一种供热机组一次调频优化系统的制作方法

1.本发明涉及一种供热机组一次调频优化系统，属于供热机组自动控制优化领域。


背景技术：

2.随着光伏、风电并网机组规模的不断增长，其在电源结构中占比将持续攀升，但其受天气影响较大，不可控因素较多，同时，随着跨区域特高压和直流电网的建成，各省电网直调火电机组所占比重相对减少。火电机组的一次调频能力对电网安全越来越重要。
3.同时，为了提高煤炭能源综合利用效率，减少冷源损失，目前火力发电机组多采用热电联产的方式，对外抽汽供热。在常规一次调频的基础上，目前供热机组大多采用瞬时调整供热抽汽量的方法，来提高供热机组一次调频响应能力，此种方法改变供热蒸汽流量和压力，不利于工业抽汽供热蒸汽品质的稳定控制。同时，大多数方法在dcs（deh）系统内进行逻辑修改的方式实现，缺少对供热机组一次调频优化方法的集成化。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种供热机组一次调频优化系统。
5.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种供热机组一次调频优化系统，其特征是，包括频率采集处理单元、信号输入单元、数据计算处理单元、信号输出单元和信息显示单元，由数据计算处理单元对频率采集处理单元和信号输入单元传输来的信号进行数据计算处理，通过信号输出单元输出到机组dcs或deh中，并通过信息显示单元显示数据计算处理单元中的数据计算过程、实时数据和历史数据。该系统不改变抽汽供热蒸汽品质，适用范围较广，可用于蒸汽品质要求较高的工业抽汽供热机组和一般的冬季抽汽供暖机组。本系统在使用过程中，数据处理计算过程全部预置，对原dcs（deh）逻辑改动较小，具有较好的复制性。
6.所述频率采集处理单元，对机端电压电压互感器二次侧相电压，运用专业采样芯片，利用基波频率跟踪同步采样技术进行频率采集，克服了传统锁相环同步采样技术存在的跟踪速度慢、倍频效率低等缺陷，通过fpga控制实时高速同步采样，可在40ms内迅速锁定电网频率，通过改进的基于最小二乘最优化原理的模拟通道矢量校正技术，可提高频率测量精度，可使频率误差小于
±
0.001hz，转换成汽轮机转速误差小于
±
0.06r/min。所述频率采集处理单元可采集交流0-1000v电压的频率，并通过udp协议将实时电网频率快速通信到数据计算处理单元，以避免两次模拟量转换造成的电网频率信号偏差。
7.所述信号输入单元，采集dcs或电网rtu传输过来的信号，主要包括：dcs试验测试频率输入，电网扰动测试频率输入，机前主汽压力输入，汽机调节级压力输入，主汽流量输入，给定负荷指令输入，供热蒸汽流量输入，供热蒸汽压力输入，dcs试验测试状态输入，电网扰动测试状态输入等信号。
8.所述数据计算处理单元，将频率采集处理单元测得的电网实际频率、dcs试验测试
频率、电网扰动测试频率按dcs试验测试状态以及电网扰动测试状态信号实际情况选择频率信号与基准频率50hz进行比较，计算得到逻辑实时频率差。dcs试验测试频率优先级最高，电网扰动测试频率优先级次之，电网实际频率优先级最低。
9.对信号输入单元输入的机前主汽压力输入、汽机调节级压力输入、主汽流量输入、给定负荷指令输入、供热蒸汽流量输入、供热蒸汽压力输入等信号，根据预置的内部计算模型计算得到逻辑频差对应负荷（流量）指令输出一、频差对应负荷（流量）指令输出二、主汽压调频偏置。
10.所述信号输出单元，将数据计算处理单元所得的计算数据输出至dcs或电网rtu，主要包括：频差对应负荷（流量）指令输出一，频差对应负荷（流量）指令输出二，主汽压调频偏置，dcs试验测试状态输出，电网扰动测试状态输出，装置故障状态输出一，装置故障状态输出二，调频闭锁增状态输出，调频闭锁减状态输出等信号。在dcs和deh逻辑中，根据装置是否存在故障信号对频差对应负荷（流量）指令信号与原dcs频差对应负荷（流量）指令信号进行选择切换处理。并将主汽压调频偏置信号加到主汽压力设定值上，防止在有频差机组负荷升降时，主汽压力实际值与主汽压力设定值出现较大反向偏差，影响负荷升降。并且通过调频闭锁增状态和调频闭锁减状态闭锁机组负荷和主汽压力的反向调节，确保机组负荷按频差要求进行升降。并且调频闭锁增状态和调频闭锁减状态信号输送到抽汽流量和抽汽压力控制回路，在调频动作期间闭锁其动作，避免供热抽汽对机组负荷的反向影响。
