廠級AGC控制系統(tǒng)在火力發(fā)電機組上的運用

1、廠級AGC控制系統(tǒng)在火力發(fā)電機組上的運用摘 要：目前電網(wǎng)對電廠實施單臺機組的AGC負荷調(diào)度，不能在發(fā)電廠內(nèi)部實現(xiàn)各臺機組的最佳經(jīng)濟負荷分配,且調(diào)度中心給定負荷曲線和AGC給定負荷曲線存在較大差異，投入AGC后又不能在調(diào)度允許的2%內(nèi)調(diào)整負荷，發(fā)電廠存在欠發(fā)電量現(xiàn)象，不利于實現(xiàn)發(fā)電廠經(jīng)濟利益最大化。再者， AGC給定負荷升降速率快、電廠發(fā)電機組出力調(diào)整慢、沖擊負荷容量大，要使電廠發(fā)電機組達到較高的調(diào)節(jié)效果，必須要有一定精度的超短期負荷預報來指導AGC進行出力的調(diào)節(jié)。通過對廠內(nèi)AGC工作實踐經(jīng)驗總結(jié)和分析，認為電網(wǎng)AGC未能取得滿意的調(diào)節(jié)效果的一個重要原因，是AGC功能沒有配置超短期負荷預報和計劃

2、校正功能。介于AGC投運中存在的不完善問題，我們設(shè)計了廠內(nèi)AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)。這套系統(tǒng)克服傳統(tǒng)AGC調(diào)度負荷的局限性，力爭在調(diào)度的允許負荷規(guī)則下，依據(jù)機組的最佳經(jīng)濟負荷點，用最少的煤量發(fā)最多的電量。廠級AGC自動發(fā)電系統(tǒng)可以實現(xiàn)96點自動過零、日負荷預測、用于安排日調(diào)度計劃、確定廠內(nèi)兩臺機組的協(xié)調(diào)、負荷分配。兩臺300MW機組投入廠級AGC控制后，可以大幅度降低違約電量，每天可多發(fā)電20萬度，每年可多發(fā)電7300萬度。關(guān)鍵詞：經(jīng)濟負荷分配 超短期負荷預報 經(jīng)濟發(fā)電控制 CCS1 蒲洲發(fā)電分公司AGC系統(tǒng)介紹：1.1 實現(xiàn)的功能廠級AGC自動發(fā)電系統(tǒng)可以實現(xiàn)96點自動過零、日負荷預測、用于安

3、排日調(diào)度計劃、確定廠內(nèi)兩臺機組的協(xié)調(diào)、負荷分配。AGC系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖和系統(tǒng)組成框圖如下圖所示。1.2 功能介紹1.2.1超短期負荷預報軟件的原理與算法超短期負荷預報的預測周期短(30 min)，要求預測的速度快，這就要求預測方法不僅要有準確性，而且必須具有快速性。超短期負荷預報采用的是線性外推法。線性外推法的基本原理是：首先，通過若干相似日期同一時段的歷史數(shù)據(jù)，計算出該時段的負荷平均增長率K，然后以當前負荷作為負荷基準，以斜率K作線性外推得到預測點的負荷?，F(xiàn)介紹如下：將負荷分為工作日負荷和休息負荷2種類型。設(shè)當前時刻為t,負荷為f(t)，為得到t后的負荷f(t+t)，以最近連續(xù)5個相同類型日相

4、同時段的負荷為f(i,t)和f(i,t+t)，其中i代表第i天，則該時刻的負荷增長率K可從下式得到：1.2.2經(jīng)濟分配軟件算法該軟件利用超短期負荷預報的未來15 min和30 min的預報負荷，按一定的原則在線修正發(fā)電計劃。修正的的發(fā)電計劃值顯示在畫面上。供給值長參考。1）機組模型機組可分為2種類型，在線修正機組和固定出力機組。在線修正機組參與發(fā)電計劃在線修正，固定出力機組按給定的發(fā)電計劃運行，不參加發(fā)電計劃在線修正。對在線修正機組中的AGC機組，15 min后的發(fā)電計劃直接送入機組的基準功率，固定出力機組按給定的發(fā)電計劃運行（由值長發(fā)令）。2）在線發(fā)電計劃修正算法電網(wǎng)總出力變化量由未來15

