机组AGC系统常见问题分析及处理.pdf
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1、机组 AGC 系统常见问题分析及处理 孟祥荣 1 ,乔桂增2,李文东2 (1.山东电力研究院,山东 济南 250002;2.华北电力大学工商管理学院,北京 102206; 山东中华发电有限公司聊城发电厂,山东 聊城 2520333) 摘要:随着大容量、高参数、自动化程度高的机组广泛投运,厂、网的安全稳定运行问题日益突出, 智能电网要求电源侧更智能,电力体制深化改革要求输配分开、竞价上网,诸多因素对机组的自动 发电控制提出了更高的要求。本文结合机组运行实际,分析了机组自动发电控制系统较为常见的问 题,并逐项进行了分析及提出处理建议,供参考。 关键词:AGC;控制;调节;分析;处理 1 概述 自动
2、发电控制系统(自动发电控制系统(AGC:Automatic Generation Control)的任务是根据电网的实时信息及时)的任务是根据电网的实时信息及时 合理地进行发电调整,将系统频率、联络线功率保持在计划值(或额定值)允许的偏差范围内,保合理地进行发电调整,将系统频率、联络线功率保持在计划值(或额定值)允许的偏差范围内,保 证时差、联络线交换电能偏差为零或在规定的范围内控制全网以最经济的方式运行,并对电网负荷证时差、联络线交换电能偏差为零或在规定的范围内控制全网以最经济的方式运行,并对电网负荷 的波动作出最快的响应。自动发电控制系统是提高电网运行质量、满足现代电网调度管理要求的必的波
3、动作出最快的响应。自动发电控制系统是提高电网运行质量、满足现代电网调度管理要求的必 备技术手段。备技术手段。AGC 系统结构图见图一。系统结构图见图一。 图一图一 AGC 系统结构示意图系统结构示意图 Fig.1 The sketch map of AGC system PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 功率调整是电网运行的基本任务之一, 通常包括一次功率调整、 二次功率调整和三次功率调整。功率调整是电网运行的基本任务之一, 通常包括一次功率调整、 二次功率调整和三次功率调整。 三次功率调整承担电网负荷中变化幅度大、周期长的成分,这部分负荷与工农业生产、人们的
4、日常三次功率调整承担电网负荷中变化幅度大、周期长的成分,这部分负荷与工农业生产、人们的日常 生活规律、社会事件、气象等因素相关,其变化轨迹通常由短期负荷预测提供。二次功率调整承担生活规律、社会事件、气象等因素相关,其变化轨迹通常由短期负荷预测提供。二次功率调整承担 负荷中的分钟级周期分量,这部分负荷的变化幅度相对不大、随机性较强,短期负荷预测难以对其负荷中的分钟级周期分量,这部分负荷的变化幅度相对不大、随机性较强,短期负荷预测难以对其 作出较准确的预测。一次功率调整承担负荷中的秒到分钟级周期分量,这部分负荷的变化幅度少、作出较准确的预测。一次功率调整承担负荷中的秒到分钟级周期分量,这部分负荷的
5、变化幅度少、 随机性最强。随机性最强。 三次功率调整主要靠非三次功率调整主要靠非 AGC 机组的计划出力和机组的计划出力和 AGC 机组的基值出力完成; 一次功率调整由机机组的基值出力完成; 一次功率调整由机 组的一次调频功能完成,它采用反映电网频率变化的转速差值产生控制信号,直接调整机组的组的一次调频功能完成,它采用反映电网频率变化的转速差值产生控制信号,直接调整机组的 DEH (Digital Electric Hydraulic control system) ,有较快的调节速度;二次功率调整则由) ,有较快的调节速度;二次功率调整则由 AGC 系统负责。由系统负责。由 此可见,此可见,
6、AGC 系统只是电网功率调整中的一个组成部分。在电网实际运行中,必须协调好功率调整系统只是电网功率调整中的一个组成部分。在电网实际运行中,必须协调好功率调整 的三种方式。如果电网中没有一次功率调整功能,或投入不够,将不利于电网频率稳定,而且会增的三种方式。如果电网中没有一次功率调整功能,或投入不够,将不利于电网频率稳定,而且会增 加加 AGC 的调节负担。若三次功率调整准确度较低,势必造成较大的功率偏差,如这些偏差全部转的调节负担。若三次功率调整准确度较低,势必造成较大的功率偏差,如这些偏差全部转 嫁到由二次功率调整即嫁到由二次功率调整即 AGC 系统上,则会大大地增加二次功率调整的频度和幅度
