提高66萬機(jī)組AGC和一次調(diào)頻性能的方法

趙漢成

（安徽電力股份有限公司 大唐淮南田家庵發(fā)電廠，安徽 淮南 232007）

0 前言

本人有幸被省調(diào)派遣到某省某電廠對(duì)該電廠進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，參與了該廠的66萬機(jī)組的全程調(diào)試工作，為此寫下調(diào)試管理過程中的一點(diǎn)心得體會(huì)。根據(jù)該省電網(wǎng)兩個(gè)辦法規(guī)定AGC機(jī)組的調(diào)節(jié)速率由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)能量管理系統(tǒng)（EMS）測定，調(diào)節(jié)速率必須達(dá)到1.5%額定容量/每分鐘，達(dá)不到要求的運(yùn)行機(jī)組按每超過0.1%額定容量/每分鐘每天考核100元；AGC的調(diào)節(jié)精度由電網(wǎng)EMS系統(tǒng)，日平均調(diào)節(jié)精度必須達(dá)到0.5%額定容量，達(dá)不到要求的運(yùn)行機(jī)組按每超過0.1%額定容量每天考核300元。一次調(diào)頻要求：45秒平均調(diào)節(jié)速率必須達(dá)到2%額定容量，達(dá)不到要求的運(yùn)行機(jī)組每超過0.1%額定容量/每分鐘每天考核100元。按照此要求計(jì)算每月的考核費(fèi)用是筆不小的開支。

1 提高AGC和一次調(diào)頻性能的方法

針對(duì)如此嚴(yán)格的指標(biāo)考核要求，熱控專業(yè)人員集思廣益，共同研究改善AGC和一次調(diào)頻性能參數(shù)，不斷提高該廠機(jī)組AGC和一次調(diào)頻性能使其滿足電網(wǎng)的要求。

1.1 校準(zhǔn)AGC負(fù)荷指令和負(fù)荷反饋信號(hào)，提高調(diào)節(jié)精度

要提高機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)速率，其首要前提是要確保機(jī)組接收的負(fù)荷指令與電網(wǎng)調(diào)度指令的一致，否則，再高的調(diào)節(jié)速率也于事無補(bǔ)。因此我們的第一步工作便是校準(zhǔn)AGC負(fù)荷指令信號(hào)，具體在如下兩個(gè)方面落實(shí)。

在AGC系統(tǒng)中，先由電網(wǎng)調(diào)度EMS系統(tǒng)通過微波送至電廠側(cè)遠(yuǎn)動(dòng)RTU，再由RTU通過硬接線送至機(jī)組DCS系統(tǒng)，期間傳送距離遠(yuǎn)、環(huán)節(jié)多，同時(shí)信號(hào)經(jīng)過模擬量及數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，極易引起 指令信號(hào)的偏差，我們仔細(xì)檢查了RTU與DCS系統(tǒng)之間的傳輸電纜，確保電纜屏蔽的可靠性;在AGC閉環(huán)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)前，先進(jìn)行AGC離線調(diào)試，即在電網(wǎng)調(diào)度EMS系統(tǒng)與電廠側(cè)遠(yuǎn)動(dòng)RTU、AGC接口裝置及DCS系統(tǒng)之間進(jìn)行AGC信號(hào)調(diào)試，確保各系統(tǒng)之間的指令信號(hào)快速、準(zhǔn)確、可靠 。這樣的調(diào)整，特別是調(diào)度負(fù)荷指令，由電網(wǎng)調(diào)度EMS主機(jī)發(fā)出的機(jī)組期望出力指令值，即“調(diào)度負(fù)荷指令”，使兩者之間的偏差不大于1MW，且為線性關(guān)系。AGC調(diào)節(jié)精度有了一定的提高。

該省電力調(diào)度自動(dòng)化處提出為適應(yīng)兩個(gè)細(xì)則和頒發(fā)的新版發(fā)電企業(yè)考核辦法，電廠應(yīng)保證機(jī)組實(shí)際出力偏差（電廠DCS中的實(shí)際出力與省調(diào)EMS中實(shí)際出力的差值）和AGC負(fù)荷指令偏差（電廠DCS中的AGC負(fù)荷指令與省調(diào)EMS中的AGC負(fù)荷指令的差值）的差值絕對(duì)值不超過1MW，機(jī)組AGC調(diào)節(jié)上限及下限的偏差絕對(duì)值不超過2MW，機(jī)組AGC調(diào)節(jié)速率偏差的絕對(duì)值不超過0.1%額定出力/MIN。結(jié)合對(duì)其他電廠的調(diào)研情況，該廠DCS中的發(fā)電機(jī)有功是由繼保的三個(gè)功率變送器輸出的4-20mA信號(hào)進(jìn)行三取中得到的，而調(diào)度EMS系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)有功是由交流采樣裝置得出的數(shù)據(jù)直接上傳得到的，此發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)不同源，就造成電廠DCS和調(diào)度EMS中的發(fā)電機(jī)有功數(shù)值存在偏差，影響AGC的性能。通過繼保專業(yè)和熱工專業(yè)人員經(jīng)過認(rèn)真討論，本著保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行和對(duì)現(xiàn)有自動(dòng)化系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)改動(dòng)最少的原則，確定了技術(shù)方案。利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)將熱工DCS中經(jīng)過三取中得出的發(fā)電機(jī)有功數(shù)據(jù)通過AO卡件輸出至NCS系統(tǒng)，由遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)將此數(shù)值上傳至省調(diào)EMS，NCS交流采樣得出的發(fā)電機(jī)有功數(shù)值不再上傳調(diào)度，在NCS后臺(tái)中保留。同時(shí)將熱工與遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)之間的進(jìn)行精度校驗(yàn)。解決發(fā)電機(jī)有功同源并對(duì)熱工與繼保遠(yuǎn)東系統(tǒng)傳遞的8個(gè)模擬量通道數(shù)據(jù)全部進(jìn)行通道精度校準(zhǔn)。

