厂级AGC控制系统在火力发电机组上的运用.docx

厂级AGC控制系统在火力发电机组上的运用摘 要：目前电网对电厂实施单台机组的AGC负荷调度，不能在发电厂内部实现各台机组的最佳经济负荷分配,且调度中心给定负荷曲线和AGC给定负荷曲线存在较大差异，投入AGC后又不能在调度允许的2%内调整负荷，发电厂存在欠发电量现象，不利于实现发电厂经济利益最大化。再者， AGC给定负荷升降速率快、电厂发电机组出力调整慢、冲击负荷容量大，要使电厂发电机组达到较高的调节效果，必须要有一定精度的超短期负荷预报来指导AGC进行出力的调节。通过对厂内AGC工作实践经验总结和分析，认为电网AGC未能取得满意的调节效果的一个重要原因，是AGC功能没有配置超短期负荷预报和计划校正功能。介于AGC投运中存在的不完善问题，我们设计了厂内AGC自动发电控制系统。这套系统克服传统AGC调度负荷的局限性，力争在调度的允许负荷规则下，依据机组的最佳经济负荷点，用最少的煤量发最多的电量。厂级AGC自动发电系统可以实现96点自动过零、日负荷预测、用于安排日调度计划、确定厂内两台机组的协调、负荷分配。两台300MW机组投入厂级AGC控制后，可以大幅度降低违约电量，每天可多发电20万度，每年可多发电7300万度。关键词：经济负荷分配 超短期负荷预报 经济发电控制 CCS1 蒲洲发电分公司AGC系统介绍：1.1 实现的功能厂级AGC自动发电系统可以实现96点自动过零、日负荷预测、用于安排日调度计划、确定厂内两台机组的协调、负荷分配。AGC系统数据流程图和系统组成框图如下图所示。1.2 功能介绍1.2.1超短期负荷预报软件的原理与算法超短期负荷预报的预测周期短(30 min)，要求预测的速度快，这就要求预测方法不仅要有准确性，而且必须具有快速性。超短期负荷预报采用的是线性外推法。线性外推法的基本原理是：首先，通过若干相似日期同一时段的历史数据，计算出该时段的负荷平均增长率K，然后以当前负荷作为负荷基准，以斜率K作线性外推得到预测点的负荷。现介绍如下：将负荷分为工作日负荷和休息负荷2种类型。设当前时刻为t,负荷为f(t)，为得到t后的负荷f(t+t)，以最近连续5个相同类型日相同时段的负荷为f(i,t)和f(i,t+t)，其中i代表第i天，则该时刻的负荷增长率K可从下式得到：1.2.2经济分配软件算法该软件利用超短期负荷预报的未来15 min和30 min的预报负荷，按一定的原则在线修正发电计划。修正的的发电计划值显示在画面上。供给值长参考。1）机组模型机组可分为2种类型，在线修正机组和固定出力机组。在线修正机组参与发电计划在线修正，固定出力机组按给定的发电计划运行，不参加发电计划在线修正。对在线修正机组中的AGC机组，15 min后的发电计划直接送入机组的基准功率，固定出力机组按给定的发电计划运行（由值长发令）。2）在线发电计划修正算法电网总出力变化量由未来15 min或半小时的系统负荷预报值和机组当前发电出力，来计算未来15 min或半小时在线修正机组应承担的总的出力变化量PG：PGPD-PI-PFLX(3)式中PD未来15 min或30 min的负荷预报值与当前实际负荷之差；PI未来15 min和30 min的交换计划与当前实际交换之差；PFLX未来15 min和30 min的固定出力机组的出力计划值与实际发电之差。从公式(4)可以看出，机组的分配系数与机组上升、下降的速率和每台机组在不同分区中的上、下限需配合。例如在负荷上升时，若机组分配系数不合理，可能在同一类机组中会出现有的机组越限而有的机组未带满负荷的情况，为此，采用了以下方法解决此问题，即当总的出力调整量大于某区、某类机组的可调出力之和时，此区此类机组就按速率分配增加出力额度。例如若1、2号机组出力分别在1、2、3区，预计增加总出力到第4区，1、2、3区按速率，4区按分配系数。（2）调节机组出力的约束条件 a) 增减速率限制：检查机组的出力变化量是否满足增减速率限制，若不满足，调整机组出力变化量以满足速率限制条件。b) 机组出力上、下限：检查机组的出力变化量是否超越机组出力上、下限要求，若超越，调整机组出力变化量到机组出力上、下限内。