7、,明显降低控制系统上,则会大大地增加二次功率调整的频度和幅度,明显降低控制 效果。如果偏差继续增大超出效果。如果偏差继续增大超出 AGC 的调整能力,它将失去功率调整的作用。的调整能力,它将失去功率调整的作用。 2 问题分析及处理2 问题分析及处理 AGC 功能投运的好坏,与功能投运的好坏,与 AGC 控制逻辑、通信系统、机组自动控制系统、机组一次设备、运控制逻辑、通信系统、机组自动控制系统、机组一次设备、运 行方式、煤质等因素具有密切的关系。行方式、煤质等因素具有密切的关系。 2.1 煤质差影响 AGC 控制效果 近几年煤价大幅上涨,多方利益驱使电厂的生产用煤质量呈明显的下降趋势,主要表现在
8、两个近几年煤价大幅上涨,多方利益驱使电厂的生产用煤质量呈明显的下降趋势,主要表现在两个 方面:一是煤质差、发热量较低,灰份、水份增大;二是煤种杂、煤价上涨,造成电厂多渠道进煤。方面:一是煤质差、发热量较低,灰份、水份增大;二是煤种杂、煤价上涨,造成电厂多渠道进煤。 不同种类的煤同时进入煤场,受掺配煤管理不完善或手段少的因素影响,进入炉膛的煤质不断发生不同种类的煤同时进入煤场,受掺配煤管理不完善或手段少的因素影响,进入炉膛的煤质不断发生 变化。 这种现象直接造成设备出力受限、 局部磨损严重、 锅炉燃烧不稳跳闸, 也严重影响了机组变化。 这种现象直接造成设备出力受限、 局部磨损严重、 锅炉燃烧不稳
9、跳闸, 也严重影响了机组 AGC 功能,由于功能,由于 AGC 是以机组的协调控制为基础,煤质和煤量是机组负荷的根本,煤质发生变化,导是以机组的协调控制为基础,煤质和煤量是机组负荷的根本,煤质发生变化,导 致控制手段的控制特性发生变化,在机组动态参数不变的情况下,必然造成控制品质的大幅波动,致控制手段的控制特性发生变化,在机组动态参数不变的情况下,必然造成控制品质的大幅波动, 而煤质变化无规律,不能提前进行参数修改,煤量的大幅增加致使部分辅助设备达到处理上限,制而煤质变化无规律,不能提前进行参数修改,煤量的大幅增加致使部分辅助设备达到处理上限,制 约约 AGC 的运行。的运行。 针对以上现象,
10、只有加大燃料管理,首先尽可能保证煤种的稳定,尽量减少各种地方汽车煤的针对以上现象,只有加大燃料管理,首先尽可能保证煤种的稳定,尽量减少各种地方汽车煤的 数量,其次加大掺配煤的力度,保证进入炉膛的煤质尽可能一致,最后就是加大热工调节系统动态数量,其次加大掺配煤的力度,保证进入炉膛的煤质尽可能一致,最后就是加大热工调节系统动态 参数的调试与整定,减小系统控制品质,加大控制系统的鲁棒性,以适应更大范围的煤质变化。参数的调试与整定,减小系统控制品质,加大控制系统的鲁棒性,以适应更大范围的煤质变化。 2.2 制粉系统不同控制特性对 AGC 控制品质的影响 目前电厂常用制粉系统基本分为三种类型:中储式制粉
11、系统、双进双出直吹式制粉系统、应用目前电厂常用制粉系统基本分为三种类型:中储式制粉系统、双进双出直吹式制粉系统、应用 中速磨煤机直吹式制粉系统。中速磨煤机直吹式制粉系统。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 中储式制粉系统由于煤种适应性广,调节机组负荷或压力的动态延迟时间短,负荷响应性快,中储式制粉系统由于煤种适应性广,调节机组负荷或压力的动态延迟时间短,负荷响应性快, 但由于系统复杂、占地面积大、建设投资大,已经逐步减少,新建机组选用该制粉系统已经很少,但由于系统复杂、占地面积大、建设投资大,已经逐步减少,新建机组选用该制粉系统已经很少, 负荷响应性快的特点非
