一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，包括高低限幅模塊，高低限幅模塊接收調度下發的一次調頻擾動遙調信號，經高低限幅后的輸出經過乘法器接入模擬量切換器的一個輸入端，另一個輸入端連接信號采集器，所述模擬量切換器的輸出值為實際進行控制的轉速偏差信號，通過一次調頻補償后分別送至協調控制側和數字電液控制側；模擬量切換器的置位端連接RS觸發器的輸出端，所述輸出端的值還作為一次調頻進入測試信號送至遠程測控終端。本實用新型能實現火電機組對調度一次調頻遠程測試信號的分析判斷，確保遠程測試信號的有效性，滿足電網對火電機組一次調頻動作做功的需求，有效保證火電機組的安全運行和電網系統的頻率穩定。
【專利說明】
一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置。
【背景技術】
[0002]隨著新能源并網、負荷增長和電網規模的不斷增大，在特高壓電網和大區電網互聯的新形勢下，各級電網聯系日漸緊密，電網和機組之間協調配合的要求也越來越高，網廠協調功能中的一次調頻成為穩定電網的有效手段之一。發電機組一次調頻功能是汽輪發電機組固有的功能，主要是通過調節DEH系統的進汽調節門，利用鍋爐蓄熱，在電網出現異常的情況下，快速響應電網的要求，穩定電網頻率，以彌補電網負荷差距，維持電網的安全。
[0003]一次調節對系統頻率變化的響應快，根據IEEE的統計，電力系統綜合的一次調節特性時間常數一般在10秒左右；由于發電機的一次調節僅作用于原動機的閥門位置，而未作用于火力發電機組的燃燒系統，當閥門開度增大時，是鍋爐中的蓄熱暫時改變了原動機的功率，由于燃燒系統中的化學能量沒有發生變化，隨著蓄熱量的減少，原動機的功率又會回到原來的水平。因而，火力發電機組一次調節的作用時間是短暫的。不同類型的火力發電機組，由于蓄熱量的不同，一次調節的作用時間為0.5到2分鐘不等。發電機的一次調節采用的調整方法是有差特性法，其優點是所有機組的調整只與一個參變量有關(即與系統頻率有關)，機組之間互相影響小。目前，電網調度管理對機組的一次調頻性能考核計算參數來源于調度計劃和EMS(能量管理系統)。機組對應的頻率、有功等測點信息定義在WAMS(廣域監測系統)遙測定義表中，根據WAMS中定義遙測信息從PMU(同步向量測量裝置)實時庫中獲取一次調頻擾動計算的頻率、有功、轉速、一次調頻前后指令等遙測數據。
[0004]由于控制區內機組的一次調頻性能直接決定了控制區在頻率突發性事故中對互聯電網的快速調節能力，所以，在電網運行中，有必要對機組與控制區一次調頻性能開展監視與評價，使電網在不斷變化的負荷需求下能夠具備較好的一次調頻性能。目前，國內江蘇、山東等省市已經開展了一次調頻的遠程測試評價等相關工作，通過遠程人為改變某機組的電網頻率值，觀測其動作性能并進行評價，以判斷該機組的一次調頻性能是否滿足電網《火力發電機組一次調頻試驗導則》等相關標準規定的要求。目前，火電機組一次調頻調節主要為協調控制(CCS)和數字電液控制(DHl)共同動作來完成，如圖1所示，將轉速偏差通過電網規定的一次調頻補償量函數換算成需要補償的功率量，一路送至CCS側疊加至負荷指令值上生成新的負荷指令值，通過汽輪機PID控制器進行調節;一路送至DHl側，經過線性轉換成對應的閥門開度變化量，疊加至原有閥門開度指令上生成最終的閥門開度指令值，調節閥門執行器的開度。
[0005]由于一次調頻存在的快速性、短暫性等特性，其調整曲線在電廠機組側主要以尖脈沖形式體現，即使在進行遠程測試時，遠程測試指令的持續時間一般最長為I分鐘左右。如果火電機組接收到的指令，尤其是調度遠程測試系統所下發的遙調量在信號的處理或傳輸過程中被污染為不合理的極大或極小值，機組一次調頻據此動作則可能危害電廠設備安全，進而影響機組的安全穩定運行，給電網正常運行不利影響。【實用新型內容】