11.所述信息显示单元，显示数据计算处理单元中的数据计算过程、实时数据和所存储的历史数据，并可显示修改完善数据计算处理单元中的计算模型和参数设置过程。
12.进一步的，在数据计算处理单元中，电网实际频率、dcs试验测试频率、电网扰动测试频率按dcs试验测试状态以及电网扰动测试状态信号实际情况选择频率信号与基准频率50hz进行比较，可以方便进行切换，三种频率选择后共用同一计算模型进行数据计算，保证试验和实际逻辑参数的统一。利用数据计算处理单元中的预置模型，根据供热抽汽蒸汽压力、供热蒸汽流量、机前主汽压力、汽机调节级压力、主汽流量、给定负荷指令等实时参数的变化，在一次调频动作时，计算得到逻辑频差对应负荷（流量）指令输出，输出至dcs系统负荷指令和deh系统流量指令逻辑使用。利用数据计算处理单元中的预制模型，根据供热抽汽蒸汽压力、供热蒸汽流量、机前主汽压力、汽机调节级压力、主汽流量、给定负荷指令等实时参数的变化，计算得出调频闭锁增和调频闭锁减状态，在调频动作期间闭锁供热抽汽量和抽汽压力，保持供热蒸汽品质稳定，避免热用户因蒸汽品质的变化影响正常生产，同时避免反向影响机组负荷和机组压力的调整。
13.进一步的，系统还包括存储器及其存储的计算机程序、处理器及其运行的计算机程序，能实现相应功能。
14.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：频率采集处理单元利用基波频率跟踪同步采样技术进行频率采集，通过fpga控制实时高速同步采样，可在40ms内迅速锁定电网频率，通过改进的基于最小二乘最优化原理的模拟通道矢量校正技术，可提高频率测量精度。并通过udp协议将实时电网频率快速通信到数据计算处理单元，提高了信号传输精度。主汽压调频偏置以及调频闭锁增和调频闭锁减状态可以有效的避免机组负荷和主汽压力反向调节。调频动作期间供热抽汽量和抽汽压力闭锁，保持供热蒸汽品质稳定，同时避免影响机组负荷和机组压力。电网实际频率、dcs试验测试频率、电网扰动测试频率按dcs试验
测试状态以及电网扰动测试状态信号实际情况选择频率信号与基准频率50hz进行比较，可以方便进行切换，三种频率选择后共用同一计算模型进行数据计算，保证试验和实际逻辑参数的统一。本发明在使用过程中，数据处理计算过程全部预置，对原dcs（deh）逻辑改动较小，具有较好的复制性。
附图说明
15.图1是本发明实施例中各单元相互关系示意图。
16.图2是本发明实施例中信号传输示意图。
17.图3是本发明实施例中频率选择示意图。
18.图中：频率采集处理单元1、信号输入单元2、数据计算处理单元3、信号输出单元4、信息显示单元5、机端电压电压互感器二次侧相电压ui01、电网实际频率ai01、dcs试验测试频率输入ai02、电网扰动测试频率输入ai03、机前主汽压力输入ai04、汽机调节级压力输入ai05、主汽流量输入ai06、给定负荷指令输入ai07、供热蒸汽流量输入ai08、供热蒸汽压力输入ai09、dcs试验测试状态输入di01、电网扰动测试状态输入di02、频差对应负荷（流量）指令输出一 ao01、频差对应负荷（流量）指令输出二 ao02、主汽压调频偏置ao03、dcs试验测试状态输出do01、电网扰动测试状态输出do02、装置故障状态输出一do03、装置故障状态输出二do04、调频闭锁增状态输出do05、调频闭锁减状态输出do06。
具体实施方式
19.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
20.实施例。