12、常适应于负荷响应性快的特点非常适应于 AGC 功能,一般机组正常运行都能满足于功能,一般机组正常运行都能满足于 2%BMCR(Boiler Maximum Continuous Rating)/min 的负荷变化率,甚至可以更大,影响控制效果的主要因素是给粉的负荷变化率,甚至可以更大,影响控制效果的主要因素是给粉 机自流、制粉系统启停(主要是制粉系统三次风携带的煤粉量对控制系统的影响) 。机自流、制粉系统启停(主要是制粉系统三次风携带的煤粉量对控制系统的影响) 。 双进双出直吹式制粉系统在最近几年使用越来越广,该系统煤种适应性广,动态延迟时间短,双进双出直吹式制粉系统在最近几年使用越来越广,该
13、系统煤种适应性广,动态延迟时间短, 且系统简单、造价低。配置于常规的亚临界汽包炉,效果非常明显,负荷的响应速度与中储式制粉且系统简单、造价低。配置于常规的亚临界汽包炉,效果非常明显,负荷的响应速度与中储式制粉 系统接近。但配置在超临界机组上,由于瞬时入炉煤量的测量与控制难度加大,易造成蒸汽温度的系统接近。但配置在超临界机组上,由于瞬时入炉煤量的测量与控制难度加大,易造成蒸汽温度的 大幅度波动,致使整个控制系统的稳定性降低,影响的因素主要有:料位的测量与控制、容量风挡大幅度波动,致使整个控制系统的稳定性降低,影响的因素主要有:料位的测量与控制、容量风挡 板的线性问题、容量风的测量、回粉阀动作不正
14、常、磨煤机的启停。板的线性问题、容量风的测量、回粉阀动作不正常、磨煤机的启停。 中速辊式(碗式)磨煤机直吹式制粉系统的最大优点是系统简单,占地面积小、基建造价低。中速辊式(碗式)磨煤机直吹式制粉系统的最大优点是系统简单,占地面积小、基建造价低。 但煤种适应性差,动态延迟时间较长,对但煤种适应性差,动态延迟时间较长,对 AGC 影响较大的就是延迟时间,由于从控制的给煤机进煤影响较大的就是延迟时间,由于从控制的给煤机进煤 到煤粉形成中间需要增加制粉的物理过程,所以延迟时间比其它两种制粉系统长约到煤粉形成中间需要增加制粉的物理过程,所以延迟时间比其它两种制粉系统长约 1分钟,导分钟,导 致机组的负荷
15、或压力响应性差,致机组的负荷或压力响应性差,AGC 的速率较慢,一般为的速率较慢,一般为 11.5%BMCR/min。 要想加快锅炉制粉系统的响应速度,增加煤量和一次风量的微分前馈作用适用于后面的两种制要想加快锅炉制粉系统的响应速度,增加煤量和一次风量的微分前馈作用适用于后面的两种制 粉系统。 增强煤量虽然不可能有效地缩短纯迟延时间粉系统。 增强煤量虽然不可能有效地缩短纯迟延时间,而预先加入的给煤量在纯迟延时间后, 可提高而预先加入的给煤量在纯迟延时间后, 可提高 后续的负荷变化速率; 一次风量的前馈作用充分利用磨煤机内的蓄粉来快速响应负荷需要后续的负荷变化速率; 一次风量的前馈作用充分利用磨
16、煤机内的蓄粉来快速响应负荷需要,可有效地可有效地 缩短纯迟延时间缩短纯迟延时间,免去了制粉过程所耗费的时间。免去了制粉过程所耗费的时间。 2.3 一次调频动作与 AGC 的矛盾 AGC 和一次调频作为机网协调的两个主要功能,表现在发电机组上为一快一慢的两个系统,两和一次调频作为机网协调的两个主要功能,表现在发电机组上为一快一慢的两个系统,两 个系统的出发点具有明显不同,一次调频主要是建立在锅炉蓄热的基础上,快速响应电网的需求,个系统的出发点具有明显不同,一次调频主要是建立在锅炉蓄热的基础上,快速响应电网的需求, 维持电网的安全。维持电网的安全。AGC 调整电网负荷中的中频波动,保证电网的发供电
17、平衡,提高供电质量。从宏调整电网负荷中的中频波动,保证电网的发供电平衡,提高供电质量。从宏 观看两个功能应该是统一的,但由于局部电网的潮流变化、观看两个功能应该是统一的,但由于局部电网的潮流变化、AGC 指令的运算周期等影响,有时会发指令的运算周期等影响,有时会发 生生 AGC 与一次调频的矛盾,造成机组负荷的震荡,影响机组稳定,而且一次调频的动作比较频繁,与一次调频的矛盾,造成机组负荷的震荡,影响机组稳定,而且一次调频的动作比较频繁, 经常对机组的控制系统造成一些外扰。经常对机组的控制系统造成一些外扰。 对于以上矛盾从发电机组很难解决,只有加大系统调整,提高参数响应的快速性和稳定性,同对于以
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