单元机组协调控制ppt课件.ppt

单元机组协调控制系统、一次调频单元机组协调控制系统、一次调频和和AGC 第一节第一节 概述概述 发电机组控制发电机组控制 电能质量：电压、频率、波形和供电的可靠性电能质量：电压、频率、波形和供电的可靠性 电压与无功功率电压与无功功率: 频率与有功功率频率与有功功率:有功功率和无功功率的调节有功功率和无功功率的调节有功功率有功功率: 通过调汽机的进汽量（改变发电机功率角）调节有功功率。无功功率无功功率: 通过调节励磁电流达到无功功率的平衡。一一 、单元机组控制问题、单元机组控制问题 单元机组的输出电功率（有功功率）（有功功率）与电网负荷要求是否一致反映了机组与外部电网之间能量供求的平衡关系，而主蒸汽压力反映了单元机组内的锅炉与汽轮机、发电机之间能量供求的平衡关系。 机组的输出电功率PE和主蒸汽压力pT是单元机组控制的两个主要参数。 二、二、 单元机组协调控制系统基本组成单元机组协调控制系统基本组成 协调控制级基础控制级机炉主控回路给水空气燃料锅炉汽轮机、发电机锅炉控制系统汽轮机控制系统主蒸汽压力给定值po负荷指令处理回路ADS指令值班员指令外部负荷指令电网频率主蒸汽压力pT实际负荷指令P0机组输出电功率PE图131 单元机组协调控制系统的组成单元机组负荷控制系统子控制系统进汽量锅炉指令BD汽轮机指令TD三、机组负荷控制系统被控对象动态特性三、机组负荷控制系统被控对象动态特性 +BT+GNT(s)GPT(s)GNB(s)GPB(s)PEpT汽轮机控制系统锅炉控制系统TDBD图132 负荷被控对象方框图GNT(s)汽轮机调门开度T对机组输出电功率PE的传递函数 GPT(s) 汽轮机调门开度T对主蒸汽压力pT 的传递函数GNB(s) 燃烧率B对机组输出电功率PE的传递函数 GPB(s) 燃烧率B对主蒸汽压力pT的传递函数单元机组1. 单元机组的动态特性单元机组的动态特性 图133 单元机组被控对象动态特性TTBtttpTtPE（a）BtTtBtpTpTtPE（b）机前压力维持不变条件下，测的利用燃料调负荷2. 负荷控制系统被控对象动态特性负荷控制系统被控对象动态特性 对于锅炉侧，由于各控制系统的动态过程相对于锅炉特性的迟延和惯性可忽略不计，因此可假设它们配合协调，能及时跟随锅炉指令BD，接近理想随动系统特性，故有B=BD。 对于汽轮机侧，如果汽轮机控制系统为开环时，则汽轮机指令TD就是调门开度T，TTD。这样，负荷控制系统的广义被控对象的动态特性与单元机组的动态特性相同。 如果汽轮机控制系统为功频控制，则汽轮机指令TD就是汽轮机功率指令。这样，广义被控对象的动态特性会有很大改变。 +BT+GNT(s)GPT(s)GNB(s)GPB(s)PEpTGT(s)锅炉控制系统TDBD图134 汽轮机控制系统为功频控制时广义被控对象方框图GT(s)功频调节器；nT汽轮机转速；n0转速给定值；n转速不等率_+1/n+n0nT+BDTDtttpTtPE图135 汽轮机控制系统为功频控制时广义被控对象动态特性（a）BtTttpTpTtPE（b）TDBD第二节第二节 负荷指令处理回路负荷指令处理回路 负荷指令处理回路的主要作用是：对外部负荷要求指令进行选择并根据机组运行情况进行处理，使之转变为一个适合于机、炉运行状态的实际负荷指令P0。同时根据机组的运行方式，产生主蒸汽压力给定值po。 一、正常工况下负荷指令处理一、正常工况下负荷指令处理 在机组的设备及主要参数都正常的情况下，机组通常接受的三个外部负荷指令为：电网调度所的负荷分配指令ADS、值班员手动指令（就地负荷指令）和电网调频所需负荷指令。 正常工况下，负荷指令一般受到以下限制： 负荷指令变化速率限制负荷指令变化速率限制 运行人员所设定的最大、最小负荷限制运行人员所设定的最大、最小负荷限制 图136 正常工况下负荷指令处理原则性方案输出YPs0%速率限制回路中调指令电网频率就地指令f变化率限制值f0频率给定值ADSaf最小负荷Pmin最大负荷Pmaxf(x)AfAAP0实际负荷指令A变化率限制值 MW/min1kN0输 出 输入1速率限制回路原理图（a）（b）T3TT4输出等于输入1输入YT2为了安全和稳态运行，幅度在3负荷死区0.033HZ(2r/min)一种比例控制二、异常工况下的负荷指令处理二、异常工况下的负荷指令处理 机组主机、主要辅机或设备的故障原因有两类机组主机、主要辅机或设备的故障原因有两类： 第一类为跳闸或切除，如某台风机跳闸等，这第一类为跳闸或切除，如某台风机跳闸等，这类故障的来源是明确的，可根据切投状况加以类故障的来源是明确的，可根据切投状况加以确定。