电厂两个细则性能计算诊断

电厂两个细则性能计算诊断

 , 郑雪琴,李杰,徐建伟,孙卫安,姜涛, 

摘要：本文主要研究一种火力发电厂电网调度中心两个细则考核的计算结果及故障诊断方法及系统，涉及工业控制技术领域，方法包括：获取DCS系统的当前数据库；通过两个细则建模计算分析，推送提高机组两个细则指标的检修方法和目的。进而能够快速准确推送电网两个细则考核不合格点的状态及原因分析，指导检修人员处理两个细则被考核点缺陷，提高电厂生产技术管理水平。

关键词：电厂；细则性能；计算诊断

引言

目前国内国家电网调度中心对电厂发电调度管理，区域电网中心根据《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》（电监市场﹝2006﹞43 号）、《国家能源局关于印发<完善电力辅助服务补偿（市场）机制工作方案>的通知》（国能发监管﹝2017﹞67 号）和国家有关法律法规，对电厂的AGC（自动发电控制）和一次调频功能进行分析考核，各个电厂按照规定执行调度命令。电网对电厂的两个细则进行建模、计算、分析及考核。但是电厂侧得到的数据都是每天或者每月的考核结果，该结果数据没有按照每次调度考核给出，电厂较难分析被调度机组被考核的具体过程。
1、计算分析与故障诊断方法
1.1通过RS-485通讯获取DCS系统的当前实时数据。
1.2所述DCS系统的当前实时数据包括DCS系统机组运行主要参数的实时数据。
对采集数据进行预处理后，根据模型算法对采集的实时数据进行计算分析，计算出每次两个细则考核的动作过程和指标，AGC性能指标包括：AGC的投运率和调节精度、调节范围、响应速度等。并且对计算结果进行存储。
定期调用存储的数据进行分析归纳，分析火电机组两个细则指标的变化情况，对两个细则的动作过程进行分析，推断出机组两个细则指标降低的原因。

结合两个细则历史数据进行建模分析，推送两个细则不合格或者指标不良原因，指导电厂检修人员进行分析和故障诊断。

根据所述故障原因和所述故障类型，建立所述待构建模型的故障关联诊断信息；

AGC可用率考核,实测机组月度可用率KA<98%，则认为该机组AGC可用率指标不满足要求，按AGC可用率考核。

AGC可用率考核采用定额考核方式，被考核机组的AGC可用率考核电量为：

AGC性能考核采用实测机组月度调节性能指标K1，K2，K3参数进行分项单独考核，若参数大于设定值1，考核电量为0；若参数小于1，按照参数大小进行考核。

     、     和      为AGC性能考核系数，其数值为2。

对K3的每月考核电量不超过当月上网电量的0.2％。

调节速率计算公式为

式中，vN,i为机组i标准调节速率，单位是MW/分钟，

调节精度计算公式为

式中，ΔPi,j为第i台机组在第j次调节的偏差量（MW）；
        调节允许的偏差量为机组额定有功功率的1％。

如果的计算值小于0.1，则取为0.1。

调节性能综合指标：

每次调节的调节性能综合指标：

调节性能日平均值

调节性能月平均值            

2、两个细则对AGC和协调控制系统的改进需求

   两个细则考核的指标有AGC的可用率、调节速度、调节精度、响应时间四个指标

2.1影响AGC可用率的因素及改进方法:

   （1）将切除协调控制方式和AGC的条件放宽；

  （2）加强AGC数据传输的可靠性。

2.2影响AGC调节速度的因素及改进方法

   （1）AGC指令传输及运算速率对AGC调节速率的影响；

   （2）机组滑压运行对AGC的影响；

   （3）风／煤间的交叉限制对AGC调节速率的影响；

   （4）采用BF工作方式,充分利用锅炉的蓄热；

   （5）利用凝结水节流技术加快机组对AGC的响应速度；

（6）提高机组的变负荷速率设定值。

2.3影响AGC调节速度的因素及改进方法

   提高机组的变负荷速率设定值.。

2.4影响AGC调节精度的因素及改进方法

   （1）负荷调节的不灵敏区的影响；

   （2）协调控制系统压力拉回回路的影响 ；

   （3）负荷闭锁增/减的触发条件的影响；

   （4）协调控制系统调节性能的影响。

2.5影响AGC响应时间的因素及改进方法

（1）煤量和一次风量的影响。

（2）磨煤机启动过程中产生的迟延。

3、对两个细则考核方法的建议

3.1对于供电品质的提高，电网和发电厂要一起进行研究

3.2发电厂要兼顾机组的安全性和经济性的指标

3.3“两个细则”对发电厂的考核需要考虑厂级机组负荷优化分配的功能。

3.4一次调频

（1）频率控制死区△fsq

电液型汽轮机调节控制系统的火电机组为±0.033Hz。

（2）转速不等率Kc

火电机组Kc为4% ～ 6%。

（3）最大负荷限幅

210～490MW的火电机组，限制幅度不小于机组额定负荷的±8％；

500MW及以上的火电机组，限制幅度不小于机组额定负荷的±6％；

3.5一次调频的响应时间要求

（1）所有火电机组其一次调频的负荷响应滞后时间，应小于4秒；

（2）所有机组一次调频的负荷调整幅度应在15秒内达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度的90%；