5、min或半小時的系統(tǒng)負荷預報值和機組當前發(fā)電出力，來計算未來15 min或半小時在線修正機組應承擔的總的出力變化量PG：PGPD-PI-PFLX(3)式中PD未來15 min或30 min的負荷預報值與當前實際負荷之差；PI未來15 min和30 min的交換計劃與當前實際交換之差；PFLX未來15 min和30 min的固定出力機組的出力計劃值與實際發(fā)電之差。從公式(4)可以看出，機組的分配系數(shù)與機組上升、下降的速率和每臺機組在不同分區(qū)中的上、下限需配合。例如在負荷上升時，若機組分配系數(shù)不合理，可能在同一類機組中會出現(xiàn)有的機組越限而有的機組未帶滿負荷的情況，為此，采用了以下方法解決此問題，即

6、當總的出力調(diào)整量大于某區(qū)、某類機組的可調(diào)出力之和時，此區(qū)此類機組就按速率分配增加出力額度。例如若1、2號機組出力分別在1、2、3區(qū)，預計增加總出力到第4區(qū)，1、2、3區(qū)按速率，4區(qū)按分配系數(shù)。（2）調(diào)節(jié)機組出力的約束條件 a) 增減速率限制：檢查機組的出力變化量是否滿足增減速率限制，若不滿足，調(diào)整機組出力變化量以滿足速率限制條件。b) 機組出力上、下限：檢查機組的出力變化量是否超越機組出力上、下限要求，若超越，調(diào)整機組出力變化量到機組出力上、下限內(nèi)。c) 機組出力調(diào)整方向限制：若求出機組的出力變化量要求機組反方向調(diào)節(jié)出力時，檢查是否滿足機組出力上升或下降持續(xù)時間要求，若不滿足，將機組的出力變化

7、量置為零。3）計算步驟發(fā)電出力調(diào)整量經(jīng)濟分配的計算步驟如下：（1）計算15 min和半小時后的出力變化量；（2）按分配系數(shù)求機組出力變化量；（3）檢查機組約束，若滿足機組的各項約束，將計算結(jié)果取整，結(jié)束；若不滿足機組的各項約束，調(diào)整機組的出力變化量，計算不平衡量，返回步驟(2)。4）輸入、輸出參數(shù)經(jīng)濟分配軟件需輸入以下4類參數(shù)：（1）機組參數(shù)。包括：機組出力上、下限；是否是AGC機組；是否固定出力；機組出力上升、下降速率；出力上升或下降持續(xù)時間（不容許反向的時間）；機組出力分配系數(shù)。（2）機組經(jīng)濟參數(shù)（選項）。此部分參數(shù)主要用于按機組經(jīng)濟特性來安排機組出力。主要有：機組煤耗微增率（分段線性化）

8、；機組用燃料發(fā)熱量，燃料費；機組運行費。（3）機組分區(qū)參數(shù)。用于設(shè)定每臺機組在不同分區(qū)中的上下限。（4）機組96點開停計劃。經(jīng)濟分配軟件的輸出參數(shù)為未來15 min和半小時的電廠和機組的出力計劃和出力調(diào)整量。1.2.3負荷預測負荷預測就是根據(jù)歷史負荷值，在滿足一定精度的情況下決定未來某特定時刻的負荷值。根據(jù)不同的預測目的，負荷預測可分為超短期、短期和中長期的預報。一般說來，一小時以內(nèi)的負荷預測為超短期負荷預測，用于安全監(jiān)視、預防性控制和緊急狀態(tài)處理；日負荷和周負荷預測為短期負荷預測，分別用于安排日調(diào)度計劃和周調(diào)度計劃； 它實現(xiàn)如下的詳細功能：1）完成超短期（未來15 min或30 min內(nèi)）的

9、負荷預測；2）完成次日24點、48點、96點和指定時間間隔的短期日負荷預測；3）完成周（168小時）負荷預測；4）完成月、季、年的中長期負荷預測；具有如下的特點： 能夠獨立運行，提供標準的輸入、輸出接口； 考慮溫度的影響； 考慮節(jié)日的影響； 考慮假日的影響； 考慮星期一至星期日等不同工作日的影響； 考慮特殊事情的影響；1.3 AGC控制要求1根據(jù)中調(diào)日負荷曲線，在一系列經(jīng)濟技術(shù)原則下計算出各AGC機組和非AGC機組一天的目標出力，自動生成一天的目標負荷曲線，并在同一圖形中顯示機組一天的目標負荷曲線和實時功率曲線；2超短期負荷預報根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)和當前的實際負荷，周期性地預測15 min后

