一种发电机组一次调频响应系统的制作方法

1.本实用新型涉及发电机组一次调频技术领域，尤其涉及一种发电机组一次调频响应系统。


背景技术：

2.在发电机组并网运行中，一次调频响应情况对电网安全及电能质量起到关键作用，它影响到电网频率、电压等指标的抗干扰能力，对于电网稳定运行十分重要。
3.目前各发电厂一次调频根据发电机组实际转速与电网频率的偏差，经死区、调差系数和上下限处理后生成功率变量，该功率变量叠加到机组功率控制回路，从而改变机组的实发功率。
4.目前各发电机组一次调频容易受自动发电控制(automatic generation control,agc)反向、小频差情况下功率变量小等因素影响，导致一次调频反向动作、积分电量不足等问题，不利于电网安全及电能质量的稳定，且各并网发电机组受到的考核费用偏大。
5.因此，本领域的技术人员致力于开发一种发电机组一次调频响应系统，以解决一次调频反向动作、积分电量不足的问题，提高并网发电机组一次调频响应的正确率及性能。


技术实现要素：

6.有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何解决一次调频反向动作、积分电量不足的问题，提高并网发电机组一次调频响应的正确率及性能。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种发电机组一次调频响应系统，包括转速偏差控制器、功率偏差控制器、转速阈值控制器、一次调频计算单元、偏置控制单元、agc闭锁控制单元、agc比例积分控制器、agc跟踪控制器、加法器单元，所述转速偏差控制器被配置为计算额定转速和实际转速的差值并传送至所述转速阈值控制器和一次调频计算单元，所述功率偏差控制器被配置为计算agc功率设定值和实际功率的差值并经过所述agc比例积分控制器传送至agc跟踪控制器，所述转速阈值控制器被配置为根据判断转速高低阈值控制所述偏置控制单元为所述加法器单元提供偏置功率指令，所述agc闭锁控制单元被配置为根据判断转速高低阈值来实现agc的反向闭锁功能，所述加法器单元被配置为接收来自所述agc跟踪控制器和一次调频计算单元的指令以及来自所述偏置控制单元的所述偏置功率指令，输出发电机组负荷指令至发电机组控制端。
8.进一步地，所述转速偏差控制器的正输入端接收额定转速信号，负输入端接收实际转速信号，输出端连接至所述转速阈值控制器和一次调频计算单元的输入端。
9.进一步地，所述转速阈值控制器包括高转速阈值控制器和低转速阈值控制器，所述高转速阈值控制器被配置为当所述额定转速和实际转速的差值大于高转速阈值时输出为真，所述低转速阈值控制器被配置为当所述额定转速和实际转速的差值小于低转速阈值时输出为真。
10.进一步地，所述高转速阈值为0.033hz，所述低转速阈值为-0.033hz。
11.进一步地，所述偏置控制单元包括第一判断器、第二判断器、第一偏置发生器、第二偏置发生器，所述第一判断器连接至所述高转速阈值的输出端，并被配置为当所述额定转速和实际转速的差值大于所述高转速阈值时将所述第一偏置发生器输出的第一偏置功率指令传送至偏置控制单元的输出端，所述第二判断器连接至所述低转速阈值的输出端，并被配置为当所述额定转速和实际转速的差值小于所述低转速阈值时将所述第二偏置发生器输出的第二偏置功率指令传送至偏置控制单元的输出端。
12.进一步地，所述第一偏置功率为2～3mw，所述第二偏置功率为-2～-3mw。
13.进一步地，所述agc闭锁控制单元包括功率方向判断器、第一与逻辑门和第二与逻辑门，所述功率方向判断器连接至所述功率偏差控制器；所述第一与逻辑门的输入端分别连接至所述功率方向判断器和高转速阈值控制器，输出端连接至所述agc跟踪控制器的使能端，当所述功率方向为正方向并且所述额定转速和实际转速的差值大于所述高转速阈值时，将所述agc跟踪控制器切换为跟踪状态；所述第二与逻辑门的输入端分别连接至所述功率方向判断器和低转速阈值控制器，输出端连接至所述agc跟踪控制器的使能端，当所述功率方向为负方向并且所述额定转速和实际转速的差值小于所述低转速阈值时，将所述agc跟踪控制器切换为跟踪状态。