（3）在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内，机组实际出力与响应目标偏差的平均值应在额定有功出力的±5%内。

3.6一次调频调速系统迟缓率

电液调节型：机组容量≤100MW，迟缓率要求小于0.15％；机组容量100～200MW（包括200MW），迟缓率要求小于0.1％；机组容量＞200MW，迟缓率要求小于0.06％；水电机组调速器的转速死区小于0.04％。

3.7一次调频能力不足原因分析

DEH机组的一次调频功能主要是依靠一次调频回路产生一次调频负荷调整分量，然后直接通过开环控制，经过汽轮机的配汽特性曲线和阀门特性曲线后作用于汽轮机的高压调门来实现。一般认为，一定的频差对应一定的负荷变化，比如对于额定负荷为300MW的汽轮机在5%的转速不等率、±2r/min的死区下，11r/min的频差会对应18MW的理论负荷变化量，但这一对应关系是有前提的，这个前提是：汽轮机处于额定的参数下运行、汽轮机的配汽特性与负荷指令线性关系良好、外界能提供足够的能量。

就一次调频能力而言，汽轮机单阀运行普遍比多阀运行时好、135MW机组普遍比600MW机组好；另有试验表明，在相同频差下，同一台机组在不同的负荷段一次调频动作时的负荷调整量也会有所不同，甚至相差很大。

主蒸汽压力对机组一次调频能力的影响只是一个方面。部分机组的CCS仍然存在反拉现象。

3.8主蒸汽压力变化幅度过大

    一次调频动作时，主蒸汽压力、汽包水位等重要参数波动大是多数电厂对一次调频功能的投运能力限制的主要原因，个别机组在试验过程中，高压调门开度减小时，主汽压力升高幅度较大达到1Mpa，并且还有快速上升的趋势。这些现象受机组本身固有特性影响较大，由于一次调频动作要求快速性，这些现象很难通过汽机侧控制来进行减弱，目前比较可行的办法就是在DCS侧增加一次调频配合回路，来减小这些参数的波动，提高机组的平衡能力。

4、AGC调节速率测试方法

4.1每次AGC调节速率测试包括增、减（或减、增）两个单方向测试过程，即采用增（或减）Y分钟＋暂停X分钟＋减（或增）Y分钟的测试方式，其中Y为测试时间，X为缓冲时间，单位均为分钟（缺省值Y=5分钟，X=2分钟）；

4.2测试开始时，AGC调节速率的首个测试方向由电网调度运行部门随机指定；

4.3单方向AGC调节速率的计算公式为：

式中：S为单方向调节速率（单位：额定容量百分比/分钟）；L为机组单方向AGC实际调节量（单位：MW）；为机组额定容量（单位：MW）；Y为单方向测试时间（分钟）；

4.4测试结束后，取两个单方向测试过程中机组AGC调节速率的算术平均值为该机组的AGC调节速率。

速率测试示意图

响应速率要求由原来的2%Pe/min 降为1.5%Pe/min，但取消了延时时间，实际上响应速率要求并没有降低，反而可能是提高了。

单向测试时间由原来的9min降为5min，有利于反映电网的AGC调节工况，但缓冲时间偏短。（“两个细则”为10min）

5、AGC调节精度测试算法

如图所示，纵轴为有功功率，横轴为时间（单位：秒），每次AGC下发指令的时刻对应横轴上一个刻度。设第i时刻机组的实际出力为R，AGC指令为C，机组额定出力为P

首先：计算时间段内机组应调节的功率：

式中k为《电网统调发电企业考核办法》中对相应机组要求的AGC调节速率（单位：机组额定功率/分钟）。

其次：比较与的大小：

若<=,则该计算时段结束时的AGC调节精度为：

调节精度的单位为：额定容量的百分比/分钟。

若>,则再判断与之间的大小：

若>，如图一所示，相应的AGC调节精度为：

若<，如图二所示，相应的AGC调节精度为：

指定时段某台机组在每个AGC指令下发时的AGC调节精度（机组AGC投入时的第一个指令数据作为基础数据，不计算精度）的算术平均值为该时段相应机组的AGC平均调节精度。

6、总结

综上所述，本文结合电网调度考核规则及电厂自身数据特点，对电网调度考核每次过程进行分析计算，得出每次调度过程指标考核参数，然后对数据进行汇总分析，推断出电厂两个细则被考核原因，使电厂检修人员方便的分析出被考核原因，从而提出具体方案硬度考核，提高两个细则参数指标，提高电厂两个细则市场交易补偿或者减少考核。