUA JINJIE power plant, the detailed analysis is given during unit operating process. Optimized schemes and measures are proposed; and comprehensive evaluation and summary are concluded. Finally, a comprehensive evaluation for the operation results is given.

Optimization; RB directive; Tracking; Boiler control; Stable operation

B

1003-0492(2014)01-0096-03

TP273

王迎旭（1974-），男，河北邢臺人，1998年畢業(yè)于太原電力高等專科學校，現(xiàn)就職于北京國際電氣工程有限責任公司。

馮新江（1973-），男，遼寧錦州人，1994年畢業(yè)于沈陽電力高等專科學校，現(xiàn)就職于遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司。