600MW火電機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作反向?qū)嵗治黾敖鉀Q方案探討

王海蓮 孫繼增

摘要：文章從某燃煤機(jī)組一次調(diào)頻性能指標(biāo)實(shí)測(cè)異常案例入手，通過對(duì)相關(guān)參數(shù)曲線和控制策略的分析，排查出控制邏輯的不足之處，并提出了切實(shí)可行的優(yōu)化完善方案，取得了初步的效果，對(duì)同類問題的解決有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：一次調(diào)頻;響應(yīng)指數(shù);控制策略;優(yōu)化

1 引言

近年來(lái)，隨著電網(wǎng)用戶對(duì)電能質(zhì)量要求的不斷提高，電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)機(jī)組的一次調(diào)頻性能要求也越來(lái)越高。電網(wǎng)調(diào)度部門對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻性能的考核指標(biāo)主要有投運(yùn)率和一次調(diào)頻響應(yīng)指數(shù)兩項(xiàng)。

2 問題引出

某600MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻控制方案采用DCS+DEH雙側(cè)控制方案。一次調(diào)頻功能無(wú)人為投切按鈕，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷自動(dòng)投切。另外，根據(jù)省調(diào)要求，在CCS側(cè)還增加了一次調(diào)頻特性遠(yuǎn)方在線測(cè)試接口邏輯。

近兩年來(lái)，從省調(diào)統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，該機(jī)組一次調(diào)頻性能一直較好，但偶爾會(huì)發(fā)生動(dòng)作指標(biāo)異常情況。據(jù)2019年上半年一次調(diào)頻動(dòng)作統(tǒng)計(jì)情況看，省調(diào)對(duì)該機(jī)組人工測(cè)試4次，系統(tǒng)實(shí)測(cè)兩次，其中除5月份實(shí)測(cè)的15秒響應(yīng)指數(shù)略差外，其余測(cè)試結(jié)果15秒、30秒、45秒響應(yīng)指數(shù)全部到達(dá)標(biāo)。但在2019年7月11日，一次調(diào)頻動(dòng)作發(fā)生異常：15秒、30秒、45秒響應(yīng)指數(shù)分別為0.16、0.16和-0.02，機(jī)組對(duì)電網(wǎng)頻率波動(dòng)幾乎沒有響應(yīng)。

3 問題分析

針對(duì)該問題從機(jī)組運(yùn)行方式、工況、控制邏輯等多方面進(jìn)行了分析排查。

3.1 機(jī)組運(yùn)行方式、工況情況分析

針對(duì)7月11日一次調(diào)頻異常情況，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行方式及相關(guān)參數(shù)歷史曲線進(jìn)行了查看分析（如下圖），確認(rèn)機(jī)組當(dāng)時(shí)運(yùn)行工況：AGC方式，機(jī)組負(fù)荷425MW，一次調(diào)頻正常投入，主汽壓力22.36MPa

查看歷史曲線發(fā)現(xiàn)如下信息：15：19：44時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)速下降到2996轉(zhuǎn)/分，超出預(yù)設(shè)的2rpm一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)，觸發(fā)一次調(diào)頻動(dòng)作。一次調(diào)頻校正補(bǔ)償負(fù)荷指令最大達(dá)到8.46MW;在一次調(diào)頻動(dòng)作之前，機(jī)組AGC指令正在減負(fù)荷脈沖過程中;DEH側(cè)一次調(diào)頻及時(shí)進(jìn)行了響應(yīng)，但由于幅度較小，只有1.2%左右的調(diào)門開度，機(jī)組負(fù)荷增長(zhǎng)不明顯。同時(shí)從歷史曲線圖中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)明顯的異常情況：其一是在一次調(diào)頻動(dòng)作的2-3秒鐘之后，機(jī)組負(fù)荷曲線出現(xiàn)明顯的回調(diào)，其二是在一次調(diào)頻動(dòng)作約9秒后（即15：19：53時(shí)），AGC指令開始增負(fù)荷脈沖后，機(jī)組負(fù)荷控制回路負(fù)荷指令LDCOUT沒有響應(yīng)。

