火電機(jī)組實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置的應(yīng)用與優(yōu)化

王樂(lè)柱，信延龍，勾存才

（華能沾化熱電有限公司，山東濱州256800）

火電機(jī)組實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置的應(yīng)用與優(yōu)化

王樂(lè)柱，信延龍，勾存才

（華能沾化熱電有限公司，山東濱州256800）

小火電機(jī)組因設(shè)備老化、自動(dòng)化程度低等原因，致其投入AGC困難。其負(fù)荷調(diào)整方式主要依靠人工手動(dòng)調(diào)整，導(dǎo)致負(fù)荷跟蹤頻繁越限，無(wú)法滿足考核要求。實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置的出現(xiàn)為解決這一問(wèn)題提供了一個(gè)很好的解決方案，既能使機(jī)組負(fù)荷緊跟中調(diào)指令不越限，又不局限于AGC嚴(yán)格的指標(biāo)限制。

負(fù)荷跟蹤；越限考核；計(jì)劃出力；協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

0 引言

根據(jù)山東電網(wǎng)規(guī)定，100 MW及以上容量的機(jī)組必須具備AGC功能并滿足山東電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)要求，發(fā)電廠應(yīng)積極進(jìn)行機(jī)組技術(shù)改造，擴(kuò)大機(jī)組的AGC出力調(diào)整范圍，提高機(jī)組的AGC升降負(fù)荷速率，以適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的需要。但部分小型機(jī)組特別是200MW容量以下機(jī)組，因其設(shè)備老化、自動(dòng)化程度低等原因，導(dǎo)致這部分機(jī)組投入AGC功能困難［1-2］。從而給這部分小型機(jī)組的運(yùn)行人員的負(fù)荷調(diào)節(jié)工作帶來(lái)了較大負(fù)擔(dān)，并且人工調(diào)節(jié)負(fù)荷總是滯后于電網(wǎng)調(diào)度指令，最終導(dǎo)致負(fù)荷跟蹤頻繁越限［3］，使電廠經(jīng)常陷入越限考核的困境。實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置給出了一種使電廠脫離出上述困境的解決方案，該裝置不僅使機(jī)組緊跟中調(diào)指令不越限，而且也不局限于AGC嚴(yán)格的指標(biāo)限制。以165 MW容量機(jī)組為例介紹實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置功能應(yīng)用及其優(yōu)化措施。

1 實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置工作原理

實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置采用專為實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)調(diào)度控制器（RGC）作為核心。實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置的工作原理為：首先從電力調(diào)度中心通過(guò)WEB發(fā)布的滾動(dòng)負(fù)荷指令中，獲取到每臺(tái)機(jī)組的實(shí)時(shí)調(diào)度值和下一時(shí)刻預(yù)測(cè)調(diào)度值；然后將兩個(gè)4～20 mA信號(hào)以硬接線方式送至各機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS），從而替代人工輸入負(fù)荷曲線，提高了負(fù)荷跟蹤精度，杜絕了人為操作誤差。系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置工作原理

實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置主要由滾動(dòng)負(fù)荷指令獲取、負(fù)荷指令可靠性分析、負(fù)荷指令RGC 4～20 mA信號(hào)輸出3部分組成。1）滾動(dòng)負(fù)荷指令獲取，采用WEB客戶端軟件實(shí)時(shí)從WEB服務(wù)器獲取各個(gè)機(jī)組滾動(dòng)負(fù)荷指令及其他網(wǎng)上相關(guān)信息，接入到RGC實(shí)時(shí)調(diào)度控制器中；如果無(wú)法獲得指令，則輸出報(bào)警信號(hào)至DCS系統(tǒng)切除RGC功能，同時(shí)下發(fā)指令輸出默認(rèn)值。2）負(fù)荷指令可靠性分析，實(shí)時(shí)調(diào)度控制器接收到負(fù)荷指令后，進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性、通信狀態(tài)等可靠性分析和優(yōu)化處理，并將通過(guò)可靠性分析的指令發(fā)送至模擬量輸出（AO）模塊；如不能通過(guò)可靠性分析，則通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出（DO）模塊報(bào)警，通知DCS系統(tǒng)切除RGC功能，切換到異常處理模式。3）負(fù)荷指令RGC 4～20 mA信號(hào)輸出，采用帶隔離功能的模擬量輸出模塊接收控制器的指令，并輸出兩路4～20 mA信號(hào)至每臺(tái)機(jī)組DCS系統(tǒng)；DO輸出模塊通過(guò)一個(gè)常閉接點(diǎn)的繼電器檢測(cè)系統(tǒng)電源是否故障，模擬量輸出信號(hào)精度達(dá)到0.05%。