10、電網(wǎng)的負荷，并給出本網(wǎng)出力總調(diào)節(jié)量。3用經(jīng)濟分配軟件對超短期負荷預報給出的出力調(diào)節(jié)量進行分配，在一系列經(jīng)濟技術(shù)原則下計算出各AGC機組和非AGC機組在15 min后的目標出力，再用該目標出力來修正AGC機組的基點功率計劃，實現(xiàn)超短期負荷預報、經(jīng)濟分配與AGC的有效結(jié)合。4通過AGC基點計劃輸入軟件也實現(xiàn)了AGC機組基點計劃的自動輸入。5機組應分為2種類型，在線修正機組和固定出力機組，并可在線修改。在線修正機組參與發(fā)電計劃在線修正，固定出力機組按給定的發(fā)電計劃運行（由值長發(fā)令）。6在線修正機組按一定的原則分為1、2、3級(具體劃分由值長人工輸入)。修正發(fā)電計劃時1級的權(quán)限最高(先加后減)。在線修

11、正機組在它的出力上下限之間可分為3個區(qū)，升負荷順序為從1區(qū)到3區(qū)。即先在第1區(qū)內(nèi)按類分配負荷，若1區(qū)不能滿足負荷的要求，再在2區(qū)進行，以此類推。減負荷從3區(qū)到1區(qū)。7在線修正機組要考慮機組參數(shù)。包括：機組出力上、下限；是否是AGC機組；是否固定出力；機組出力上升、下降速率；出力上升或下降持續(xù)時間(不容許反向的時間)；機組出力分配系數(shù)。1.4 其它功能1）經(jīng)濟調(diào)度對在線機組進行經(jīng)濟調(diào)度計算，計算出各機組的最優(yōu)運行基點值；2）備用監(jiān)視(RM)在線計算機組、電廠和系統(tǒng)的各種備用，包括調(diào)節(jié)備用、緊急調(diào)節(jié)備用、旋轉(zhuǎn)備用以及系統(tǒng)的主備用；3）性能監(jiān)視(NERC)計算并統(tǒng)計每日各小時違反A1、A2、B1和B

12、2的次數(shù)以及每日的ACE統(tǒng)計參數(shù)和違約電量等。機組響應測試。機組響應測試功能是對AGC機組進行單機調(diào)試的重要手段，通過試驗可以檢查機組是否滿足參加AGC運行的要求，并從中獲得機組響應的有關(guān)參數(shù)。4）修正功能包括模型參數(shù)的在線修正功能，歷史負荷的查詢修改功能，提供多組歷史、實時、預測負荷曲線的圖形和表格修正功能，提供多組歷史、實時、預測負荷曲線的圖形、表格輸出功能。2 對CCS所包含的子系統(tǒng)的技術(shù)改進機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)接受負荷控制系統(tǒng)發(fā)出的變負荷指令信號，使每個子系統(tǒng)都能在主控制器的統(tǒng)一指揮下，協(xié)調(diào)完成子系統(tǒng)與單元機組之間的動作，保證整個單元機組的安全經(jīng)濟運行，機爐的子系統(tǒng)是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它

13、們的控制質(zhì)量將直接影響負荷控制的質(zhì)量，只有子系統(tǒng)好，并保證較高的控制質(zhì)量的前提下，才能使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)達到要求的控制質(zhì)量。為保證子系統(tǒng)的穩(wěn)定，先后進行了如下改進：1）改進磨入口風量測量裝置：鍋爐AE磨煤機入口風量是磨煤機自動調(diào)節(jié)的被調(diào)量，由于磨煤機入口風量采用了熱制式原理傳感器,冷熱風混合后熱制式傳感器容易發(fā)生漂移、測量不準,引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動。我們將熱制式傳感器改型為插入式多測點多喉徑風量測量裝置,測量裝置配置有兩個防堵裝置，每半年打開防堵裝置排灰孔進行一次排灰, 沒有發(fā)生過堵塞現(xiàn)象，大大提高了測量的準確性。優(yōu)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)后投入了磨風量自動。2）磨煤機熱風隔絕門控制設(shè)備改進：由于磨煤機平臺上溫