1.2 規(guī)范運(yùn)行人員參數(shù)調(diào)節(jié)，提高負(fù)荷變化率設(shè)定值

以前原該廠運(yùn)行人員AGC調(diào)節(jié)速率設(shè)定值一班為6MW，按照機(jī)組額定容量為660MW，要達(dá)到1.5%額定容量/每分鐘的要求，理論負(fù)荷設(shè)定變化率應(yīng)達(dá)到10MW/每分鐘，由于AGC指令要經(jīng)過速率限制后才輸入到機(jī)主控，且控制系統(tǒng)存在延遲，6MW的設(shè)定速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，建議運(yùn)行人員將實(shí)際設(shè)定置大于10MW/每分鐘，經(jīng)過努力，從源頭上保證了1.5%額定容量/每分鐘的要求。

1.3 對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和試驗(yàn)，提高汽機(jī)的響應(yīng)速率

減少AGC指令在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)負(fù)荷指令處理回路中的延遲時(shí)間。AGC指令在進(jìn)入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)負(fù)荷指令處理回路經(jīng)負(fù)荷高低限幅，負(fù)荷變化率限制和指令增減閉鎖經(jīng)過一段延時(shí)作為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)負(fù)荷控制指令進(jìn)入汽機(jī)主控和鍋爐主控邏輯來協(xié)調(diào)汽機(jī)和鍋爐響應(yīng)外界負(fù)荷的變化，通過減小AGC指令在負(fù)荷指令處理回路的延遲時(shí)間，在經(jīng)過負(fù)荷高低限幅，負(fù)荷變化率限制和增減閉鎖后直接進(jìn)入汽機(jī)和鍋爐主控邏輯，提高了汽機(jī)和鍋爐的響應(yīng)時(shí)間；放寬限制汽機(jī)調(diào)門動(dòng)作的壓力波動(dòng)允許值。機(jī)組在響應(yīng)外界AGC指令變化時(shí)會(huì)造成機(jī)前壓力的波動(dòng)，當(dāng)機(jī)前壓力與設(shè)定值偏差大于一定值時(shí)就會(huì)限制汽機(jī)調(diào)門動(dòng)作來穩(wěn)定汽壓，由于限制汽機(jī)調(diào)門動(dòng)作對(duì)機(jī)組AGC性能產(chǎn)生很多的影響，降低了機(jī)組的AGC性能?，F(xiàn)將此壓力偏差值由1MPa放大到1.5MPa。同時(shí)對(duì)汽機(jī)主控前饋?zhàn)饔靡策M(jìn)行了適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)。

1.4 降低壓力參數(shù)偏差，提高燃料響應(yīng)速度

機(jī)組正常運(yùn)行中，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)工作在爐跟機(jī)方式下，汽機(jī)主控收到負(fù)荷變化指令后 迅速調(diào)節(jié)汽機(jī)調(diào)門開度，引起蒸汽流量變化，從而使機(jī)組負(fù)荷接近目標(biāo)負(fù)荷；同時(shí)汽機(jī)調(diào)門的動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致機(jī)前壓力的偏離，此時(shí)利用鍋爐的蓄能及燃料的變化來控制壓力。該廠采用北重廠生產(chǎn)的正壓直吹式中速磨，從煤量指令變化到實(shí)際入爐煤量變化有1.5分鐘左右的遲延，而燃煤在爐膛燃燒產(chǎn)生熱量引起主汽壓力變化又有遲延,如負(fù)荷調(diào)節(jié)速率設(shè)定值較高，汽機(jī)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)往往會(huì)引起機(jī)前壓力偏差大，發(fā)出閉鎖信號(hào)閉鎖負(fù)荷調(diào)節(jié)，從而影響負(fù)荷的調(diào)節(jié)速率。因此，在DCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，從提高燃料的響應(yīng)速度入手，來實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷調(diào)節(jié)速率下壓力的穩(wěn)定。具體舉措如下：修改燃料調(diào)節(jié)器，優(yōu)化調(diào)節(jié)器的前饋及調(diào)節(jié)參數(shù)，加強(qiáng)鍋爐的動(dòng)態(tài)前饋?zhàn)饔?，由于鍋爐發(fā)熱量的改變有較大的遲延和慣性，為了提高機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)速率，通過適當(dāng)加強(qiáng)鍋爐指令的動(dòng)態(tài)前饋，改善機(jī)組AGC的調(diào)節(jié)性能；校準(zhǔn)熱量信號(hào)，提高燃料主調(diào)節(jié)器輸出的準(zhǔn)確性;優(yōu)化磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制，提高入爐煤量響應(yīng)速度。