c) 机组出力调整方向限制：若求出机组的出力变化量要求机组反方向调节出力时，检查是否满足机组出力上升或下降持续时间要求，若不满足，将机组的出力变化量置为零。3）计算步骤发电出力调整量经济分配的计算步骤如下：（1）计算15 min和半小时后的出力变化量；（2）按分配系数求机组出力变化量；（3）检查机组约束，若满足机组的各项约束，将计算结果取整，结束；若不满足机组的各项约束，调整机组的出力变化量，计算不平衡量，返回步骤(2)。4）输入、输出参数经济分配软件需输入以下4类参数：（1）机组参数。包括：机组出力上、下限；是否是AGC机组；是否固定出力；机组出力上升、下降速率；出力上升或下降持续时间（不容许反向的时间）；机组出力分配系数。（2）机组经济参数（选项）。此部分参数主要用于按机组经济特性来安排机组出力。主要有：机组煤耗微增率（分段线性化）；机组用燃料发热量，燃料费；机组运行费。（3）机组分区参数。用于设定每台机组在不同分区中的上下限。（4）机组96点开停计划。经济分配软件的输出参数为未来15 min和半小时的电厂和机组的出力计划和出力调整量。1.2.3负荷预测负荷预测就是根据历史负荷值，在满足一定精度的情况下决定未来某特定时刻的负荷值。根据不同的预测目的，负荷预测可分为超短期、短期和中长期的预报。一般说来，一小时以内的负荷预测为超短期负荷预测，用于安全监视、预防性控制和紧急状态处理；日负荷和周负荷预测为短期负荷预测，分别用于安排日调度计划和周调度计划； 它实现如下的详细功能：1）完成超短期（未来15 min或30 min内）的负荷预测；2）完成次日24点、48点、96点和指定时间间隔的短期日负荷预测；3）完成周（168小时）负荷预测；4）完成月、季、年的中长期负荷预测；具有如下的特点： 能够独立运行，提供标准的输入、输出接口； 考虑温度的影响； 考虑节日的影响； 考虑假日的影响； 考虑星期一至星期日等不同工作日的影响； 考虑特殊事情的影响；1.3 AGC控制要求1根据中调日负荷曲线，在一系列经济技术原则下计算出各AGC机组和非AGC机组一天的目标出力，自动生成一天的目标负荷曲线，并在同一图形中显示机组一天的目标负荷曲线和实时功率曲线；2超短期负荷预报根据数据库中的历史数据和当前的实际负荷，周期性地预测15 min后电网的负荷，并给出本网出力总调节量。3用经济分配软件对超短期负荷预报给出的出力调节量进行分配，在一系列经济技术原则下计算出各AGC机组和非AGC机组在15 min后的目标出力，再用该目标出力来修正AGC机组的基点功率计划，实现超短期负荷预报、经济分配与AGC的有效结合。4通过AGC基点计划输入软件也实现了AGC机组基点计划的自动输入。5机组应分为2种类型，在线修正机组和固定出力机组，并可在线修改。在线修正机组参与发电计划在线修正，固定出力机组按给定的发电计划运行（由值长发令）。6在线修正机组按一定的原则分为1、2、3级(具体划分由值长人工输入)。修正发电计划时1级的权限最高(先加后减)。在线修正机组在它的出力上下限之间可分为3个区，升负荷顺序为从1区到3区。即先在第1区内按类分配负荷，若1区不能满足负荷的要求，再在2区进行，以此类推。减负荷从3区到1区。7在线修正机组要考虑机组参数。包括：机组出力上、下限；是否是AGC机组；是否固定出力；机组出力上升、下降速率；出力上升或下降持续时间(不容许反向的时间)；机组出力分配系数。1.4 其它功能1）经济调度对在线机组进行经济调度计算，计算出各机组的最优运行基点值；2）备用监视(RM)在线计算机组、电厂和系统的各种备用，包括调节备用、紧急调节备用、旋转备用以及系统的主备用；3）性能监视(NERC)计算并统计每日各小时违反A1、A2、B1和B2的次数以及每日的ACE统计参数和违约电量等。机组响应测试。机组响应测试功能是对AGC机组进行单机调试的重要手段，通过试验可以检查机组是否满足参加AGC运行的要求，并从中获得机组响应的有关参数。4）修正功能包括模型参数的在线修正功能，历史负荷的查询修改功能，提供多组历史、实时、预测负荷曲线的图形和表格修正功能，提供多组历史、实时、预测负荷曲线的图形、表格输出功能。