魯國剛 夏雪清
關(guān)鍵詞 火電機(jī)組 自動(dòng)發(fā)電控制 日負(fù)荷曲線 有功功率調(diào)節(jié)
分類號(hào) TM 761
AN ECONOMIC & EFFECTIVE DEVICE TO REALIZE AGC ON STEAM TURBINE GENERATORS
Lu Guogang, Xia Xueqing
(Nanjing Automation Research Institute, 210003, Nanjing, China)
Keywords steam turbine generator automatic generation control (AGC) daily load curve active power regulation
當(dāng)前國內(nèi)的火電機(jī)組按自動(dòng)化程度可分為以下幾種類型：第1類是具有機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)的機(jī)組；第2類是有部分熱工自動(dòng)化子系統(tǒng)，但無協(xié)調(diào)功能的機(jī)組；第3類是自動(dòng)化程度最低，機(jī)電爐皆由人工手動(dòng)操作控制的機(jī)組。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，新裝的機(jī)組單機(jī)容量越來越大，且大多數(shù)是進(jìn)口機(jī)組，屬第1類機(jī)組，其自動(dòng)化程度高，機(jī)爐協(xié)調(diào)性能好，調(diào)度通過能量管理系統(tǒng)(EMS)經(jīng)遠(yuǎn)方終端裝置(RTU)可直接進(jìn)行遙控，是電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的主力軍。而對(duì)于很多擁有第2類或第3類機(jī)組或3種類型機(jī)組兼而有之的電廠，實(shí)施AGC具有一定難度。目前各電網(wǎng)采取的方法大多有兩種：一種是對(duì)老機(jī)組進(jìn)行CCS改造，這種改造耗費(fèi)的人力和資金較多，周期較長，且效果有差異；另一種是采用按調(diào)度給定的日計(jì)劃負(fù)荷曲線或超短期負(fù)荷預(yù)計(jì)帶負(fù)荷，當(dāng)與調(diào)度端EMS通信中斷時(shí)，又可自動(dòng)轉(zhuǎn)入當(dāng)?shù)乜刂疲摲桨感枰环N自動(dòng)化系統(tǒng)，既能接收網(wǎng)調(diào)(或省調(diào))給定的日計(jì)劃負(fù)荷曲線，又能自動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)出力，跟蹤計(jì)劃曲線，從而摒棄傳統(tǒng)的電話調(diào)度和人工頻繁操作。本文介紹的基于多功能自動(dòng)調(diào)功裝置（TPR—A）的火電機(jī)組AGC系統(tǒng)正是針對(duì)這種情況而設(shè)計(jì)的。
1 系統(tǒng)配置
系統(tǒng)分上、下位機(jī)兩部分。上位機(jī)包括586高檔品牌機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、多媒體音響；下位機(jī)包括TPR—A調(diào)功裝置(專供無CCS機(jī)組用)和ITF接口裝置(專供有CCS機(jī)組用)。參見圖1。
2 系統(tǒng)功能
2.1 上位機(jī)基本運(yùn)行方式
2.1.1 當(dāng)?shù)匕慈沼?jì)劃負(fù)荷曲線運(yùn)行方式
a.調(diào)度前一天將第二天的計(jì)劃負(fù)荷曲線（96點(diǎn)或288點(diǎn)）通過省調(diào)EMS及專用通道或網(wǎng)絡(luò)送至電廠內(nèi)TPR—A上位機(jī)。該曲線的任意未執(zhí)行點(diǎn)經(jīng)調(diào)度指示可隨時(shí)修改。
b.上位機(jī)根據(jù)預(yù)先選擇的分配方案（如平均分配、按比例分配、按等微增率分配等），提前將各機(jī)組有功功率分配到TPR—A或ITF裝置, 執(zhí)行有功功率自動(dòng)調(diào)節(jié), 使機(jī)組出力跟蹤計(jì)劃曲線。每次分配負(fù)荷時(shí), 伴有語音和畫面提示, 提前將當(dāng)前點(diǎn)機(jī)組所要帶的負(fù)荷通知電氣和機(jī)爐運(yùn)行人員, 以便做好協(xié)調(diào)工作。
c.如任一臺(tái)機(jī)組由于工況需要帶固定負(fù)荷，則可在上位機(jī)上選擇人工干預(yù)方式運(yùn)行，所帶固定負(fù)荷值由人機(jī)界面輸入。
2.1.2 調(diào)度遙調(diào)方式
a.由調(diào)度EMS通過RTU以模擬量形式輸出當(dāng)前的單機(jī)給定功率值, 或全廠總有功功率值，再執(zhí)行分配步驟。為防對(duì)機(jī)組不利的擾動(dòng)，RTU每次躍變必須滿足｜P遙調(diào)-P實(shí)發(fā)｜＜ΔPs（允許一次遙調(diào)量定值）。如機(jī)組工況不允許遙調(diào)時(shí)，運(yùn)行人員可通過上位機(jī)隨時(shí)退出遙調(diào)方式，進(jìn)入當(dāng)?shù)胤绞剑串?dāng)?shù)胤绞絻?yōu)先。
b.上位機(jī)可接收省調(diào)的超短期負(fù)荷預(yù)計(jì)，與省調(diào)EMS直接通信。
2.2 下位機(jī)的兩種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置