3.2 一次調(diào)頻控制策略分析

針對(duì)上述歷史曲線中發(fā)現(xiàn)的異常問題，從控制邏輯回路入手進(jìn)行原因排查。

在AGC方式下，機(jī)組AGC指令經(jīng)限幅和速率控制處理后生成機(jī)組負(fù)荷指令LDCOUT，此負(fù)荷指令信號(hào)經(jīng)濾波處理后加上一次調(diào)頻校正補(bǔ)償指令作為負(fù)荷控制器的設(shè)定值，與機(jī)組實(shí)際負(fù)荷值比較后經(jīng)PID控制器運(yùn)算輸出DEH遙控指令信號(hào)送至DEH控制系統(tǒng);在DEH側(cè)，機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速3000rpm的偏差信號(hào)經(jīng)函數(shù)折算生成DEH側(cè)一次調(diào)頻補(bǔ)償信號(hào)，疊加DEH遙控指令信號(hào)送給DEH閥門管理程序，經(jīng)邏輯運(yùn)算處理生成綜合閥位指令后，根據(jù)預(yù)設(shè)的各閥門流量曲線控制各調(diào)閥開度，從而調(diào)節(jié)機(jī)組實(shí)際負(fù)荷。

此外，在機(jī)組負(fù)荷指令（LDCOUT）處理邏輯中，考慮一次調(diào)頻優(yōu)先的原則，還增加了反向AGC閉鎖功能邏輯，即當(dāng)出現(xiàn)與一次調(diào)頻動(dòng)作反向的AGC指令時(shí)，機(jī)組負(fù)荷指令LDCOUT保持當(dāng)前值，不再向AGC指令方向變化。同時(shí)為滿足省調(diào)考核的15S、30S、45S三個(gè)時(shí)段的響應(yīng)指數(shù)要求，在反向AGC閉鎖邏輯中設(shè)有45秒的脈沖。具體如下圖三，其中，一次調(diào)頻增負(fù)荷、減負(fù)荷、AGC增負(fù)荷、減負(fù)荷指令信號(hào)由其他相關(guān)邏輯判斷產(chǎn)生，此處不再贅述。

通過對(duì)邏輯策略和歷史曲線圖中兩個(gè)疑問的對(duì)比分析，初步推斷問題原因在于：在設(shè)計(jì)反向AGC閉鎖邏輯時(shí)考慮不周，忽略了閉鎖反向AGC期間出現(xiàn)同向AGC指令的情況，因此導(dǎo)致案例中對(duì)后面兩個(gè)增負(fù)荷AGC指令脈沖的閉鎖，消弱了機(jī)組負(fù)荷補(bǔ)償能力，最終導(dǎo)致省調(diào)一次調(diào)頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)核算的機(jī)組響應(yīng)指標(biāo)數(shù)據(jù)不合格。

4 解決方案探討及實(shí)施

基于上述的原因分析結(jié)論，對(duì)一次調(diào)頻反向AGC閉鎖功能邏輯做出優(yōu)化完善。完善后邏輯條件中加入無(wú)同向AGC指令的判斷，即當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)，在45秒時(shí)間內(nèi)如有反向AGC指令則閉鎖AGC調(diào)節(jié)，如有同向AGC指令，則釋放閉鎖功能。具體如圖三。

5 效果觀察

通過查看改造后一年多來(lái)省調(diào)對(duì)該機(jī)組一次調(diào)頻性能的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，該機(jī)組再?zèng)]有發(fā)生一次調(diào)頻不合格指標(biāo)情況?？梢姲l(fā)生一次調(diào)頻反向動(dòng)作的根源就在閉鎖邏輯存在疏漏。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著省調(diào)對(duì)并網(wǎng)機(jī)組的性能考核要求越來(lái)越高，電廠側(cè)機(jī)組的控制策略也必然隨著考核要求不斷優(yōu)化完善，才能確保機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)性能，這就要求熱控人員在設(shè)計(jì)邏輯策略時(shí)，考慮問題必須要周全嚴(yán)謹(jǐn)，并在實(shí)踐中不斷研究探索。