2 对CCS所包含的子系统的技术改进机组协调控制系统接受负荷控制系统发出的变负荷指令信号，使每个子系统都能在主控制器的统一指挥下，协调完成子系统与单元机组之间的动作，保证整个单元机组的安全经济运行，机炉的子系统是协调控制系统的基础，它们的控制质量将直接影响负荷控制的质量，只有子系统好，并保证较高的控制质量的前提下，才能使协调控制系统达到要求的控制质量。为保证子系统的稳定，先后进行了如下改进：1）改进磨入口风量测量装置：锅炉AE磨煤机入口风量是磨煤机自动调节的被调量，由于磨煤机入口风量采用了热制式原理传感器,冷热风混合后热制式传感器容易发生漂移、测量不准,引起调节系统摆动。我们将热制式传感器改型为插入式多测点多喉径风量测量装置,测量装置配置有两个防堵装置，每半年打开防堵装置排灰孔进行一次排灰, 没有发生过堵塞现象，大大提高了测量的准确性。优化调节系统参数后投入了磨风量自动。2）磨煤机热风隔绝门控制设备改进：由于磨煤机平台上温度高、震动大、空气中粉尘浓度大，周边环境恶劣使热风隔绝门控制柜中的设备经常出现短路、短路、失灵现象，导致运行中一直不能正常打开，影响了磨煤机的正常启停。我们去掉了热风隔绝门硬线控制逻辑，改为就地分项操作，DCS锁紧同步，解决了因为周边环境恶劣使硬线逻辑出错的问题，降低了故障率，保证了磨煤机热风隔绝门正常开关。3）磨煤机热风调整挡板执行机构改进。：磨煤机热风调整挡板执行机构为SIPOS55型电动执行器。热风电动执行器安装在内部温度达300的热风管道上，由于环境温度高，外部环境温度高，导致直接安装在热风管道上部的电动执行器内部电子元件极易被烧坏，而且处理起来非常困难。现将一体式SIPOS55型电动执行器改造成分离式SIPOS55型电动执行器。执行器的机械部分不动，控制部分移在下部的工作平台上，既便于维护，又解决了执行机构超温问题。4）改进磨煤机变加载自动控制系统：磨煤机变加载系统由于油质差，经常发生故障，造成磨出力大幅度波动，甚至堵磨。改进磨煤机变加载自动切换定加载（磨运行与油压低于5MPa）逻辑，使磨煤机在变加载切定加载其间稳定运行。5）增加引送风机站偏置自动控制回路解决引送风机失速的问题：针对引风机经常失速的问题，设计了根据两台引风机电流自动调整引风机挡板开度的引风机站偏置自动控制回路，有效地改善了引风机失速的现象。根据引风机站偏置自动控制改造的成功经验，我们对送风机站偏置自动控制系统也进行了改进。6） 一次风机变频控制改造：实施一次风机变频控制改造，正常投入变频器的保护回路和一次风压自动控制，实现节电40%。7） 对空冷背压自动控制系统防冻保护逻辑修改，有效地解决空冷系统部分管路受冻问题：根据#2机空冷系统部分管路受冻情况，对空冷逆流风机的回热控制逻辑进行修改。防冻保护逻辑为：如果环境温度小于 -2C，逆流冷凝器开始回暖循环，停止列1的逆流冷凝器风机。停风机指令下达3分钟后，列1的逆流冷凝器的风机将被启动低速（20Hz）反转5分钟，然后反转停止。 停止2分钟后，又下达列1启动指令。开始列2的逆流冷凝器升温循环，1小时后，6列中所有6台逆流冷凝器陆续进行回暖循环。8）进一步完善控制逻辑切手动条件，合理设置偏差报警，达到了确保安全的目的：9）定期做调节子系统的扰动试验，不断提高子系统的调节品质。通过以上对子系统测量、执行器的改进和调节参数的整定，大大提高了调节的安全可靠性，确保了机组长期投入AGC的目的。3 热工自动控制系统存在的问题1）2008年3月份以来，给煤机断煤频繁，导致AGC及协调系统间断性退出运行。2）#1炉二级减温水执行器由于阀门机械紧，执行器传动部分频繁损坏，影响自动投入。3） #1炉空预阻力达到1.9KPa,炉膛压力从-160Pa到-10Pa波动，#2炉空预阻力达到1.3KPa,炉膛压力从-264Pa到20Pa波动。漏风导致炉膛负压随空预转动发生周期性摆动，严重影响炉膛压力调节效果。空预阻力大导致引风自动高负荷时不能调整，两台引风机有时出现失速，导致协调投入困难。4）热工试验室环境条件太差，难以保证仪表校验精度。需配置二间环境较好的较验室，以便于开展仪表校验工作。4 结束语