火電廠agc性能優(yōu)化滿足電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則要求的分析研究

1、<p>　　火電廠AGC性能優(yōu)化滿足電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則要求的分析研究</p><p>　　摘要：從2010年起電網(wǎng)按照《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（試行）》、《華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則（試行）》及《華北區(qū)域發(fā)電廠輔助服務(wù)及并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則的有關(guān)修改條款》文件（簡稱：兩個(gè)細(xì)則）對并網(wǎng)發(fā)電廠進(jìn)行管理。對于火電廠特別是老廠來說系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備性能難以滿足兩個(gè)細(xì)則的要求，AGC性能偏差尤為突出

2、。本文闡述了如何分析兩個(gè)細(xì)則指標(biāo)要求并以張家口發(fā)電廠為例進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化著手提高AGC性能，來滿足電網(wǎng)的調(diào)度要求。同時(shí)介紹了張家口發(fā)電廠在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備改造過程中，如何通過試驗(yàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，來驗(yàn)證AGC性能的提高。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：火電廠；AGC（自動(dòng)發(fā)電控制）；性能優(yōu)化；兩個(gè)細(xì)則 </p><p>　　中圖分類號：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p>&l

3、t;p>　　華北電網(wǎng)于2010年起按照《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（試行）》、《華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則（試行）》及《華北區(qū)域發(fā)電廠輔助服務(wù)及并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則的有關(guān)修改條款》文件（簡稱：兩個(gè)細(xì)則）對并網(wǎng)發(fā)電廠進(jìn)行管理。兩個(gè)細(xì)則的實(shí)施在有利于電網(wǎng)穩(wěn)定的同時(shí)，對電廠特別是老廠設(shè)備的整體性能也是巨大考驗(yàn)。張家口發(fā)電廠從兩個(gè)細(xì)則實(shí)施以來8個(gè)月被電網(wǎng)考核數(shù)額巨大。焦點(diǎn)主要集中在AGC調(diào)節(jié)性能方面。為此張家口電廠全面

4、啟動(dòng)了兩個(gè)細(xì)則AGC調(diào)節(jié)性能的研究和改進(jìn)。 </p><p>　　1 對電廠AGC調(diào)節(jié)全流程進(jìn)行分析，查找性能偏差原因 </p><p>　　1.1兩個(gè)細(xì)則相關(guān)考核指標(biāo)的分析 </p><p>　　AGC調(diào)節(jié)性能考核指標(biāo)包括：K1(調(diào)節(jié)速率)，K2(調(diào)節(jié)精度)，K3(響應(yīng)時(shí)間)，KP(調(diào)節(jié)性能綜合指標(biāo))。其計(jì)算公式分別如下： </p><p>

5、;　　式中Vij是機(jī)組i第j次調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)速率（MW/分鐘），PEij是其結(jié)束響應(yīng)過程時(shí)的出力（MW），PSij是其開始動(dòng)作時(shí)的出力（MW），TEij是結(jié)束的時(shí)刻（分鐘），TSij是開始的時(shí)刻（分鐘），Pdij是第j次調(diào)節(jié)的啟停磨臨界點(diǎn)功率（MW），Tdij是第j次調(diào)節(jié)啟停磨實(shí)際消耗的時(shí)間（分鐘），VNi是機(jī)組i標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)速率（MW/分鐘），一般的直吹式制粉系統(tǒng)的汽包爐的火電機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)速率為機(jī)組額定有功功率的1.5%，張家口發(fā)電廠按1.

6、5%計(jì)算。 </p><p>　　式中ΔPij為第i臺機(jī)組在第j次調(diào)節(jié)的偏差量（MW），Pij（t）為其在該時(shí)段內(nèi)的實(shí)際出力，Pij為該時(shí)段內(nèi)的設(shè)點(diǎn)指令值，TEij為該時(shí)段終點(diǎn)時(shí)刻，TSij為該時(shí)段起點(diǎn)時(shí)刻，調(diào)節(jié)允許的偏差量為機(jī)組額定有功功率的1%。 </p><p>　　式中tij為機(jī)組i第j次AGC機(jī)組的響應(yīng)時(shí)間。是指EMS系統(tǒng)發(fā)出指令后，機(jī)組出力在原出力點(diǎn)的基礎(chǔ)上，可靠地跨出與調(diào)節(jié)方

7、向一致的調(diào)節(jié)死區(qū)所用的時(shí)間?；痣姍C(jī)組AGC響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于1分鐘。 </p><p>　　式中衡量的是該AGC機(jī)組i第j次調(diào)節(jié)過程中的調(diào)節(jié)性能好壞程度。 </p><p>　　實(shí)測機(jī)組月度調(diào)節(jié)性能指標(biāo)K1，K2，K3。采用K1，K2，K3參數(shù)進(jìn)行分項(xiàng)單獨(dú)考核，若參數(shù)大于設(shè)定值1，考核電量為0；若參數(shù)小于1，按照參數(shù)大小進(jìn)行考核。 </p><p>　　同時(shí)對于機(jī)組參與