确定。 第二类为工作异常，其故障来源是不明确的，第二类为工作异常，其故障来源是不明确的，无法直接确定，只能通过测量有关运行参数的无法直接确定，只能通过测量有关运行参数的偏差间接确定。偏差间接确定。 对机组实际负荷指令的处理方法有四种：负荷对机组实际负荷指令的处理方法有四种：负荷返回（返回（Run Back ，RB）；快速负荷切断）；快速负荷切断 (Fast Cut Back，FCB，快速甩负荷，快速甩负荷)；负荷；负荷闭锁增闭锁增/减减(Block Increase/ Block Decrease，BI/BD) 和负荷迫升和负荷迫升/迫降迫降 (Run Up/ Run Down，RU/RD)。 其中，负荷返回其中，负荷返回RB和快速负荷切断和快速负荷切断FCB是是处理第一类故障的，负荷闭锁增减处理第一类故障的，负荷闭锁增减BI/BD和和负荷迫升迫降负荷迫升迫降RU/RD是处理第二类故障。是处理第二类故障。1负荷返回RB 又称辅机故障减负荷或甩负荷，其主要作又称辅机故障减负荷或甩负荷，其主要作用是：根据主要辅机的切投状况，计算出用是：根据主要辅机的切投状况，计算出机组的最大可能出力值。若实际负荷指令机组的最大可能出力值。若实际负荷指令大于最大可能出力值，则发生负荷返回，大于最大可能出力值，则发生负荷返回，将实际负荷指令降至最大可能出力值，同将实际负荷指令降至最大可能出力值，同时规定机组的负荷返回速率。时规定机组的负荷返回速率。 因此，负荷返回回路具有两个主要功能：因此，负荷返回回路具有两个主要功能：计算机组的最大可能出力值；规定机组的计算机组的最大可能出力值；规定机组的负荷返回速率。负荷返回速率。 0TTf(x)A送风机A运行TTA送风机B运行f(x)引风机A运行引风机B运行TTAf(x)空气预热器A运行空气预热器B运行TTAf(x)汽泵A转数2kr/min同时汽泵A出口门开汽泵B转数2kr/min同时汽泵B出口门开TA电泵运行RB 目标值（MW）TTAf(x)一次风机A运行一次风机B运行RB 返回速率（MW/min）图137 负荷返回回路RB与其它系统关系与其它系统关系 CCS、FSSS、DEH和和SCS系统系统 2负荷快速切断负荷快速切断FCB 负荷快速切断负荷快速切断FCB（又称快速甩负荷）的（又称快速甩负荷）的作用是当机组突然与电网解列（送电负荷作用是当机组突然与电网解列（送电负荷跳闸），或发电机、汽轮机跳闸时，快速跳闸），或发电机、汽轮机跳闸时，快速切断负荷指令，实现机组快速甩负荷。切断负荷指令，实现机组快速甩负荷。 主机跳闸的负荷快速切断通常考虑两种情况： 一种是送电负荷跳闸，机组仍维持厂用电运行，一种是送电负荷跳闸，机组仍维持厂用电运行，即不停机不停炉；即不停机不停炉； 另一种是发电机跳闸、汽轮机跳闸，由旁路系统另一种是发电机跳闸、汽轮机跳闸，由旁路系统维持锅炉继续运行，即停机不停炉。负荷指令应维持锅炉继续运行，即停机不停炉。负荷指令应快速切到快速切到0（锅炉仍维持最小负荷运行）。（锅炉仍维持最小负荷运行）。 负荷快速切断回路的功能与实现和负荷返回回路相似，只不过减负荷的速率要大得多。 3负荷闭锁增负荷闭锁增/减减BI/BD 第二类故障会造成诸如燃料量、空气量、给水流量等运行参数的偏差增大。 负荷闭锁增减指的是，当机组在运行过程中，如果出现下述任一种情况： （1）任一主要辅机已工作在极限状态，比如给风机等工）任一主要辅机已工作在极限状态，比如给风机等工作在最大极限状态；作在最大极限状态； （2）燃料量、空气量、给水流量等任一运行参数与其给）燃料量、空气量、给水流量等任一运行参数与其给定值的偏差已超出规定限值。定值的偏差已超出规定限值。 认为设备工作异常，出现故障。该回路就对实际负荷指令加以限制，即不让机组实际负荷指令朝着超越工作极限或扩大偏差的方向进一步变化，以防止事故的发生，直至偏差回到规定限值内才解除闭锁，这就是所谓的负荷指令闭锁或负荷闭锁。负荷指令闭锁分闭锁增BI（实际负荷指令上升方向被闭锁）和闭锁减BD（实际负荷指令下降方向被闭锁）。 