[0006]本實用新型為了解決上述問題，提出了一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，該裝置能實現火電機組對調度一次調頻遠程測試信號的分析判斷，確保遠程測試信號的有效性，滿足電網對火電機組一次調頻動作做功的需求，有效保證火電機組的安全運行和電網系統的頻率穩定。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0008]—種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，包括信號采集器、乘法器、RS觸發器、高低限幅模塊和模擬量切換器，其中:
[0009]所述高低限幅模塊接收調度下發的一次調頻擾動遙調信號，經高低限幅后的輸出經過乘法器接入模擬量切換器的一個輸入端，另一個輸入端連接信號采集器，所述模擬量切換器的輸出值為實際進行控制的轉速偏差信號，通過一次調頻補償后分別送至協調控制側和數字電液控制側；
[0010]所述模擬量切換器的置位端連接RS觸發器的輸出端，所述輸出端的值還作為一次調頻進入測試信號送至遠程測控終端。
[0011]所述遠程測控終端連接RS觸發器的輸出端的信號作為一次調頻進入測試遙控信號，同時接收RS觸發器的輸出端的取反后的信號作為一次調頻退出測試遙控信號。
[0012]所述RS觸發器的輸入端S接入一次調頻進入測試遙控信號，輸入端R連接邏輯或模塊的輸入端，所述邏輯或模塊的輸入端Xl接入一次調頻退出測試遙控信號，輸入端X2連接高低限報警模塊的輸出端。
[0013]所述一次調頻進入測試遙控信號、一次調頻退出測試遙控信號均為開關量信號。
[0014]所述高低限報警模塊的輸入端對妾入一次調頻擾動遙調信號，高限值輸入端連接第一模擬量發生器，低限制輸入端連接第二模擬量發生器。
[0015]所述高低限幅模塊的高限值輸入端連接第一模擬量發生器，低限制輸入端連接第二模擬量發生器。
[0016]所述第一模擬量發生器的值根據電網調度下發的遙調信號最大值設定，該值一般為0.067Hz至0.1Hz。
[0017]所述第二模擬量發生器的值根據電網調度下發的遙調信號最小值設定，該值一般為-0.1Hz至-0.067Hz。
[0018]本實用新型的有益效果為:
[0019](I)并網機組的一次調頻性能的好壞直接影響電網頻率的穩定，通過裝置能夠實現火電機組對調度一次調頻遠程測試信號的分析判斷，確保遠程測試信號的有效性，為遠程測試安全運行提供保障。
[0020](2)通過對遙調信號和遙控信號的分析判斷，能夠實現對一次調頻遠程測試的穩定轉換，保證轉速偏差信號的準確、可靠，既保證機組不誤動、不拒動，又確保需要動作時的動作幅值達到要求，一方面保持機組的安全運行，一方面能進一步提高電網頻率的穩定性，進而確保廣大用戶的電氣設備及電力設備的安全、有效運行。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為常規一次調頻動作控制示意圖；
[0022]圖2為本實用新型火電機組一次調頻遠程測試安控裝置示意圖。
【具體實施方式】
:
[0023]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0024]如圖2所示，一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，包括:模擬量發生器A、信號采集器S、乘法器MUURS觸發器、邏輯或模塊0R、邏輯取反模塊Ν0Τ、高低限報警模塊HLALM、高低限幅模塊HLLMT和模擬量切換器AXSEL;