8、AGC調(diào)節(jié)給與一定補(bǔ)償費(fèi)用，其計(jì)算公式如下： </p><p>　　日補(bǔ)償費(fèi)用＝D×Kpd×YAGC </p><p>　　式中D為每日調(diào)節(jié)量的總和，Kpd為機(jī)組當(dāng)天的調(diào)節(jié)性能綜合指標(biāo)，YAGC為AGC調(diào)節(jié)性能補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，火電機(jī)組取15元/MW。 </p><p>　　根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)公式進(jìn)行分析得出以下結(jié)論： </p><p>

9、;　　1）在調(diào)節(jié)過程中達(dá)到目標(biāo)值所用時(shí)間越短，速率越快，K1值越大于1。 </p><p>　　2）K2值是一個(gè)≤2的數(shù)。在調(diào)節(jié)過程中偏差量越小，K2值越接近于2。 </p><p>　　3） K3值也是一個(gè)≤2的數(shù)。在調(diào)節(jié)過程中跨出調(diào)節(jié)死區(qū)所用的時(shí)間越短，K3值越接近于2。 </p><p>　　4）日補(bǔ)償費(fèi)用計(jì)算公式中，D與AGC調(diào)節(jié)模式有關(guān)，受調(diào)度控制電廠無法

10、干預(yù)；YAGC為固定值；Kpd受機(jī)組性能制約且數(shù)值越大補(bǔ)償越多。 </p><p>　　總結(jié)以上分析：K1，K2，K3三個(gè)值分別越大于1不僅不會(huì)被考核，而且會(huì)得到更多補(bǔ)償；K1，K3兩個(gè)值與時(shí)間關(guān)系密切。所以從AGC調(diào)節(jié)時(shí)間入手提高K1，K3兩個(gè)值，可達(dá)到明顯改善AGC調(diào)節(jié)性能的目的。 </p><p>　　1.2張家口發(fā)電廠AGC調(diào)節(jié)流程分析 </p><p>　

11、　指令下行數(shù)據(jù)流：中調(diào)下發(fā)遙調(diào)指令到NCS系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)對各機(jī)組的遙調(diào)指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算后以通訊報(bào)文形式通過串口發(fā)給各機(jī)組側(cè)的ADAM4024模塊，ADAM4024模塊根據(jù)報(bào)文指令輸出4－20mA電流到DCS系統(tǒng)，由DCS系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)組出力調(diào)節(jié)。流程圖如下： </p><p>　　反饋上行數(shù)據(jù)流：機(jī)組出力改變后，功率值通過SLC測控裝置采集，然后通過FNET網(wǎng)與GATEWAY網(wǎng)關(guān)控制器通訊，GATEWAY以23

12、2串口方式將數(shù)據(jù)送至前置工控機(jī)處理。遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)從前置機(jī)獲取遙測數(shù)據(jù)并上送給調(diào)度。流程圖如下： </p><p>　　對AGC調(diào)節(jié)的全流程進(jìn)行分析可看出： </p><p>　　1）從調(diào)度下發(fā)指令到接收到電廠反饋中間傳輸環(huán)節(jié)很多。 </p><p>　　2）整個(gè)環(huán)節(jié)不是一個(gè)完整的閉環(huán)。即DCS判斷是否調(diào)節(jié)到目標(biāo)值的判斷依據(jù)是機(jī)組的有功功率變送器送給DCS的機(jī)組有功值，且采

13、用三取中方式。而上傳給調(diào)度的機(jī)組有功值是靠機(jī)組NCS交流采樣裝置采集的。存在數(shù)據(jù)不同源的問題。 </p><p>　　對NCS測控裝置的性能進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)采集精度為1‰,實(shí)際機(jī)組CT滿值為15000A，PT滿值為20kV；則對應(yīng)功率滿值為519.60MW。對應(yīng)1‰的采集精度，則死區(qū)值最大為0.52MW。 </p><p>　　我們對機(jī)組DCS協(xié)調(diào)進(jìn)行邏輯優(yōu)化后進(jìn)行試驗(yàn)，得到DCS從接到指令到

14、完成調(diào)節(jié)總共用時(shí)在30秒左右。以此推理在不考慮通道傳輸環(huán)節(jié)情況下K3值應(yīng)達(dá)到1.5左右，可實(shí)際K3值剛剛接近1，折算后對應(yīng)通道傳輸環(huán)節(jié)耗費(fèi)了20秒以上的時(shí)間。因此可以認(rèn)為中間傳輸環(huán)節(jié)多、有功功率數(shù)據(jù)不同源（包括NCS測控裝置死區(qū)）是造成K1、K3值低的原因，同時(shí)NCS和DCS之間的誤差影響使K2值降低。 </p><p>　　2對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備進(jìn)行改造將影響性能偏差的因素消除 </p><p&

15、gt;　　2.1制定方案對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備進(jìn)行改造 </p><p>　　根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀及分析，張家口發(fā)電廠對NCS遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了改造，改為新型NSC300遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)。新增NSD500V型NCS測控裝置。改變原有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)。 </p><p>　　改造后指令下行數(shù)據(jù)流：中調(diào)下發(fā)遙調(diào)指令到NCS系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)對中調(diào)指令進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后輸出4－20mA電流到DCS系統(tǒng)，由DC