引起机组实际负荷指令闭锁的原因主要有：（1）闭锁增BI1） 负荷BI：机组实际负荷指令达到运行人员手动设定的最大负荷限制值，或机组输出电功率小于机组实际负荷指令，且二者偏差大于允许值；2） 主蒸汽压力BI：汽轮机负荷达到最大值，或在锅炉跟随方式下，机前主蒸汽压力小于给定值，且二者偏差大于允许值；3） 燃料BI：燃料指令达到高限（给煤机工作在最大极限状态），或燃料量小于燃料指令，且二者偏差大于允许值；4） 给水泵BI：给水泵输出指令达到高限，或给水量小于给水指令，且二者偏差大于允许值；5） 送风机BI：送风机输出指令达到高限，或风量小于风量指令，且二者偏差大于允许值；6） 引风机BI：引风机输出指令达到高限，或炉膛压力高于给定值，且二者偏差大于允许值；7） 一次风机BI：一次风机输出指令达到高限，或一次风压小于给定值，且二者偏差大于允许值。 实际负荷指令为最大负荷限制值BI图138 负荷闭锁增 BI逻辑图输出电功率小于实际负荷指令一定限值汽机负荷达到最大锅炉跟随方式主蒸汽压力小于给定值一定限值燃料指令达到高限燃料量小于燃料指令一定限值给水泵输出指令达到高限给水量小于给水指令一定限值送风机输出指令达到高限送风量小于风量指令一定限值引风机输出指令达到高限炉膛压力高于给定值一定限值一次风机输出指令达到高限一次风压小于给定值一定限值11111111& 4负荷迫升、迫降负荷迫升、迫降RU/ RD 对于第二类故障，采取负荷闭锁增/减BI/BD措施是机组安全运行的第一道防线。当采用BI/BD措施后，监测的燃料量、空气量、给水流量等运行参数中的任一参数依然偏差增大，这样需采取进一步措施，使负荷实际负荷指令减小增大，直到偏差回到允许范围内。从而达到缩小故障危害的目的。这就是实际负荷指令的迫升迫降RU/ RD，负荷迫升/迫降是机组安全运行的第二道防线。 通常，下列情况之一发生，则产生实际负荷指令迫降RD：1）燃料RD：燃料指令达到高限（给煤机工作在最大极限状态），同时燃料量小于燃料指令的偏差大于允许值；2）给水RD：给水泵输出指令达到高限（给水泵工作在最大极限状态），同时给水量小于给水指令的偏差大于允许值；3）送风机RD：送风机输出指令达到高限（送风机工作在最大极限状态），同时风量小于风量指令，且二者偏差大于允许值；4）引风机RD：引风机输出指令达到高限（引风机工作在最大极限状态），同时炉膛压力高于给定值，且二者偏差大于允许值；5）一次风机RD：一次风机输出指令达到高限（一次风机工作在最大极限状态），同时一次风压小于给定值，且二者偏差大于允许值。 调频投入PmaxYADSA手动设定PminBDBIRURB速率RD/RU速率热应力限制手动速率fP0RB目标值AATTTRDT速率限制回路TRBTRD或RUATf(x)A0%T图139 负荷指令处理回路原则性构成功能框图YNNAA100%0%AY第三节第三节 机炉主控回路机炉主控回路 机炉主控回路是由汽轮机主控制器机炉主控回路是由汽轮机主控制器(TM，Turbine Master)和锅炉主控制器（和锅炉主控制器（BM，Boiler Master）两部分组成。）两部分组成。 机炉主控制器主要作用是：机炉主控制器主要作用是：（1）根据机组运行的条件和要求，选择合适的负荷控制方）根据机组运行的条件和要求，选择合适的负荷控制方式；式；（2）接受）接受P0、PE、pT和和p0信号，并按照选择的负荷控制方信号，并按照选择的负荷控制方式将这些信号送到机、炉主控制器中，经过控制运算给出式将这些信号送到机、炉主控制器中，经过控制运算给出锅炉指令锅炉指令BD和汽机指令和汽机指令TD，从而完成负荷控制任务。，从而完成负荷控制任务。 负荷控制方式：机炉分别控制方式和机炉协调控制方式。负荷控制方式：机炉分别控制方式和机炉协调控制方式。 +BT+GNT(s)GPT(s)GNB(s)GPB(s)PEpT汽轮机控制系统锅炉控制系统TDBD图1310 锅炉跟随方式方框图GTM(s)GBM(s)P0+p0pTBDTDp0PIPEP0PI图139 锅炉跟随方式1、锅炉跟随方式、锅炉跟随方式 一、机炉分别控制方式一、机炉分别控制方式 锅炉跟随方式在大型单元机组负荷控制中只是作为一种辅助运行方式。一般当锅炉侧正常，机组输出电功率因汽轮机侧的原因而受到限制时，如汽轮机侧的主、辅机或控制系统故障，汽轮机控制系统处于手动状态，常采用锅炉跟随方式来维持主蒸汽压力稳定。 2、汽轮机跟随方式 +BTGNT(s)GPT(s)GNB(s)GPB(s)PEpT汽轮机控制系统锅炉控制系统TDBD图1312 汽轮机跟随方式方框图GTM(s)GBM(s)P0+p0pTBDTDp0PIPEP0PI图1311 汽轮机跟随方式 机组负荷响应速度慢，不利于带变动负荷和参加电网调频。