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哈三200MW机组AGC自动控制分析
[ 通信界 / 李亨洙(哈尔滨第三发电厂热工分场) / www.cntxj.net / 2010/3/19 23:13:25 ]
 
1、前言 自动发电控制简称AGC(Automatic Generation Control),它是能量管理系统 (EMS)的重要组成部分。它是按电网调度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组,通过电厂或机组的自动控制调节装置,实现对发电机功率的自动控制。

随着火力发电厂DCS系统的广泛应用,机组自动控制水平明显提高,机组协调控制技术日渐成熟。这为实现自动发电控制提供了必要条件。

哈三电厂200MW机组在1999DCS系统改造时设计并逐步投入AGC系统,和所有新技术的应用一样,哈三电厂在AGC的投入方面也存在着认识、提高,再认识、再提高的过程。特别是近年来,随着锅炉和汽机主辅助设备不断进行完善改造,加上自动调节系统执行机构更换改进后其调节质量得不断提升,原有AGC系统参数不适应新设备。为此,我们不断摸索,进行一系列调整、改进和完善,目前控制系统已经达到适应AGC控制要求。 

2 哈三电厂AGC系统概述

哈三200MW机组AGC属于单一遥调模式AGC方式, 机组在这种方式下运行,AGC控制方式在当地,AGC的投、切由现场运行调度人员和省调值班人员通过调度通信完成,并由现场运行人员在DCS系统上完成AGC的投切。省调仅仅下传一个420mAAGC功率指令给当地的远动装置RTU,通过远动装置RTU的遥调功能来实现对机组的AGC自动控制。这种纯遥调调节的AGC模式,既有利于现场机组的安全运行,又能最大限度地满足电网调度的需要。

该系统主要由三部分构成,如图1所示。

 

一是RTU系统,负责与调度中心进行无线数据交换,获取调度中心的负荷指令,同时将机组的实时负荷、负荷上限、负荷下限、变负荷率及机组控制方式等信息传递给调度中心;二是机组协调控制系统CCS,该系统将RTU系统送来的调度负荷指令依据机组的动态特性,按着CCS的控制策略形成汽机负荷指令和锅炉负荷指令;三是执行系统,汽机指令的执行系统是DEH 锅炉负荷指令的执行系统是燃料、风量、汽温等控制系统。 

3 AGC主控系统-协调控制系统分析

AGC在省局调度产生负荷指令以后,具体在电厂中主要以协调控制系统方式进行调节控制,因此,AGC的调节质量主要取决于协调控制系统调节质量。

 

3.1 协调控制系统组成

哈三电厂200MW机组协调控制系统是根据协调控制原理并结合机组实际运行情况而设计出来的。精简了少数目前国内200MW机组还不迫切需要的运行方式,如滑压运行,一次调频功能等。同时,由于哈三两台200MW机组锅炉采用中间储仓式制粉系统和调速式电动给水泵,给水调节系统和汽温调节系统的独立性较强,因此,协调控制系统主要实现对给粉机转速控制(即给粉量)、送风量、炉膛负压3个子系统的控制管理。

协调控制系统的主控制器系统主要包括以下几部分:

- 机组负荷指令形成(LOAD

- 锅炉负荷控制(Boiler Master

- 汽机负荷控制(Turbine Master

- 运行方式选择与切换(LMCC

3.2 AGC在协调控制系统中控制原理

AGC在协调控制系统中以负荷指令形式对协调控制系统进行干预。

首先,在协调方式下,投入AGC以后AGC指令经过负荷指令产生逻辑产生AGC的负荷指令。该指令与机组实发功率之间产生功率偏差信号。该功率偏差信号连同汽压偏差信号同时送到汽机调节器Wt1(S)和锅炉调节器Wt2(S)。在稳定工况下,实发功率等于功率给定值No。机前压力Pt等于压力给定值Po。当要求增加负荷时,将出现一个正的功率偏差信号(No-Ne)。此信号通过汽机调节器开大调节阀,增加实发功率。同时,这个信号也作用到锅炉调节器Wt2(S),使燃料量增加,使蒸汽量增加。当调节阀开大时,会立即引起机前压力下降。尽管此时锅炉已经开始增加燃料量,但由于燃料量——机前压力通道有一定惯性。这时仍会有正的压力偏差(Po-Pt)信号出现,这个信号按正方向作用到锅炉调节器,继续增加燃料量,同时反方向作用到汽机调节器,力图使压力恢复到正常值。正的功率偏差信号和负的压力偏差信号作用的结果会使调节阀开大到一定程度后停止,这时汽机实发功率还没达到功率给定值,这种状态只是暂时的,正因为正的功率偏差信号与负的汽压偏差信号同时通过锅炉调节器,使锅炉增加燃料量。随着机前压力逐渐恢复,压力偏差逐渐减小,这时汽机调节阀在正的功率偏差信号的作用下继续开大,提高实发功率,直到功率和汽压均与给定值相等,机组达到新的稳定状态。