16、S系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)組出力調(diào)節(jié)。流程圖如下： </p><p>　　改造后反饋上行數(shù)據(jù)流：DCS將機(jī)組的有功功率值以4-20mA摸擬量輸出至NSD500V測控裝置，經(jīng)測控裝置直接采集數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給遠(yuǎn)動(dòng)總控系統(tǒng)，總控系統(tǒng)直接將有功功率值上送至調(diào)度。流程圖如下： </p><p>　　2.2 AGC調(diào)節(jié)流程時(shí)間測試試驗(yàn) </p><p>　　改造完成后我們與網(wǎng)調(diào)進(jìn)行聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，模擬

17、實(shí)際運(yùn)行中AGC調(diào)節(jié)過程，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)步驟如下： </p><p>　　1）與網(wǎng)調(diào)核對GPS時(shí)鐘的一致性，找到電廠側(cè)與網(wǎng)調(diào)的時(shí)鐘誤差。并以網(wǎng)調(diào)側(cè)時(shí)鐘作為試驗(yàn)基準(zhǔn)時(shí)鐘。 </p><p>　　2）在網(wǎng)調(diào)側(cè)人工置數(shù)，在機(jī)組DCS側(cè)記錄收到調(diào)度指令的時(shí)間。 </p><p>　　3）在機(jī)組DCS側(cè)人工置數(shù)，在網(wǎng)調(diào)側(cè)記錄收到電廠反饋數(shù)據(jù)時(shí)間。 </p>

18、<p>　　4）對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差修正。整理后得到下表 </p><p><b>　　調(diào)度 </b></p><p>　　2.3改造效果分析及結(jié)論 </p><p>　　通過對時(shí)間測試數(shù)據(jù)分析，可以看出AGC指令由華北網(wǎng)調(diào)下發(fā)至DCS的時(shí)間為4秒左右，DCS反饋上傳至華北網(wǎng)調(diào)的時(shí)間為5秒左右，整個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)雙向傳輸時(shí)間為9秒左右。與此前

19、通道傳輸環(huán)節(jié)耗費(fèi)20秒以上的時(shí)間相比，傳輸環(huán)節(jié)所用時(shí)間大幅減少。原因主要是傳輸過程減少了3個(gè)環(huán)節(jié)所致。因此K1、K3值能得到有效提高。 </p><p>　　機(jī)組有功數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)同源（機(jī)組的有功功率變送器送給DCS的機(jī)組有功值），消除NCS采集死區(qū)也對提高K1、K3值有利，消除NCS與DCS兩個(gè)系統(tǒng)的誤差對提高K2值有利。 </p><p>　　2010年9月10日完成全部改造工作后對10日前

20、后機(jī)組運(yùn)行中K值統(tǒng)計(jì)對比如下表。其他機(jī)組因檢修、停備或?qū)嶒?yàn)，數(shù)據(jù)不完整，只取5、6、8號機(jī)數(shù)據(jù)。 </p><p>　　9月10日前后K1值： </p><p>　　9月10日前后K2值： </p><p>　　9月10日前后K3值： </p><p>　　通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比可以看到，K3值的提高幅度最為明顯；K1值有2臺機(jī)有明顯提高，1臺機(jī)變

21、化不大；K2值有1臺機(jī)有少量提高，2臺機(jī)變化不大。由于K1，K2，K3三個(gè)值都有不同程度的提高，可以確定AGC調(diào)節(jié)性能整體得到提高。按照公式 </p><p>　　Kp值提高幅度更為明顯，得到的補(bǔ)償也大幅提高。 </p><p><b>　　3 結(jié)束語 </b></p><p>　　本文主要闡述了火電老廠在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備性能難以滿足兩個(gè)細(xì)則要求

22、，AGC性能偏差突出的情況下，如何在分析兩個(gè)細(xì)則要求基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)本廠存在的薄弱環(huán)節(jié)，并有針對性的進(jìn)行設(shè)備改造。本文以張家口發(fā)電廠為例介紹了在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備改造過程中，如何通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比分析，來驗(yàn)證改造效果，確認(rèn)AGC調(diào)節(jié)性能的提高。其主要目的是本文所提出的工作思路對同類電廠能起到一個(gè)借鑒作用，能夠?yàn)檫@些電廠扭轉(zhuǎn)兩個(gè)細(xì)則的不利局面提供一定幫助，并為電網(wǎng)穩(wěn)定做出貢獻(xiàn)。 </p><p><b>　　參考

23、文獻(xiàn) </b></p><p>　?。?］《現(xiàn)代電網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用》中國電力出版社周全仁 </p><p>　?。?］《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（試行）》、《華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則（試行）》、《華北區(qū)域發(fā)電廠輔助服務(wù)及并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則的有關(guān)修改條款》華北電網(wǎng)有限公司電力電度通信中心 </p><p><b>