这种负荷控制方式适用于带基本负荷的单元机组，在一些特殊场合被使用。 锅炉跟随汽机跟随电功率汽压电功率汽压负荷扰动响应快波动大响应慢波动小燃烧率扰动波动小波动大波动大波动小3、其它方式 基本控制方式基本控制方式 二、机炉协调控制方式 协调控制是将锅炉和汽轮机作为有机的整体进行系统设计，解决负荷响应快速性和汽压运行稳定问题，由此要考虑机侧和炉侧同时兼有调功和调压的双重任务。 为提高负荷响应能力，在保证机组安全运行（即汽压在允许范围内变化）前提下，充分利用机组蓄热能力，加快机组初期负荷的响应速度。同时，加强对锅炉侧燃烧率的调节，及时恢复蓄能，使蒸发量保持与机组负荷一致。 协调控制系统的设计思想，就在于蓄能的合理利用和补偿，也就是：（1）充分利用锅炉的蓄能，又要相应限制这种利用；（2）补偿蓄能，动态超调锅炉的能量输入。 为了提高负荷响应能力，在协调控制系统中多采用前馈控制技术。同时为了保证充分利用蓄热能力，并使汽压不超过允许范围，协调控制系统还引入了一些非线性环节。 因此协调控制是以前馈反馈控制为主的多变量控制系统，其中反馈控制是负荷控制的基础，通过它来确保机组内、外两个能量供求平衡关系，前馈控制主要是为了补偿机组的动态迟延，加快负荷响应。1、以汽轮机跟随为基础的协调控制系统 非线性环节的限幅值pmax即为主蒸汽压力pT允许变化的范围， BDTDf(x)PoPEpopT图1314 以汽轮机跟随方式为基础 的协调控制系统PIPI由于通过汽轮机调门调功会对汽压产生影响，故功率偏差信号经函数发生器f(x)后对主蒸汽压力给定值进行修正，以避免功率调节过程中由于主蒸汽压力变化对功率调节的回拉作用。 2、以锅炉跟随为基础的协调控制系统 从汽压偏差对汽轮机调门的限制作用可见，尽管这样可使汽压波动不超过允许范围，但同时也减慢了输出电功率的响应速度，实质上是以降低输出电功率响应性能作为代价来换取汽压控制质量的提高。 BDpTTDp0PIPEP0PI以锅炉跟随为基础的协调控制系统A3、综合型协调控制系统 pTp0PEP0BDTDPIPIAPD4、负荷指令间接平衡的协调控制系统、负荷指令间接平衡的协调控制系统 由于锅炉的动态迟延和惯性是影响单元机组负荷特性的主要制约因素。因此，前馈控制的重点是锅炉侧。前馈信号来源有两种： (1) 按负荷指令进行的前馈控制，负荷指令反映电网对机组的负荷要求，将负荷指令作为锅炉侧的前馈信号，可加速平衡汽轮机与锅炉之间能量供求关系，进而加快锅炉侧的负荷响应速度； （2）按蒸汽流量进行前馈控制，蒸汽流量反映汽轮机对锅炉的负荷要求，将蒸汽流量作为锅炉侧的前馈信号，也可加快锅炉侧的负荷响应速度。因此，虽然前馈信号不同，但作用都是使锅炉的输入能量与能量要求随时保持平衡，也就是使机炉之间能量保持平衡。 负荷指令做前馈信号（超超临界机组）TDTDNBDPIpTTDpoPIPEPo以锅炉跟随为基础的协调控制p1po/ pTDBDPIpTpoPIPEPop1po/ pT以汽机跟随为基础的协调控制1000MW BDPIpTTDpoPIPEPo1000MW机组协调控制系统f(x)f(x)KPTiK5、以能量平衡信号为基础的协调控制系统、以能量平衡信号为基础的协调控制系统 以能量平衡信号为基础的协调控制系统是一种以汽轮机能量需求信号为基础的协调控制系统，其出发点是在任何工况下保证锅炉输入能量与汽轮机需求能量相适应。 汽轮机耗汽量可作为对锅炉输入能量的要求信号，以保持锅炉产能与汽轮机耗能随时平衡，从而实现机、炉间的基本协调。汽轮机对锅炉的能量要求信号也称能量平衡信号。 调节级压力p1可以代表进入汽轮机的实际蒸汽流量，因此用p1 作为对锅炉的能量要求信号。但仅采用p1 作为前馈信号将对主蒸汽压力pT造成动态正反馈作用。 如燃烧率增加，使主蒸汽压力pT 上升，会使调节级压力p1 上升，这样采用p1 前馈作用会使燃烧率进一步增加。由此可见， p1 并不总是代表汽机的能量要求，因此单引p1 作锅炉前馈信号，很少采用。 为了克服正反馈，应以汽轮机的能量需求信号而不是实际的消耗能量信号作为对锅炉的能量要求信号，即应以蒸汽流量的需求（称为目标蒸汽流量）而不是实际蒸汽流量作为锅炉的前馈控制信号。为此必须对p1进行修正，以形成目标蒸汽流量信号。目前有两种修正法：压力比修正法和压力差修正。 下面介绍具有压力比修正的能量平衡信号的构成。 