另外，WEB服務(wù)器上裝有滾動(dòng)負(fù)荷數(shù)據(jù)獲取軟件和DCS上位軟件，負(fù)責(zé)機(jī)組滾動(dòng)負(fù)荷指令獲取和實(shí)時(shí)調(diào)度控制器組態(tài)，WEB服務(wù)器故障直接影響到機(jī)組滾動(dòng)負(fù)荷指令獲取，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警信號(hào)通知DCS系統(tǒng)切除RGC功能，切換到異常處理模式。

2 RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置可靠性設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置具備完善的可靠性分析模型，可以安全可靠地應(yīng)用在機(jī)組負(fù)荷實(shí)時(shí)控制中，并且在負(fù)荷指令獲取、負(fù)荷指令準(zhǔn)確性、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中斷、控制單元故障、系統(tǒng)失電等系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)都設(shè)計(jì)有可靠性分析模型，從而保障裝置可靠安全運(yùn)行［4］。主要的可靠性判斷原則如下，可靠性判斷模型如圖2所示。

圖2 可靠性判斷模型

1）若WEB服務(wù)器停運(yùn)，則RGC系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警信號(hào)立即送入DCS系統(tǒng)；

2）若無(wú)法獲取到實(shí)時(shí)目標(biāo)值，則RGC系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警信號(hào)立即送入DCS系統(tǒng)并保持上個(gè)時(shí)段的目標(biāo)值進(jìn)行下發(fā)；

3）確保實(shí)時(shí)目標(biāo)值的正確性，若超過(guò)發(fā)電機(jī)的最大和最小出力值，則RGC系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警信號(hào)立即送入DCS系統(tǒng)并保持上個(gè)時(shí)段的目標(biāo)值下發(fā)；

4）將當(dāng)前獲取的目標(biāo)值和上個(gè)時(shí)段的目標(biāo)值進(jìn)行比較，若超過(guò)發(fā)電機(jī)的爬坡率，則RGC系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警信號(hào)立即送入DCS系統(tǒng)并保持上個(gè)時(shí)段的目標(biāo)值下發(fā)；

5）若網(wǎng)絡(luò)通信中斷，則RGC系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警信號(hào)立即送入DCS系統(tǒng)并保持上個(gè)時(shí)段的目標(biāo)值下發(fā)；

6）若系統(tǒng)失電報(bào)警，則RGC系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警信號(hào)立即送入DCS系統(tǒng)。

3 RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計(jì)

RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置具備系統(tǒng)學(xué)習(xí)功能和參數(shù)優(yōu)化設(shè)置，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，分析提出了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題及其優(yōu)化措施。

1）系統(tǒng)故障報(bào)警輸出取自DO繼電器常開(kāi)點(diǎn)，當(dāng)DO繼電器失電時(shí)報(bào)警信號(hào)無(wú)法發(fā)出。優(yōu)化措施：修改實(shí)時(shí)調(diào)度控制器組態(tài)，使報(bào)警DO繼電器在RGC系統(tǒng)無(wú)故障信號(hào)時(shí)動(dòng)作，并將RGC系統(tǒng)故障報(bào)警輸出改為取自DO繼電器常閉點(diǎn)，這樣當(dāng)報(bào)警信號(hào)發(fā)出或DO繼電器失電時(shí)報(bào)警信號(hào)均能準(zhǔn)確送入DCS系統(tǒng)，從而減少了報(bào)警裝置拒動(dòng)可能性。

