大慶油田熱電廠AGC及一次調(diào)頻的應(yīng)用

李葉

（大慶油田熱電廠熱工分廠自動班，黑龍江 大慶 163000）

按國家電監(jiān)會規(guī)定，在系統(tǒng)實際運行中，系統(tǒng)頻率保持在50+0.2HZ范圍內(nèi)，所有上網(wǎng)發(fā)電機組必須滿足電網(wǎng)頻率要求，否則上網(wǎng)電價將被折值計算。保持系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定，實現(xiàn)電網(wǎng)綜合優(yōu)化。調(diào)頻系統(tǒng)能否正常投入及投入能否達(dá)到調(diào)節(jié)指標(biāo)要求已成為考核電廠發(fā)電質(zhì)量的一項硬指標(biāo)。

1 大慶油田熱電廠一次調(diào)頻的應(yīng)用

大慶油田熱電廠采用3×200MW發(fā)電機組，采用的核心控制系統(tǒng)為西門子公司80年代生產(chǎn)的TELEPERM控制系統(tǒng)。調(diào)頻系統(tǒng)投入，必須對控制系統(tǒng)相關(guān)的程序重新設(shè)計，并滿足TELEPERM控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)能與GE公司生產(chǎn)的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的要求，但現(xiàn)在已沒有能為這種控制系統(tǒng)提供程序設(shè)計及編寫通訊協(xié)議的技術(shù)人員，導(dǎo)致大慶油田熱電廠調(diào)頻系統(tǒng)無法達(dá)到要求。若正常投入調(diào)頻系統(tǒng)，必須將上述問題解決。針對程序及通訊方面的問題進(jìn)行研究，分別對#1-#3機組一次調(diào)頻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與實施。

1.1 一次調(diào)頻系統(tǒng)的設(shè)計與實施

針對兩套不同的控制系統(tǒng)，分別選用了具有輸入輸出功能的控卡件，對內(nèi)部地址、跳線重新設(shè)置，在各自程序內(nèi)編寫相應(yīng)的I/O接口程序，使需要通訊的數(shù)據(jù)在量程及信號制式上達(dá)到完全一致，最后用電纜硬線連接的方式，將需要通訊的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，成功解決數(shù)據(jù)通訊問題。由于我廠TELEPERM控制系統(tǒng)功能落后，不能滿足調(diào)頻系統(tǒng)的要求，通過對部分功能塊內(nèi)核程序重新編寫，利用現(xiàn)有功能塊根據(jù)調(diào)節(jié)原理，重新設(shè)計了調(diào)頻系統(tǒng)控制程序，使控制系統(tǒng)滿足了調(diào)頻系統(tǒng)所需的準(zhǔn)確性、快速性、穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)要求。對調(diào)節(jié)回路各項調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行計算整定，進(jìn)行冷態(tài)模擬試驗，直至達(dá)到省電網(wǎng)公司的指標(biāo)要求。

1.2 一次調(diào)頻的性能評價

現(xiàn)大慶油田熱電廠#1、#2、#3機組調(diào)頻控制系統(tǒng)已一次通過了省電網(wǎng)公司的驗收，各項指標(biāo)均達(dá)到省電網(wǎng)公司的要求。#1、#2、#3機組調(diào)頻控制系統(tǒng)已正常投入運行。

通過對一次調(diào)頻控制回路自行設(shè)計與實施，節(jié)省了至少10萬元的調(diào)試費。由于通過一次調(diào)頻控制回路的驗收，每年可避免因發(fā)電質(zhì)量問題省電網(wǎng)公司對電廠的電價折值計算，可帶來至少數(shù)十萬元以上的收益，同時為老控制系統(tǒng)與現(xiàn)代控制系統(tǒng)的互相配合完成生產(chǎn)實際要求提供經(jīng)驗，為電廠的自動化投入率做出了貢獻(xiàn)。

2 大慶油田熱電廠AGC系統(tǒng)的應(yīng)用

AGC(Automation Generator Control)功能，即自動發(fā)電功能，通常指的是電網(wǎng)調(diào)度中心直接通過機組控制系統(tǒng)(DCS)實現(xiàn)自動增、減機組目標(biāo)負(fù)荷指令的功能。合理使用AGC，既能提高電能質(zhì)量，又能提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。

2.1 AGC系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試中的遇到及解決的問題

我廠三臺機組所采用的核心控制系統(tǒng)為西門子公司80年代生產(chǎn)的TELEPERM控制系統(tǒng)，軟件功能已落后。若要實現(xiàn)AGC系統(tǒng)投入，必須對控制系統(tǒng)復(fù)雜的程序重新設(shè)計，并對功能塊重新開發(fā)，下面就系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試中遇到的問題及解決措施進(jìn)行闡述。

2.1.1 解決機組信號與遠(yuǎn)程傳輸信號不一致

在聯(lián)調(diào)實驗中發(fā)現(xiàn)，我廠上傳與接收的模擬量信號與實際信號偏差過大，經(jīng)與省調(diào)聯(lián)系發(fā)現(xiàn)，是由于采用不同的量程所導(dǎo)致的。為了與省調(diào)信號一致，重新修改程序，在邏輯中進(jìn)行系列運算，使信號對應(yīng)的功率量程與省調(diào)量程一致，保證了傳輸信號的準(zhǔn)確性。