能量平衡信号为p1p0/pT，压力比p0/pT 为p1 的修正系数，它能克服动态过程中p1 正反馈，能量平衡信号准确地代表汽轮机的能量需求。 p1与pT 之比精确地表示汽轮机调门的有效流通面积或开度。即。T0时， p10； T Tmax 时， p1 p1max。 如果定压运行时，p0为常数，则能量平衡信号与调门开度之间是线性关系，汽轮机能量需求也可由代表调门开度的压力比p1 / pT表示。 如果滑压运行时， p0 不是常数，则能量平衡信号与调门开度不是线性关系，代表调门开度的压力比p1 / pT 不能正确表示汽轮机能量需求，这时必须采用p1p0/pT 作为汽轮机的能量需求信号。 锅炉侧扰动对主蒸汽压力pT和调节级压力p1具有相似的影响，如燃烧率自发增加时， pT 上升， p1 也上升，而p1 / pT （调门开度）保持不变，能量平衡信号p1 p0/ pT不变，因而动态过程中正反馈作用消失。稳态时，通过控制使得 pT p0 ， 故p1 p0/ pT p1，即能量需求等于实际消耗或目标蒸汽流量等于实际蒸汽流量。 由此可见，能量平衡信号p1 p0/ pT无论动态还是静态都能准确地代表汽轮机的能量需求 。因此，能量平衡信号p1 p0/ pT 被广泛应用于单元机组的协调控制中，形成了各种形式的协调控制方案。 p1po /pTpTp1锅炉指令BDpoK图1317 以能量平衡信号为前馈信号的协调控制方案f(x)PPEKP0汽机指令TD一次调频和AGC协调控制系统结构(一次、二次和三次调整）_主控指令e+Kfof+Po主控制器子控制系统机组PE电网_一次调频使得电网频率明显改善。为了安全和稳态运行，幅度在3负荷死区0.033HZ(2r/min)()0ooEK nnPP_主控指主控指令令e+f(x)non+Po主控制器主控制器子控制系统子控制系统机组机组PE电网电网_oEoPPnnKK发电机组一次调频静态特性PbbPoPEaffofbfPO001PKn转速不等率：调差系数K MW/(r/min)二次调频二次调频_主控指主控指令令e+f(x)non+Po主控制器主控制器子控制系统子控制系统机组机组PE电网电网_PEnnoOPo1Po2Po1Po2二次调频电网控制策略电网控制策略（1）定频率控制 （2）定联络线功率控制（3）联络线功率频率偏差控制0tADSPIPGfGfdt 0TACEPK f 0tADSPIPG ACEGACEdtRTUDCS电网通信AGC（Automatic Generation Control） 电网能量管理系统Energy Manage System(EMS)远程终端单元Remote Terminal UnitRTU协调控制系统Coordinate Control System（CCS）RTUDCS电网通信计划值ACE机组分担f负荷预测机组组合发电计划交换计划跟踪控制调节控制机组主控制汽轮发电机组电力系统AGC几种方案 AGC控制指令各机组参数EMSRTU1号机组CCS2号机组CCSn号机组CCS广域网各机组及全厂实时/非实时参数局域网AGC控制指令和（或）实时计划曲线EMS1号机组CCS2号机组CCSn号机组CCS厂级实时监控系统AGC控制指令广域网各机组及全厂运行参数局域网AGC实时计划曲线EMS1号机组CCS2号机组CCSn号机组CCS厂级实时监控系统RTU一次调频的几种方式一次调频的几种方式1、DEH调频方式2、CCS调频方式3、CCS+DEH调频方式1、DEH调频方式 常用方法之一CCS 一次调频一次调频 _主控指令主控指令e+f(x)non+Po主控制器主控制器子控制系统子控制系统机组机组PE电网电网_CCS+DEH调频投入方式下：CCS系统一次调频功能投入，锅炉调压，汽机调功。 PIPADS+K1fPEK2f汽机主控TDDEH调门开度E在协调级和DEH同时调频，调节动态特性有所改善 f前馈Kp1Kp2ADS+K1fP汽机主控TD调门开度K2f机组PE 例： DEH系统的主要参数设置为，转速不等率：5%；转差死区：2r/min；转差调节范围：+12r/min；负荷调节限幅：20MW。当转差信号超出+12r/min时，函数器输出保持20MW不变。 函数器特性的斜率代表了电网对机组调频负荷分配比例，函数斜率越大，转速不等率越小，机组调频能力越强；机组通常调节系统转速不等率取值为5%。 