1.5 調(diào)整汽機(jī)調(diào)門重疊度曲線，消除負(fù)荷不靈敏區(qū)

在爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制方式下，CCS汽機(jī)主控作為負(fù)荷控制器，將負(fù)荷指令和實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行比較后，輸出汽機(jī)指令送至DEH系統(tǒng)來控制調(diào)門開度。該廠的DEH系統(tǒng)在正常運(yùn)行中，投運(yùn)順序閥控制，最終調(diào)門輸出在末級(jí)伺服卡內(nèi)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，所以DEH系統(tǒng)也可被看作協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，CCS輸出的汽機(jī)指令就是調(diào)門指令。在機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)在升負(fù)荷時(shí)經(jīng)過500MW負(fù)荷時(shí)，機(jī)組變負(fù)荷速率會(huì)降低，經(jīng)過此段后負(fù)荷又能正常上升（降負(fù)荷亦然）。經(jīng)觀察，在此負(fù)荷段，CCS汽機(jī)指令從69%加至73%，#1～#2高調(diào)門由80%至全開且波動(dòng)較大，而#3調(diào)門略有開度，據(jù)此，判斷汽機(jī)調(diào)門的重疊度不好。此時(shí)因主汽通流增加量有限，導(dǎo)致負(fù)荷上升緩慢且容易產(chǎn)生波動(dòng)。 針對(duì)上述情況，聯(lián)系電科院對(duì)3號(hào)機(jī)機(jī)組進(jìn)行了高調(diào)門流量特性試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)測量數(shù)據(jù)，繪制了調(diào)門開度與流量的特性關(guān)系曲線，并在兼顧經(jīng)濟(jì)型和調(diào)節(jié)特性的基礎(chǔ)上，給出了調(diào)門重疊度。經(jīng)過這個(gè)調(diào)整，消除了此負(fù)荷段的不靈敏區(qū)，提高 了AGC整體的負(fù)荷調(diào)節(jié)相應(yīng)速率。

1.6 積極探索先進(jìn)控制理念，實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻DEH與協(xié)調(diào)聯(lián)合調(diào)整

一次調(diào)頻只在DEH側(cè)引入，在DEH一次調(diào)頻功能投入后，如果有頻差出現(xiàn)時(shí)，一次調(diào)頻因子直接疊加在DEH的有功功率的給定值上，通過調(diào)節(jié)DEH的調(diào)門使機(jī)組有功功率快速響應(yīng)一次調(diào)頻的需求。但是如果此時(shí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投入，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的負(fù)荷給定值沒有改變而機(jī)組有功功率發(fā)生了變化，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功率控制回路就會(huì)發(fā)出和一次調(diào)頻作用方向相反的汽輪機(jī)調(diào)門指令，不僅從一定程度上抵消了一次調(diào)頻的效果，而且對(duì)于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)相當(dāng)于增加了外部擾動(dòng)量。對(duì)于調(diào)控制系統(tǒng)和DEH遙控指令是通過模擬量傳輸?shù)?，由于DEH的調(diào)門變化速率不受限制，不僅將一次調(diào)頻效果馬上抵消，而且容易引起協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)振蕩，從而降低協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為使一次調(diào)頻達(dá)到最佳的調(diào)節(jié)效果，將一次調(diào)頻因子引入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的負(fù)荷給定值回路，實(shí)現(xiàn)DEH與協(xié)調(diào)聯(lián)合調(diào)整。根據(jù)機(jī)組的實(shí)際情況正確合理地設(shè)置一次調(diào)頻參數(shù)，DEH和協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就能夠共同完成一次調(diào)頻功能，而不會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。且我們優(yōu)化協(xié)調(diào)控制機(jī)主控前饋調(diào)節(jié)系數(shù)，改變控制策略將一次調(diào)頻參數(shù)系數(shù)直接作用于閥門輸出端，使一次調(diào)頻動(dòng)作速率大幅度提高。通過多項(xiàng)舉措，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)對(duì)一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)速率必須達(dá)到2%額定容量要求。