2）當(dāng)RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷指令丟失時(shí)，指令瞬間變零，易造成機(jī)組負(fù)荷大幅波動(dòng)。優(yōu)化措施：在DCS系統(tǒng)組態(tài)中增加RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷指令升、降負(fù)荷速率限制，防止RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷指令斷線、信號(hào)丟失引起的機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)，同時(shí)修改DCS監(jiān)控畫(huà)面中的RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷指令測(cè)點(diǎn)為速率限制后的測(cè)點(diǎn)，防止運(yùn)行值班員誤判，以免在RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷指令未穩(wěn)定前過(guò)早投入RGC功能，造成機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)。

3）RGC功能投入后，無(wú)后備負(fù)荷指令干預(yù)手段。優(yōu)化措施：在DCS系統(tǒng)組態(tài)中增加“RGC負(fù)荷偏置”功能，系統(tǒng)投入運(yùn)行后，運(yùn)行值班員可通過(guò)中調(diào)實(shí)時(shí)指令和15 min后指令來(lái)監(jiān)視RGC系統(tǒng)兩數(shù)據(jù)的傳遞情況。在RGC投運(yùn)瞬間由于省調(diào)發(fā)布的實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度指令滾動(dòng)變化可能生成目標(biāo)負(fù)荷偏差，運(yùn)行值班員可通過(guò)RGC負(fù)荷偏置增、減按鈕來(lái)微調(diào)而消除（即RGC負(fù)荷偏置增、減按鈕僅僅用于消除RGC投運(yùn)時(shí)的目標(biāo)負(fù)荷偏差，正常運(yùn)行時(shí)值班員還可通過(guò)改變偏置量控制機(jī)組負(fù)荷在負(fù)荷上、下限值附近運(yùn)行）。RGC投入及切除實(shí)現(xiàn)無(wú)擾控制：RGC系統(tǒng)投入前，RGC控制回路輸出指令自動(dòng)跟蹤手動(dòng)設(shè)定值，當(dāng)RGC系統(tǒng)投入后自動(dòng)切換為（RGC+RGC偏置）的綜合值，投運(yùn)后RGC偏置應(yīng)調(diào)整為“0”。

DCS系統(tǒng)中的負(fù)荷指令和偏置指令如圖3所示。

圖3 負(fù)荷指令和偏置指令

4）DCS系統(tǒng)中RGC功能切除條件不完善。優(yōu)化措施：優(yōu)化DCS系統(tǒng)中RGC功能切除條件，采用默認(rèn)切除的安全設(shè)計(jì)，具體切除條件包括四種，分別為網(wǎng)絡(luò)通信故障、RGC指令與機(jī)組實(shí)時(shí)負(fù)荷偏差大（±6 MW）、RGC指令品質(zhì)壞、協(xié)調(diào)控制切除。

5）RGC功能運(yùn)行過(guò)程中，DCS系統(tǒng)提供給運(yùn)行人員的異常報(bào)警信號(hào)不完善。優(yōu)化措施：完善報(bào)警信號(hào)，同時(shí)加入聲光報(bào)警，包括下面兩種。一是當(dāng)發(fā)生RGC系統(tǒng)設(shè)備故障或與省調(diào)WEB發(fā)布的實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度指令通信網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)送至汽機(jī)操作員CRT畫(huà)面軟光子牌，發(fā)“RGC網(wǎng)絡(luò)通信故障”聲光報(bào)警信號(hào)，并保持上個(gè)時(shí)段的目標(biāo)值下發(fā)。二是當(dāng)機(jī)組實(shí)時(shí)負(fù)荷與RGC指令偏差超出RGC指令± 0.5%達(dá)2 min時(shí)，操作員站CRT畫(huà)面發(fā)“機(jī)組負(fù)荷越限”聲光報(bào)警信號(hào)。