表表1 90%ECR工况下一次调频试验数据工况下一次调频试验数据控制方式 汽机转速 /(rmin-1) 功率变化值/MW功率增减量达到理论值的时间/s主汽压变化值/MPa水位变化值/mm过热汽温变化值/DEH调频功能投入2293269.0281.0122016.3416.09- 0.25-35-10539.0536.03007278.2268.0-12.21516.1016.38 0.28-51-66540.7540.8CCS调频功能投入2993269.8285.0 15.24516.2715.89- 0.38-47-26540.2537.43007279.5267.0- 12.54016.3416.61 0.27-58-95538.0541.6CCS+DEH调频功能投入2993269.6280.9 10.43016.3816.07- 0.31-58-24541.5535.03007279.8268.3- 11.51516.2516.70 0.45-64-55533.0537.890%ECR工况下一次调频试验数据工况下一次调频试验数据控制方式 汽机转速 /(rmin-1) 功率变化值/MW 功率增减量达到理论值的时间/s 主汽压变化值/MPa 水位变化值/mm 过热汽温变化值/ DEH调频功能投入2293179.0184.0 12.5412.34 0.2-69-23530.6529.23007184.2179.5 12.2712.400.13 -83-88530.3532.8CCS调频功能投入2993185.7201.015.37512.8312.51 0.32-73-32536.0534.03007195.0178.0177512.7413.00 0.26-78+20536.0538.4CCS+DEH调频功能投入2993185.7196.610.93012.7712.54 0.23-36-32530.0531.03007195.2183.311.92912.7313.11 0.38-35-60535.0537.6注：在DEH调频功能投入方式下，因功率增减量未达到10MW,所以没有此试验数据。 60%ECR工况下一次调频试验数据工况下一次调频试验数据+fo等效机组1PE1电网负荷_e+ffo等效机组2PE2f (x)f (x)f系统等效图电力系统一次调频存在的问题 _e+f (x)fo+Po控制器机组1PE1_电网负荷_e+f(x)ffo+Po控制器机组2_PE2第四节第四节 超临界机组协调控制系超临界机组协调控制系统实例统实例 一、负荷指令处理回路一、负荷指令处理回路 1. 回路分析 （1） 目标负荷的选择目标负荷的选择 外部负荷指令有三种：ADS指令、运行人员手动设定目标负荷指令和电网频率。目标负荷的选择由切换器T2实现。（2）负荷指令的形成）负荷指令的形成) ADS方式。 2）运行人员手动方式。ADS方式方式协调控制协调控制&S 1R 011ADS逻辑逻辑选择远方控制选择远方控制选择本地手动设选择本地手动设定定BIBDRD或或RBADS指令品质坏指令品质坏 当机组为基本方式、锅炉跟随方式或汽轮机跟随方式中任一运行方式时，负荷指令跟踪逻辑信号为“1”时，T3、T7的输出信号将输出电功率，此时，负荷指令跟踪输出电功率。 3台磨煤机跳闸RB目标值目标值 RB或RD目标值生成实际负荷指令2台磨煤机跳闸RBAYRD0%2台磨煤机跳闸RB目标值AA空预器单侧运行RB目标值A1台一次风机跳闸RB目标值A1台引风机跳闸RB目标值A1台送风机跳闸RB目标值A1台汽泵RB目标值1台汽泵跳闸RB电泵未联启A1台RB目标值ANNNNNNNNYYYYYYYY3台磨煤机跳闸RB空预器单侧运行RB1台一次风机跳闸RB1台引风机跳闸RB1台送风机跳闸RB1台汽泵跳闸RB电泵联启T1T2T3T4T5T6T7T8T9该机组只设计RD功能，没有设RU功能。具体考虑以下几种情况负荷指令：）燃料）燃料RD：燃料主控输出已达最大，而燃料量小于指令一定限值；）给水）给水RD：给水泵指令达最大，而给水流量小于指令一定限值；）送风）送风RD：送风机指令达最大，而空气量小于指令一定限值；）引风）引风RD：引风机指令达最大，而炉膛压力高于指令一定限值；）一次风）一次风RD：一次风机指令在最大，而风压小于指令一定限值。 （5）频率校正）频率校正- -PmaxfP一次调频特性曲线一次调频特性曲线Pmax（）BIBD逻辑 当发生某个信号闭锁时，闭锁信号通过逻辑回路将速率选择信号置为“0”，从而使得负荷指令不再改变，同时通过使得ADS方式逻辑信号为“0”，机组退出ADS方式。 