[0025]所述高低限幅模塊HLLMT接收調度下發的一次調頻擾動遙調信號，經高低限幅后的輸出乘以60，即將頻率偏差值轉換為轉速偏差值，然后接入模擬量切換器AXSEL的一個輸入端Zl，接入模擬量切換器AXSEL的另一個輸入端Z2;模擬量切換器AXSEL的輸出為實際進行控制的轉速偏差信號，經標準一次調頻補償量函數轉換后分別送至DEH和CCS進行相關控制;RS觸發器的輸出一路接入模擬量切換器AXSEL的置位端，一路作為一次調頻進入測試信送至RTU，一路經邏輯取反模塊NOT運算后生成一次調頻退出測試信號送至RTU，RTU將相關信號返回至調度一次調頻測控系統進行相關控制。
[0026]所述高低限幅模塊HLLMT和高低限報警模塊HLALM的高限值H由模擬量發生器Al設置為Al，低限值L由模擬量發生器A2設置。
[0027]所述RS觸發器的置位端S接調度下發的一次調頻進入測試遙控信號，為開關量脈沖信號;所述RS觸發器的復位端R接邏輯或模塊OR的輸出。
[0028]所述邏輯或模塊OR—個輸入端Xl接調度下發的一次調頻退出測試遙控信號，另一個輸入端X2接調度下發的一次調頻擾動遙調信號經高低限報警模塊HLALM分析判斷后的輸出信號。
[0029]所述模擬量發生器Al的值根據電網調度下發的遙調信號最大值設定，該值一般為
0.067Hz至0.1Hz。
[0030]所述模擬量發生器A2的值根據電網調度下發的遙調信號最小值設定，該值一般為-0.1Hz至-0.067Hz。
[0031 ] 具體工作原理如下:
[0032]電網頻率不穩定時，發電機的轉速會產生一個偏差Δη，若IΔη|>2，經一次調頻補償量函數f(X)補償后，產生一個負荷補償量API。按照國家電網《火力發電機組一次調頻試驗導則》等相關標準規定的要求，“一次調頻擾動量的選擇:每個試驗負荷工況點，應至少分別進行土0.067Hz及土0.1Hz頻差階躍擾動試驗。”
[0033](I)若火電機組進行一次調頻遠程測試，則調度下發“一次調頻進入測試遙控信號”，RS觸發器S端置為I，此時RS觸發器的輸出保持I，模擬量切換器AXSEL的置位端S為I，模擬量切換器AXSEL將輸入端Zl端的值輸出，該值由調度下發的“一次調頻擾動遙調信號”經高低限幅模塊HLLMT后的頻率值乘以60獲得;測試過程中，若調度下發的“一次調頻進入測試遙控信號”幅值超出正常調節范圍，即大于Al或小于A2，則高低限報警模塊HLALM的輸出D為I，邏輯或模塊OR的輸出為I，RS觸發器R端置為I，此時RS觸發器被復位，其輸出為0，經過邏輯取反模塊NOT后為I，將“一次調頻退出測試”經過RTU返回至調度一次調頻測控系統；同時，模擬量切換器AXSEL的置位端S為O，模擬量切換器AXSEL將輸入端Z2端的值輸出，即進入正常一次調頻運行模式，根據信號采集器S采集到的機組轉速偏差測量值進行調節。
[0034](2)若火電機組未進行一次調頻遠程測試，則調度下發“一次調頻退出測試遙控信號”，邏輯或模塊OR的輸出為I，RS觸發器R端置為I，此時RS觸發器被復位，其輸出為0，模擬量切換器AXSEL的置位端S為O，模擬量切換器AXSEL將輸入端Z2端的值輸出，即根據信號采集器S采集到的機組轉速偏差測量值進行正常一次調頻調節。
[0035]具體示例1:
[0036]以山東電網為例，其規定機組一次調頻遠程測試的頻率最大(小)幅值為±0.1Hz(±6rpm)，機組有功需在3s內對頻率的偏差做出響應，持續時間為lmin。
[0037]若火電機組未進行一次調頻遠程測試，則調度下發“一次調頻退出測試遙控信號”，邏輯或模塊OR的輸出為I，RS觸發器R端置為I，此時RS觸發器被復位，其輸出為0，模擬量切換器AXSEL的置位端S為O，模擬量切換器AXSEL將輸入端Z2端的值輸出，即根據信號采集器S采集到的機組轉速偏差測量值進行正常一次調頻調節。
[0038]若火電機組進行一次調頻遠程測試，則調度下發“一次調頻進入測試遙控信號”，RS觸發器S端置為I，此時RS觸發器的輸出保持I，模擬量切換器AXSEL的置位端S為I，模擬量切換器AXSEL將輸入端Zl端的值輸出:
[0039](I)若本次調度下發的“一次調頻擾動遙調信號”幅值大于等于-0.1Hz且小于等于