21.参见图1至图3，本实施例中，一种供热机组一次调频优化系统，包括频率采集处理单元1、信号输入单元2、数据计算处理单元3、信号输出单元4和信息显示单元5，由数据计算处理单元3对频率采集处理单元1和信号输入单元2传输来的信号进行数据计算处理，通过信号输出单元4输出到机组dcs或deh中，并通过信息显示单元5显示数据计算处理单元3中的数据计算过程、实时数据和历史数据。
22.频率采集处理单元1采集源自机端电压的电压互感器二次侧相电压ui01，此电压为交流57.7v，运用专业采样芯片，利用基波频率跟踪同步采样技术进行频率采集，通过fpga控制实时高速同步采样，可在40ms内迅速锁定电网频率，通过改进的基于最小二乘最优化原理的模拟通道矢量校正技术，可提高频率测量精度，可使频率误差小于
±
0.001hz，转换成汽轮机转速误差小于
±
0.06r/min。测得电网实际频率ai01送至数据计算处理单元3中进行数据计算处理。
23.如图2所示，信号输入单元2对来自省调rtu的电网扰动测试状态输入di02、电网扰动测试频率输入ai03，以及来自机组dcs系统信号dcs试验测试频率输入ai02、机前主汽压力输入ai04、汽机调节级压力输入ai05、主汽流量输入ai06、给定负荷指令输入ai07、供热蒸汽流量输入ai08、供热蒸汽压力输入ai09、dcs试验测试状态输入di01进行监控，并将数据信息送至数据计算处理单元3中进行数据计算处理。
24.在数据计算处理单元3中，对电网实际频率ai01、dcs试验测试频率输入ai02、电网
扰动测试频率输入ai03、电网扰动测试状态输入di02、dcs试验测试状态输入di01进行数据处理，如图3所示，电网扰动测试状态输入di02连接至rs触发器rs1的置位端s，并通过取非功能块not1和脉冲功能块tp1连至或功能块or1，rs触发器rs2的输出同时输入至或功能块or1，或功能块or1输出至rs触发器rs1的复位端r；dcs试验测试状态输入di01连接至rs触发器rs2的置位端s，并通过取非功能块not2和脉冲功能块tp2连至或功能块or2，rs触发器rs1的输出同时输入至或功能块or2，或功能块or2输出至rs触发器rs2的复位端r。rs触发器rs1输出至选择块t1的ok选择端，当为“1”或“true”时，选择块t1输出电网扰动测试频率输入ai03，当为“0”或“false”时，选择块t1输出电网实际频率ai01；rs触发器rs2输出至选择块t2的ok选择端，当为“1”或“true”时，选择块t2输出dcs试验测试频率输入ai02，当为“0”或“false”时，选择块t2输出选择块t1的输出，选择块t2的输出送至减法器sub1，与基准频率fr（50hz）做比较，计算出逻辑频差。
25.同时，在预置的内部计算模型中通过对机前主汽压力输入ai04、汽机调节级压力输入ai05、主汽流量输入ai06、给定负荷指令输入ai07、供热蒸汽流量输入ai08、供热蒸汽压力输入ai09的信号综合计算处理，得到逻辑频差对应负荷（流量）指令以及各逻辑判断状态。
26.信号输出单元4，将频差对应负荷（流量）指令输出一 ao01、频差对应负荷（流量）指令输出二 ao02、主汽压调频偏置ao03、dcs试验测试状态输出do01、电网扰动测试状态输出do02、装置故障状态输出一do03、装置故障状态输出二do04、调频闭锁增状态输出do05、调频闭锁减状态输出do06等信号输送至dcs（deh）或省调rtu中。如图2所示。
27.信息显示单元5，可以显示数据计算处理单元3中的数据计算过程、实时数据和所存储的历史数据，并可显示修改完善数据计算处理单元3中的计算模型和参数设置过程。并可实时显示信号输入单元2和信号输出单元4中的数据状态。
28.本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
29.虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。