2.1.2 AGC省調(diào)信號工作正常的保證

為保證AGC指令傳輸正常，對全部硬接線進(jìn)行了校對和緊固,對電纜屏蔽作了處理，使接線接地電阻符合要求,根除了接線導(dǎo)致工作不穩(wěn)定的情況。為防止AGC省調(diào)信號在傳輸中發(fā)生擾動影響機組安全運行，在GRAPH-CS邏輯設(shè)計中，設(shè)計了模擬量延時處理邏輯，當(dāng)AGC指令信號超越合理范圍或異常跳變時自動切除AGC回路并報警，當(dāng)AGC指令在設(shè)定的死區(qū)范圍內(nèi)波動時能夠被識別并保持當(dāng)前指令不變。并用MAX和MIN功能塊對AGC負(fù)荷指令設(shè)置了一個上下限135MW-200MW，這樣有效保證了當(dāng)AGC負(fù)荷指令超出135MW-200MW范圍時，機組能夠維持當(dāng)時工況下實際負(fù)荷，維持機組平穩(wěn)運行，從而達(dá)到機組運行不受異常信號干擾的目的。

2.1.3 操作員站操作塊功能的實現(xiàn)

由于系統(tǒng)軟件功能的落后，在現(xiàn)有操作功能塊中，沒有能夠?qū)崿F(xiàn)AGC投入及切除操作操作邏輯塊，通過對邏輯塊程序進(jìn)行設(shè)計編譯，設(shè)計出了適合AGC操作的邏輯功能塊。該塊能夠清晰顯示AGC“允許”、“解除”、“投入”這個三個操控按鈕的實際位置及相應(yīng)的顯示狀態(tài)、，使運行人員能夠?qū)GC進(jìn)行相關(guān)操作監(jiān)視。同時在單控室控制盤上添加了AGC投入“允許”光字牌，當(dāng)AGC投入“允許”狀態(tài)時，光字牌亮，運行人員可以清楚地進(jìn)行監(jiān)視。

2.1.4 保證AGC操作的可靠性

最初試驗時，有時點擊操作員站命令無效，或者點擊操作按鈕必須長時間持續(xù)按住，才能保證操作命令正確執(zhí)行。原因是我廠的開關(guān)量操作塊點擊輸出命令在內(nèi)部的運算周期是0.1s，而狀態(tài)的判斷在內(nèi)部運算周期也是0.1 s左右，這就造成有時命令無效、有時命令有效。對內(nèi)部邏輯編碼進(jìn)行編譯，在系統(tǒng)邏輯中對AGC控制按鈕模塊加10S脈沖，當(dāng)運行人員點擊一下操作按鈕時，輸入命令便能維持10s,保證命令發(fā)出，使運行人員操作有效。

2.1.5 影響AGC調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)精度不滿足要求的原因分析及處理方法

2.1.5.1 機組負(fù)荷響應(yīng)速率較低及負(fù)荷起始響應(yīng)滯后較大問題的解決

當(dāng)AGC指令發(fā)生變化時，機組負(fù)荷響應(yīng)速率較低，使調(diào)節(jié)時間加長，不能滿足系統(tǒng)的調(diào)節(jié)要求。調(diào)整程序中的升速率的限幅，使其增大至20MW/min，在實際應(yīng)用中，升速率由3MW/min變?yōu)?MW/min，使協(xié)調(diào)系統(tǒng)功率主控站指令能跟隨AGC指令做出快速反應(yīng)。

2.1.5.2 負(fù)荷響應(yīng)動態(tài)過程結(jié)束后，超調(diào)較大，過渡時間長問題的解決

在協(xié)調(diào)系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)過程中，鍋爐、汽機相互耦合，造成系統(tǒng)穩(wěn)定性差、過渡時間長的問題，解決這一問題的關(guān)鍵是找出系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系，并通過一些中間變量進(jìn)行解耦，使相互耦合的系統(tǒng)簡化為單輸入、單輸出的系統(tǒng)。根據(jù)解耦控制理論，并結(jié)合機組的實際，制作了一個負(fù)荷折線函數(shù)，使該信號和汽機主控站信號疊加，由于該信號只能在機組機前壓力劇烈變化時，才能在功率調(diào)節(jié)回路中起作用，當(dāng)鍋爐發(fā)生自發(fā)擾動的情況下，汽機不參與調(diào)節(jié)，從而解決了負(fù)荷響應(yīng)動態(tài)過程結(jié)束后，超調(diào)較大，過渡時間長的問題。

2.2 AGC性能評價

考核機組AGC性能主要依據(jù)三個性能要素：調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)精度和響應(yīng)時間。東北電管局文件規(guī)定采用直吹式制粉系統(tǒng)的火電機組：AGC調(diào)節(jié)速率不小于每分鐘1.0%機組額定有功功率；AGC響應(yīng)時間不大于60s；AGC調(diào)節(jié)精度為±3%。我廠AGC調(diào)節(jié)速率大于每分鐘2.0%機組額定有功功率，AGC響應(yīng)時間在30s以內(nèi)，AGC調(diào)節(jié)精度為±3%，可以達(dá)到性能指標(biāo)要求。

目前大慶油田熱電廠#2、#3機組已通過AGC省調(diào)驗收，從投入運行情況來看，各負(fù)荷段升、降負(fù)荷運行正常，各種控制性能良好，機組能正確進(jìn)行各方式之間的無擾切換，不但減輕了運行人員的勞動強度，而且提高了機組的安全性。

[1]西門子公司.WIN-OS，使用手冊 2-2-2-10

[2]西門子公司.STRUK--EA使用手冊 60---71