由此可见。在机组适应AGC电网负荷变化过程中协调控制方式允许有一定的汽压波动,以便能充分利用锅炉的蓄热量,使机组级较快地适应电网的要求,同时又能确保汽压的波动在允许的范围内。另外,由于锅炉调节器接受功率偏差前信号能够迅速地改变燃料量,可使机组功率较快地达到功率给定值。

3.3 机组负荷指令形成逻辑对AGC作用:

1)正常情况下,AGC负荷指令同运行值班员的负荷指令一样经上、下限幅器、及频率校正后形成机组负荷指令的选择。

2AGC指令经过机组最大最小负荷设置逻辑。

3)非正常情况下(快速返回)AGC自动切除。

4AGC接受机组负荷指令的闭锁逻辑。

机组负荷控制器自动时,处于AGC控制方式,AGC要求机组自动化程度高,机炉协调控制系统应能正常运行,AGC指令控制机组功率,协调机炉间的动态差异,使系统具有较高的负荷响应,同时,机组本身的运行参数必须保持在允许的范围内。

AGC接口方式:AGC CCS  AGC指令:0---220MW   4---20mA

                   CCS AGC  负荷上限:0---220MW  4---20mA 

负荷下限:0---220MW  4---20mA

负荷上升速率限制:0---5MW/MIN  4---20 mA

负荷下降速率限制:0---5MW/MIN  4---20 mA

这时候,机组负荷指令形成逻辑根据AGC指令形成机组负荷指令。此时,运行人员利用OIS无法改变机组负荷指令。机组负荷指令跟随AGC指令信号变化。在满足下列条件时,运行值班员可以将机组负荷控制器投入AGC自动方式:

- 机组处于协调控制方式。

- 未发生快速返回(Runback

- AGC输入信号无故障。

3.4 上下限幅、升降速率及增闭锁

1)上、下限值的形成:

负荷指令的上、下限值由上、下限手动设定站给出。运行值班人员可以通过OIS调整上、下限手动调节定站的输出来调整负荷指令的上、下限值。上、下限调整范围为0MW——220MW

2)负荷指令的升降速率

为保证调节质量,负荷指令的升降速率由热工人员在下位软件中修改。不允许运行值班人员在OIS上修改。现升降速率定为5MW/MIN

3)负荷指令的增闭锁

负荷指令的增闭锁是由于机组主要的辅机达到予定的最大值迫使机组负荷指令不得继续增大。当发生增闭锁时。机组负荷指令保持在当前值。哈三200MW机组没有设计负荷指令的减闭锁。 

4 结束语

AGC自动发电控制在当地电厂中主要是通过协调控制系统的调节控制实现的,而AGC控制要求协调控制系统能够适应各种不同的负荷变化。因此,如何提高协调控制系统调节质量,以适应电网各种负荷要求是我们在工作中不断追求的方向。另外,AGC控制能否在最佳经济状态运行,也是值得探讨的一个课题。

 

参考文献:

1·张玉铎 王满稼·热工自动控制系统·水利电力出版社

2·哈三电厂·200MW机组培训教材

3·哈三电厂·200MW机组运行规程

作者简介:

李亨洙, 1991年毕业于东北电力学院 动力工程系生产过程自动化专业;现工作单位:哈尔滨第三发电厂热工分场,单位地址:哈尔滨市松北区三电街1号;联系电话:(045188916746   lhz_hhh@sina.com 

 

作者:李亨洙(哈尔滨第三发电厂热工分场) 合作媒体:专网通信世界-中国电力通信网 编辑:顾北

 

 

 
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