2.2.1 TPR—A裝置
此裝置專供無CCS機(jī)組使用。不管上位機(jī)處于何種運(yùn)行方式，只要機(jī)組定壓運(yùn)行，且同步器回路正常，都可投入自動(dòng)調(diào)節(jié)。滑壓運(yùn)行或有異常情況時(shí)，退出自動(dòng)調(diào)節(jié)。定壓運(yùn)行方式下的自動(dòng)調(diào)節(jié)方法為：由司爐控制維持主蒸汽壓力和主汽溫在定壓運(yùn)行規(guī)程規(guī)定的上、下限范圍內(nèi)，由TPR—A根據(jù)給定功率和實(shí)發(fā)功率反饋之差，按約定的調(diào)節(jié)速率發(fā)脈沖控制同步器，調(diào)整調(diào)速汽門開度來增或減負(fù)荷，達(dá)到有功功率實(shí)發(fā)值和計(jì)劃值平衡。調(diào)節(jié)準(zhǔn)則為：
｜P計(jì)劃-P實(shí)發(fā)｜≤ε（調(diào)節(jié)死區(qū)）
2.2.2 ITF裝置
專供有CCS機(jī)組使用。ITF接口裝置與CCS握手成功后，自動(dòng)將上位機(jī)分配的單機(jī)有功功率送給CCS(如4 mA～20 mA模擬量)，由CCS執(zhí)行調(diào)節(jié)，ITF同時(shí)測量機(jī)組功率，送給上位機(jī)監(jiān)視。
2.3 保護(hù)功能和限制措施
為保證機(jī)組的安全運(yùn)行，本系統(tǒng)具備下列保護(hù)功能和限制措施。
a.有功功率差保護(hù)：當(dāng)由于裝置測量回路出問題或機(jī)組發(fā)生故障原因造成功率值突變，裝置自動(dòng)閉鎖調(diào)節(jié)出口，發(fā)報(bào)警信號(hào)。
b.有功功率上、下限限制：定壓運(yùn)行方式下設(shè)定上、下限，以確保在一定允許范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)組出力。
c.汽壓、汽溫保護(hù)：定壓運(yùn)行方式下設(shè)定鍋爐主蒸汽壓力和溫度的上、下限，越限時(shí)能自動(dòng)識(shí)別并報(bào)警，采取相應(yīng)的閉鎖調(diào)節(jié)措施。
d.調(diào)節(jié)不靈敏區(qū)：設(shè)定調(diào)節(jié)不靈敏區(qū)(死區(qū))，以避免機(jī)組的頻繁調(diào)節(jié)。
e.負(fù)荷調(diào)節(jié)速度限制：為確保機(jī)組按預(yù)定的負(fù)荷調(diào)節(jié)速度加減負(fù)荷，采用隨機(jī)可變頻變寬的調(diào)節(jié)脈沖驅(qū)動(dòng)同步器，調(diào)節(jié)時(shí)隨時(shí)根據(jù)負(fù)荷和汽壓、汽溫情況，調(diào)整脈沖寬度和間隔,以確保機(jī)組按預(yù)定速度調(diào)節(jié)負(fù)荷。
f.具有調(diào)節(jié)出口監(jiān)測回路，該回路一旦檢測出調(diào)節(jié)出口脈沖超寬時(shí)，立即自動(dòng)切除調(diào)節(jié)出口并發(fā)異常信號(hào)，確保調(diào)節(jié)出口回路萬無一失。
3 使用情況
TPR—A自1996年研制成功并首次在江蘇天生港電廠投運(yùn)以來，目前已在全國20多個(gè)電廠投入使用。該產(chǎn)品1998年3月通過江蘇省科委鑒定，同年獲國家電力公司科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
在最早使用的江蘇省，有15臺(tái)125 MW機(jī)組使用了TPR—A裝置，計(jì)劃值的下傳由傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)電話撥號(hào)方法升級(jí)為現(xiàn)在的通過廣域網(wǎng)下傳方式。電廠通過網(wǎng)絡(luò)下載第二天的日負(fù)荷曲線，主站則將電廠當(dāng)日的超短期負(fù)荷預(yù)計(jì)提前15 min下傳至各電廠。
安徽省有17臺(tái)機(jī)組使用了TPR—A裝置，機(jī)組容量有50 MW，125 MW，200 MW，300 MW不等。其計(jì)劃值下發(fā)是通過專用微波通道，第二天的日負(fù)荷曲線及超短期負(fù)荷預(yù)計(jì)均可準(zhǔn)確接收，電廠的負(fù)荷考核合格率大大提高。馬鞍山電廠、合肥電廠、洛河電廠在原有的有功自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置基礎(chǔ)上，增設(shè)了按母線電壓考核曲線自動(dòng)調(diào)節(jié)無功功率的功能，運(yùn)行情況良好，使TPR—A更發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益。
TPR—A系統(tǒng)針對(duì)不同類型機(jī)組，采取相應(yīng)措施，滿足調(diào)節(jié)控制要求，適合電廠實(shí)際情況，為電網(wǎng)AGC工作提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的手段。
作者簡介:魯國剛，男，1964年生，高級(jí)工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化的研究工作。
夏雪清，女，1964年生，碩士，工程師，主要從事電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究工作。
作者單位:電力自動(dòng)化研究院系統(tǒng)所 210003 南京