14.进一步地，所述功率方向判断器包括功率正方向判断器和功率负方向判断器，所述功率正方向判断器被配置为当所述agc功率设定值和实际功率的差值大于零时输出为真，所述功率负方向判断器被配置为当所述agc功率设定值和实际功率的差值小于零时输出为真，所述第一与逻辑门的输入端分别连接至所述功率正方向判断器和高转速阈值控制器，所述第二与逻辑门的输入端分别连接至所述功率负方向判断器和低转速阈值控制器。
15.进一步地，当所述功率方向为正方向并且所述额定转速和实际转速的差值大于所述高转速阈值时，将所述agc跟踪控制器切换为跟踪状态被配置为将agc升负荷速率置为0mw/min；当所述功率方向为负方向并且所述额定转速和实际转速的差值小于所述低转速阈值是，将所述agc跟踪控制器切换为跟踪状态被配置为将agc降负荷速率置为0mw/min。
16.进一步地，其特征在于，所述加法器单元包括第一加法器和第二加法器，所述第一加法器的输入端连接至所述agc跟踪控制器的输出端和所述偏置控制单元的输出端，所述第二加法器的输入端连接至所述第一加法器的输出端和所述一次调频计算单元的输出端，所述第二加法器的输出端连接至发电机组负荷指令控制端。
17.本实用新型的有益效果：
18.自动判断agc与一次调频动作是否反向，当反向时闭锁agc功能，自动判断一次调频动作产生的功率变量方向，在一次调频动作方向上加上或减去2～3mw的功率偏置；避免一次调频反向动作，提高一次调频动作性能。
19.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
20.图1是本实用新型的一个较佳实施例的发电机组一次调频响应系统的结构框图。
21.图2是本实用新型的一个较佳实施例的闭锁agc指令效果示意图。
22.图3是本实用新型的一个较佳实施例的一次调频考核系统的负荷取样示意图。
23.其中，1-负荷指令，2-实际负荷，3-一次调频指令，4-igv开度，5-预混阀开度。
具体实施方式
24.以下参考说明书附图介绍本实用新型的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
25.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
26.本实用新型涉及发电厂并网发电机组一次调频响应、发电功率控制、发电控制系统等相结合的技术，主要针对一次调频响应效果，通过闭锁agc反向作用、一次调频回路叠加负荷偏置的策略，提高一次调频响应性能。
27.实施例
28.本实施例增加了一次调频动作与agc的反向闭锁功能，解决了一次调频反向动作的问题；增加了2～3mw的功率变量偏置、采用快动慢回的控制策略，增大了一次调频的实际积分电量，提高了一次调频性能。
29.如图1所示，本实施例提供了一种发电机组一次调频响应系统，包括转速偏差控制器、功率偏差控制器、转速阈值控制器、一次调频计算单元、偏置控制单元、agc闭锁控制单元、agc比例积分(pi)控制器、agc跟踪(track)控制器、第一加法器、第二加法器。
30.转速偏差控制器的“ ”输入端接收额定转速信号，
“‑”
输入端接收实际转速信号，输出端连接至转速阈值控制器和一次调频计算单元的输入端。转速偏差控制器计算额定转速和实际转速的差值并传送至转速阈值控制器和一次调频计算单元。一次调频计算单元通过现有技术的一次调频函数f(x)来进行计算。
31.功率偏差控制器的“ ”输入端接收agc功率设定值信号，
“‑”
输入端接收实际功率信号，输出端连接至agc比例积分(pi)控制器的输入端。功率偏差控制器计算agc功率设定值和实际功率的差值并经过agc比例积分(pi)控制器传送至agc跟踪(track)控制器。
32.转速阈值控制器根据判断转速高低阈值控制偏置控制单元为第一加法器提供偏置功率指令，agc闭锁控制单元根据判断转速高低阈值来实现agc的反向闭锁功能，第一加法器接收来自agc跟踪控制器和一次调频计算单元的指令以及来自偏置控制单元的偏置功率指令，通过加法计算得出发电机组负荷指令。