闭锁增BI的项目：）负荷）负荷BI：荷指令达到运行人员设定的负荷最大值;）给水泵）给水泵BI：给水泵输出指令达到高限，或给水流量小于给水指令一定限值；）送风机）送风机BI：送风机输出指令达到高限，或风量小于风量指令一定限值；）引风机）引风机BI：引风机输出指令达到高限，或炉膛压力高于设定值一定限值；）一次风机）一次风机BI：一次风机输出指令达到高限，或一次风压小于设定值一定限值；）燃料）燃料BI：燃料指令达到高限，或燃料量小于燃料指令一定限值。 减闭锁减BD 的项目：）负荷）负荷BD：负荷指令达到运行人员设定的负荷最小值; ）给水泵）给水泵BD：给水泵输出指令达到低限，或给水流量大于给水指令一定限值；）送风机）送风机BD：送风机输出指令达到低限，或风量大于风量指令一定限值；）引风机）引风机BD：引风机输出指令达到低限，或炉膛压力低于设定值一定限值；）一次风机）一次风机BD：一次风机输出指令达到低限，或一次风压力高于设定值一定限值；）燃料）燃料BD：燃料指令达到低限，或燃料量大于燃料指令一定限值。 R 速选择键入LDC变化1S 1R 011RD或RBLDC减&1&11LDC达最小BDLDC增BILDC达最大ADS方式键入负荷保持速率选择逻辑信号速率选择二、主蒸汽压设定值二、主蒸汽压设定值 1. 定压方式下的压力设定定压方式下的压力设定 定压方式下的主蒸汽压力设定值的运算回路如图右侧所示。它将一个阶跃的给定压力目标值ps变为机组能够接受的斜坡信号。 YNNYY 主蒸汽压力设定回路速率设定值主蒸汽压力目标值ps主蒸汽压力设定值po有效负荷指令主蒸汽压力爬坡最大值爬坡速率保持TPSPTGT滑压方式AIKKNNYA0N2跟踪主汽压力主蒸汽压力pTf1(t)AI1NH/YYAIf2(t)f1(x)ps有效负荷指令TPSPTGT3A/LT1T2T3T4T5跟踪主汽压力T6BASERB1旁路投入旁路投入滑压方式滑压方式1跟踪主汽压力跟踪主汽压力爬坡速率保持爬坡速率保持有关切换逻辑信号有关切换逻辑信号S 1R 0人工选择滑压人工选择滑压人工选择定压人工选择定压111S 1R 0人工选择爬坡人工选择爬坡TPSPTGTTPSPTGT111人工选择保持人工选择保持1TF三、机炉主控制器 锅炉主控状态锅炉主控状态汽轮机主控状态汽轮机主控状态负荷控制方式负荷控制方式调频功能调频功能手动手动手动手动基本方式基本方式无无自动自动手动手动锅炉跟随锅炉跟随无无手动手动自动自动汽轮机跟随汽轮机跟随无无自动自动自动自动协调控制协调控制有有锅炉主控指令BD调速级压力p1y1Kp1po/pT锅炉主控制器f1(x)主蒸汽压力设定值po主蒸汽压力pTKf1(t)24NDCC /BF PIDNY暂停跟踪T2AI跟踪总燃料NY总燃料量f2(t)513y2y3y4T1T3kp1po/pT动态校正y1ttty2ty3ty4汽轮机主控指令TD汽轮机跟随汽轮机主控制器2f1(x)1主蒸汽压力设定值po主蒸汽压力pT输出电功率PEKf3(x)3f2(x)NDNYCC PIDPNY暂停跟踪T3AIDEH非遥控NYDEH负荷设定值K实际负荷指令Po TF PIDT1T2T4第五节第五节 协调控制系统投运准协调控制系统投运准备、调试和运行问题备、调试和运行问题 第一节第一节 投运前准备工作及基本要求投运前准备工作及基本要求 一、模拟量子控制系统具备良好调节品质一、模拟量子控制系统具备良好调节品质 对于整个机组的控制系统而言，协调控制系统位于最上层，协调系统能否正常投运、投运效果如何，不仅与协调系统本身的设计方案有关，更取决于下层的模拟量控制系统，如送风、炉膛压力、一次风母管压力、磨煤机一次风量、磨煤机出口温度、给水控制、主汽温度及再热汽温度等子控制系统的调节品质，各主要子控制系统要投入运行，并具备良好的调节品质是协调制系统投运的基础，是协调控制系统投运前的准备工作之一。 二、二、DEH系统具备良好调节品质系统具备良好调节品质 对于协调控制系统来说，DEH也是其下层的子系统，因此，要求DEH调试完毕，尤其是功率调节回路要控制品质良好，阀门开度一蒸汽流量特性函数要正确。 三、有关计算和测量信号正确三、有关计算和测量信号正确 测量信号正确 主要指机前主汽压力、汽轮机调速级压力、蒸汽流量、机组实发功率等信号，要检查安装、接线、组态等测量环节准确。机组运行过程中，根据具体情况综合判断上述诸信号正确与否。 