6）RGC功能的投切按鈕易造成誤操作。優(yōu)化措施：增加投入RGC和切除RGC按鈕操作確認(rèn)窗口兩個(gè)，防止誤操作。運(yùn)行人員在機(jī)組80 MW及以上穩(wěn)定負(fù)荷工況下，先投入?yún)f(xié)調(diào)控制，然后通過(guò)機(jī)組負(fù)荷管理中心左下方投入RGC和切除RGC按鈕，投入或切除RGC系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)按下按鈕時(shí)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，讓運(yùn)行值班員確認(rèn)相應(yīng)操作，以防發(fā)生誤操作。

4 RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置投入前后參數(shù)對(duì)比

RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置具有豐富的電力系統(tǒng)特點(diǎn)和功能，包括豐富的控制邏輯、簡(jiǎn)潔的操作界面、歷史數(shù)據(jù)查詢、實(shí)時(shí)歷史趨勢(shì)顯示和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等，常用技術(shù)參數(shù)可以在運(yùn)行過(guò)程中逐漸修正和修改，包括時(shí)間補(bǔ)償參數(shù)和輸出時(shí)間設(shè)置，零點(diǎn)負(fù)荷處理、負(fù)荷變化速率保護(hù)等，圖4（a）是系統(tǒng)投入RGC前負(fù)荷跟蹤曲線，圖4（b）是系統(tǒng)投入RGC后負(fù)荷跟蹤曲線。

圖4 系統(tǒng)負(fù)荷跟蹤曲線

5 結(jié)語(yǔ)

RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置首先從調(diào)度中心獲取實(shí)時(shí)調(diào)度值，并將此負(fù)荷指令信號(hào)送入實(shí)時(shí)調(diào)度控制器中；然后根據(jù)可靠性判斷原則，對(duì)采集到的負(fù)荷指令信號(hào)進(jìn)行可靠性分析；最后將通過(guò)可靠性分析的負(fù)荷指令信號(hào)送入DCS系統(tǒng)。通過(guò)將該裝置在現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間的投運(yùn)后，對(duì)其運(yùn)行中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化處理，從而保證該裝置高效穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果表明，RGC實(shí)時(shí)負(fù)荷跟蹤裝置可以快速有效地跟蹤AGC指令，滿足電網(wǎng)需求和發(fā)電出力考核要求。而且還大幅減少了運(yùn)行人員工作量，提高了負(fù)荷跟蹤精度，杜絕了人為操作誤差。因此，該裝置可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行在小容量機(jī)組之上，保證機(jī)組滿足AGC需求和考核標(biāo)準(zhǔn)。

［1］高升，陳蒙，馮大軍，等.300 MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的改進(jìn)［J］.發(fā)電設(shè)備，2013，27（4）：252-254.

［2］吳桐國(guó)，王友權(quán).協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在伊敏發(fā)電廠中的應(yīng)用［J］.電力技術(shù)，2010，19（19）：86-90.

［3］陳之栩，李丹，梁吉，等.華北電網(wǎng)日內(nèi)發(fā)電計(jì)劃及實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35（19）：54-57.

［4］李揚(yáng)，葛樂(lè)，林一.電力市場(chǎng)下計(jì)及節(jié)能環(huán)保的實(shí)時(shí)發(fā)電調(diào)度策略［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2009，29（3）：42-45.

Application and Optimization of Real Time Load Tracking Device for Thermal Power Units

WANG Lezhu，XIN Yanlong，GOU Cuncai
（Huaneng Zhanhua Thermal Power Co.，Ltd.，Binzhou 256800，China）

Small thermal power units are often difficult to put into the AGC function due to its aging and low automatic control level，and its load regulation mode mainly depends on manual adjustments，which often makes the load fail to match the command.The emergence of real-time load tracking device provides a good solution to solve above problems，which can not only make the unit load meet the command of the dispatching center，but also not be limited to the AGC.

load tracking；limit assessment plan；output；coordinated control system

TM734；TM621.6

B

1007-9904（2016）11-0070-03

2016-06-09

王樂(lè)柱（1974），男，工程師，從事電廠熱工管理工作；

信延龍（1978），男，工程師，從事電廠熱工檢修工作；

勾存才（1979），男，工程師，從事電廠熱工檢修工作。