14、度高、震動大、空氣中粉塵濃度大，周邊環(huán)境惡劣使熱風隔絕門控制柜中的設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)短路、短路、失靈現(xiàn)象，導致運行中一直不能正常打開，影響了磨煤機的正常啟停。我們?nèi)サ袅藷犸L隔絕門硬線控制邏輯，改為就地分項操作，DCS鎖緊同步，解決了因為周邊環(huán)境惡劣使硬線邏輯出錯的問題，降低了故障率，保證了磨煤機熱風隔絕門正常開關(guān)。3）磨煤機熱風調(diào)整擋板執(zhí)行機構(gòu)改進。：磨煤機熱風調(diào)整擋板執(zhí)行機構(gòu)為SIPOS55型電動執(zhí)行器。熱風電動執(zhí)行器安裝在內(nèi)部溫度達300的熱風管道上，由于環(huán)境溫度高，外部環(huán)境溫度高，導致直接安裝在熱風管道上部的電動執(zhí)行器內(nèi)部電子元件極易被燒壞，而且處理起來非常困難?，F(xiàn)將一體式SIPOS55型電動

15、執(zhí)行器改造成分離式SIPOS55型電動執(zhí)行器。執(zhí)行器的機械部分不動，控制部分移在下部的工作平臺上，既便于維護，又解決了執(zhí)行機構(gòu)超溫問題。4）改進磨煤機變加載自動控制系統(tǒng)：磨煤機變加載系統(tǒng)由于油質(zhì)差，經(jīng)常發(fā)生故障，造成磨出力大幅度波動，甚至堵磨。改進磨煤機變加載自動切換定加載（磨運行與油壓低于5MPa）邏輯，使磨煤機在變加載切定加載其間穩(wěn)定運行。5）增加引送風機站偏置自動控制回路解決引送風機失速的問題：針對引風機經(jīng)常失速的問題，設(shè)計了根據(jù)兩臺引風機電流自動調(diào)整引風機擋板開度的引風機站偏置自動控制回路，有效地改善了引風機失速的現(xiàn)象。根據(jù)引風機站偏置自動控制改造的成功經(jīng)驗，我們對送風機站偏置自動控制

16、系統(tǒng)也進行了改進。6） 一次風機變頻控制改造：實施一次風機變頻控制改造，正常投入變頻器的保護回路和一次風壓自動控制，實現(xiàn)節(jié)電40%。7） 對空冷背壓自動控制系統(tǒng)防凍保護邏輯修改，有效地解決空冷系統(tǒng)部分管路受凍問題：根據(jù)#2機空冷系統(tǒng)部分管路受凍情況，對空冷逆流風機的回熱控制邏輯進行修改。防凍保護邏輯為：如果環(huán)境溫度小于 -2C，逆流冷凝器開始回暖循環(huán)，停止列1的逆流冷凝器風機。停風機指令下達3分鐘后，列1的逆流冷凝器的風機將被啟動低速（20Hz）反轉(zhuǎn)5分鐘，然后反轉(zhuǎn)停止。 停止2分鐘后，又下達列1啟動指令。開始列2的逆流冷凝器升溫循環(huán)，1小時后，6列中所有6臺逆流冷凝器陸續(xù)進行回暖循環(huán)。8）進

17、一步完善控制邏輯切手動條件，合理設(shè)置偏差報警，達到了確保安全的目的：9）定期做調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的擾動試驗，不斷提高子系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。通過以上對子系統(tǒng)測量、執(zhí)行器的改進和調(diào)節(jié)參數(shù)的整定，大大提高了調(diào)節(jié)的安全可靠性，確保了機組長期投入AGC的目的。3 熱工自動控制系統(tǒng)存在的問題1）2008年3月份以來，給煤機斷煤頻繁，導致AGC及協(xié)調(diào)系統(tǒng)間斷性退出運行。2）#1爐二級減溫水執(zhí)行器由于閥門機械緊，執(zhí)行器傳動部分頻繁損壞，影響自動投入。3） #1爐空預阻力達到1.9KPa,爐膛壓力從-160Pa到-10Pa波動，#2爐空預阻力達到1.3KPa,爐膛壓力從-264Pa到20Pa波動。漏風導致爐膛負壓隨空預轉(zhuǎn)動發(fā)生周期性擺動，嚴重影響爐膛壓力調(diào)節(jié)效果?？疹A阻力大導致引風自動高負荷時不能調(diào)整，兩臺引風機有時出現(xiàn)失速，導致協(xié)調(diào)投入困難。4）熱工試驗室環(huán)境條件太差，難以保證儀表校驗精度。需配置二間環(huán)境較好的較驗室，以便于開展儀表校驗工作。4 結(jié)束語