0.1Hz,則該信號不受高低限幅模塊HLLMT的幅值限制，該值經模擬量切換器AXSEL輸出至一次調頻補償量函數進行運算后進行調節；
[0040](2)若本次調度下發的“一次調頻擾動遙調信號”幅值小于-0.1Hz或大于0.1Hz，即信號受到干擾超出正常測試范圍，則高低限報警模塊HLALM的輸出D為1，邏輯或模塊OR的輸出為I，RS觸發器R端置為I，此時RS觸發器被復位，其輸出為O，經過邏輯取反模塊NOT后為I，將“一次調頻退出測試”經過RTU返回至調度一次調頻測控系統；同時，模擬量切換器AXSEL的置位端S為0，模擬量切換器AXSEL將輸入端Z2端的值輸出，即進入正常一次調頻運行模式，根據信號采集器S采集到的機組轉速偏差測量值進行調節。
[0041]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【主權項】
1.一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，其特征是:包括信號采集器、乘法器、RS觸發器、高低限幅模塊和模擬量切換器，其中: 所述高低限幅模塊接收調度下發的一次調頻擾動遙調信號，經高低限幅后的輸出經過乘法器接入模擬量切換器的一個輸入端，另一個輸入端連接信號采集器，所述模擬量切換器的輸出值為實際進行控制的轉速偏差信號，通過一次調頻補償后分別送至協調控制側和數字電液控制側； 所述模擬量切換器的置位端連接RS觸發器的輸出端，所述輸出端的值還作為一次調頻進入測試信號送至遠程測控終端。2.如權利要求1所述的一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，其特征是:所述遠程測控終端連接RS觸發器的輸出端的信號作為一次調頻進入測試遙控信號，同時接收RS觸發器的輸出端的取反后的信號作為一次調頻退出測試遙控信號。3.如權利要求1所述的一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，其特征是:所述RS觸發器的輸入端S接入一次調頻進入測試遙控信號，輸入端R連接邏輯或模塊的輸入端，所述邏輯或模塊的輸入端Xl接入一次調頻退出測試遙控信號，輸入端X2連接高低限報警模塊的輸出端。4.如權利要求3所述的一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，其特征是:所述一次調頻進入測試遙控信號、一次調頻退出測試遙控信號均為開關量信號。5.如權利要求1所述的一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，其特征是:所述高低限報警模塊的輸入端對妾入一次調頻擾動遙調信號，高限值輸入端連接第一模擬量發生器，低限制輸入端連接第二模擬量發生器。6.如權利要求1所述的一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，其特征是:所述高低限幅模塊的高限值輸入端連接第一模擬量發生器，低限制輸入端連接第二模擬量發生器。7.如權利要求5或6所述的一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，其特征是:所述第一模擬量發生器的值根據電網調度下發的遙調信號最大值設定。8.如權利要求5或6所述的一種火電機組一次調頻遠程測試安控裝置，其特征是:所述第二模擬量發生器的值根據電網調度下發的遙調信號最小值設定。
【文檔編號】G05B23/02GK205540256SQ201620160900
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月3日
【發明人】李軍, 廖大鵬, 張輝, 汪挺, 李慧聰
【申請人】國網山東省電力公司電力科學研究院, 國網山東省電力公司, 國家電網公司