33.转速阈值控制器包括高转速阈值控制器和低转速阈值控制器，高转速阈值控制器当额定转速和实际转速的差值大于高转速阈值时输出为真，低转速阈值控制器当额定转速和实际转速的差值小于低转速阈值时输出为真。
34.本实施例中，高转速阈值为0.033hz，低转速阈值为-0.033hz。
35.偏置控制单元包括第一判断器、第二判断器、第一偏置发生器、第二偏置发生器，第一判断器连接至高转速阈值的输出端。
36.当额定转速和实际转速的差值大于高转速阈值时将第一偏置发生器输出的第一偏置功率指令传送至偏置控制单元的输出端，第二判断器连接至低转速阈值的输出端；当
额定转速和实际转速的差值小于低转速阈值时将第二偏置发生器输出的第二偏置功率指令传送至偏置控制单元的输出端。
37.本实施例中，第一偏置功率为2～3mw，第二偏置功率为-2～-3mw。
38.agc闭锁控制单元包括功率方向判断器、第一与逻辑门和第二与逻辑门，功率方向判断器连接至功率偏差控制器。功率方向判断器包括功率正方向判断器和功率负方向判断器，功率正方向判断器当agc功率设定值和实际功率的差值大于零时输出为真，功率负方向判断器当agc功率设定值和实际功率的差值小于零时输出为真。
39.第一与逻辑门的输入端分别连接至功率正方向判断器和高转速阈值控制器，输出端连接至agc跟踪控制器的使能端，当功率方向为正方向并且额定转速和实际转速的差值大于高转速阈值时，将agc跟踪控制器切换为跟踪状态(agc升负荷速率置为0mw/min)；第二与逻辑门的输入端分别连接至功率负方向判断器和低转速阈值控制器，输出端连接至agc跟踪控制器的使能端，当功率方向为负方向并且额定转速和实际转速的差值小于低转速阈值时，将agc跟踪控制器切换为跟踪状态(agc降负荷速率置为0mw/min)。
40.第一加法器的输入端连接至agc跟踪控制器的输出端和偏置控制单元的输出端，第二加法器的输入端连接至第一加法器的输出端和一次调频计算单元的输出端，第二加法器的输出端连接至发电机组负荷指令控制端。
41.机组正常运行时，为防止一次调频反动作，需在电网频率下降时闭锁agc指令：当电网频率低于49.967hz时，将跟踪控制器切换至“跟踪(track)”状态(agc降负荷速率置为0mw/min)，电网频率大于49.968hz时，恢复agc正常控制；当电网频率大于50.033hz时，将跟踪控制器切换至“跟踪(track)”状态(agc升负荷速率置为0mw/min)，电网频率小于50.032hz时，恢复agc正常控制。
42.闭锁agc指令效果如图2所示。图2记录了本实施例的一个示例中的负荷指令1，实际负荷2，一次调频指令3，进气导叶(inlet guide vane,igv)开度4，预混阀开度5之间的关系，当闭锁agc指令时，提高了并网发电机组一次调频响应的正确率及性能。
43.根据对于电网一次调频考核细则的研究，当一次调频功能动作时，考核系统的负荷基准值是以一次调频动作这一时刻前的10次负荷取样值取平均后作为基准值，而电厂机组的控制系统是以一次调频动作这一时刻作为负荷基准值。以agc要求机组负荷降低而此时电网频率小于49.967hz，需要机组增加负荷响应一次调频为例。如图3所示，其中，实线代表负荷，点线代表考核系统基准点，虚线代表实际动作点。考核系统的负荷取样频率约为1次/s，10次负荷取样值取平均后的负荷基准值与电厂侧的基准值存在偏差，会影响到一次调频的响应性能。agc的负荷响应速度为13mw/min，10次负荷取样的平均值需要修正约为2mw的偏差。因此当agc指令向下，且转速《49.967hz时，闭锁agc降负荷的同时，在agc侧加2mw的负荷以抵消考核系统负荷取样值引起的误差(如图3所示)；当agc指令向上，且转速》50.033hz时，闭锁agc升负荷的同时，在agc侧减2mw的负荷以抵消考核系统负荷取样值引起的误差。表1为抵消考核系统负荷取样值引起的误差后的动作正确率。
44.表1
[0045][0046]
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。