四、四、CCS与与DEH接口正确接口正确 对于DEH送往CCS的负荷参考信号，要求DEH系统的设计要保证其正确，而CCS要保证在没有遥控DEH之前，控制指令信号要跟踪负荷参考信号。这两个信号的准确可靠，是保证投入CCS后负荷保持平稳的关键。 五、连锁保护逻辑调试正确并投入运行五、连锁保护逻辑调试正确并投入运行 在投入协调控制系统之前，机组保护逻辑要调试正确，并投入运行，主要包括锅炉一汽轮机一发电机的大连锁保护逻辑、炉膛压力保护等逻辑。 六、系统设计以及组态实现正确六、系统设计以及组态实现正确 手自动操作器 协调系统的手自动操作器主要指锅炉主控制器和汽轮机主控制器，要求检查满足下列要求： （）手自动切换无扰动。 （）跟踪信号正确。 （）没有强制切手动信号。 （）设定值“增”、“减”按钮、指令“增”、“减”按钮均动作正确，增减幅值合理。 （）各种数据、图形以及色彩等指示信号正确。 控制回路 （1）所有相关的信号接线正确。 （）控制回路组态正确，控制器静态试验动作方向正确。 （）控制器参数合理。 （）手动、炉跟机、机跟炉、协调等所设计的各种运行方式之间跟踪正确，切换无扰动。 （）机组负荷指令的手动调整（升降）、负荷高低限值的调整、负荷变化率的设定等功能性检查。 （）自动发电控制（AGC）远方就地控制方式的切换实验，保证无扰动。 （）定滑压运行方式的切换实验，保证无扰动。 （）负荷增减闭锁功能性检查。 （）其他控制逻辑检查正确，必要时做静态测试。 第二节第二节 调试步骤及注意事项调试步骤及注意事项 一、调试范围一、调试范围 包括负荷管理中心系统、机前压力设定值产生系统、机炉全手动控制方式、锅炉跟随方式、汽轮机跟随方式、机炉协调方式、相关逻辑系统。 二、系统冷态调试二、系统冷态调试（一）设计组态检查（一）设计组态检查 首先对系统原理图、组态图仔细研究，并确认两者之间没有不同，如发现错误，按照工作程序进行逻辑修改，作好修改记录。 （）负荷管理中心系统（）负荷管理中心系统。该部分功能是根据远方调度要求、本地操作指令以及机组本身的具体状况而计算出机组的出力指令。根据其功能，该部分静态调试有以下内容： ）远方指令。包括调度指令和电网频率偏差两部分。检查这两个信号要设置有品质检测模块，以及实现投入与否的切换模块；对于频率信号，要设置调频函数，还要检查频率校正作用变化速度的限制功能。 ）本地操作指令。指运行人员手动设置的机组出力指令。对于该指令，要检查确保设置跟踪功能，即手动状态时要跟踪机组实际出力，同时还应设置速率变化限制、幅值限制功能。 检查与该指令相关的画面操作显示，包括指令增减按钮、速度设置按钮、幅值限制按钮以及相应的显示要正确，同时检查上述按钮的点击操作变化幅度的设置要合理。 ）机组实际状况。主要指机组出力指令的闭锁增减、RB功能等。一般地，当主要辅机的出力达到设计值的上下限时，一要闭锁机组出力指令的增减，而两台辅机运行中有一台停止时。机组要降出力运行，即所谓的。 检查组态保证上述功能的设置完善。 另外， 检查通过运行人员手动设置机组出力指令的跟踪功能，来实现在手动、锅炉跟随、汽轮机跟随方式时机组需求指令跟踪机组实际出力。 （）机前压力设定值产生系统。（）机前压力设定值产生系统。该部分功能是根据机组实际工况计算合理的机前压力（主汽压力）设定值，是实现CCS，尤其是实现滑压控制的主要内容。该部分静态调试有以下内容： ）定压运行设定值。 ）滑压运行设定值。 ）定压运行设定值。机组定压运行时，机前压力设定值由运行人员手动设置，检查调试以下内容：手动设置的跟踪功能，即手动状态时要跟踪实际压力的测量值；速率变化限制、幅值限制功能；与该指令相关的画面操作显示，包括指令增减按钮、速度设置按钮、幅值限制按钮以及相应的显示要正确，同时检查上述按钮的点击操作变化幅度的设置要合理。 ）滑压运行设定值。机组滑压运行时，机前压力设定值由两部分形成：根据机组实际出力而计算的结果、运行人员手动设置的偏置、检查调试以下内容：手动设置的偏置的跟踪功能，即手动状态时要跟踪实际压力测量值与根据实际负荷而计算出的值的差；根据实际负荷计算压力设定值的函数；与该指令相关的画面操作显示，包括人工偏置设置的增减按钮、相应的显示要正确，同时检查上述按钮的点击操作变化幅度的设置要合理。 （）机炉全手动控制方式。（）机炉全手动控制方式。 在该方式下，汽轮机控制、锅炉控制全部是手动调节，静态调试检查内容： ）各种跟踪功能，手动状态时，锅炉主控PI控制器的输出要跟踪燃料控制指令（一般地，给煤机转速