单元机组协调控制系统剖析

1．负荷返回RB
又称辅机故障减负荷或甩负荷，其主要作 用是：根据主要辅机的切投状况，计算出 机组的最大可能出力值。若实际负荷指令 大于最大可能出力值，则发生负荷返回， 将实际负荷指令降至最大可能出力值，同 时规定机组的负荷返回速率。
因此，负荷返回回路具有两个主要功能： 计算机组的最大可能出力值；规定机组的 负荷返回速率。
单元机组的输出电功率（有功功率）与电 网负荷要求是否一致反映了机组与外部电 网之间能量供求的平衡关系，而主蒸汽压 力反映了单元机组内的锅炉与汽轮机、发 电机之间能量供求的平衡关系。 机组的输出电功率PE和主蒸汽压力pT是单 元机组控制的两个主要参数。
二、 单元机组协调控制系统基本组成
ADS指令
电网频率
• 对于汽轮机侧，如果汽轮机控制系统采用纯液压 调速系统，则汽轮机指令TD就是调门开度μT，μT ＝TD。这样，负荷控制系统的广义被控对象的动 态特性与单元机组的动态特性相同。
如果汽轮机控制系统采用功频电液控制系统，则
汽轮机指令TD就是汽轮机功率指令。这样，广义 被控对象的动态特性会有很大改变。
来自百度文库TD
TD
t BD
ΔμB t pT
t PE
ΔμT t
t ΔpT
t
t
t
（a）
（b）
图13－5 汽轮机采用功频电液控制系统时广义被控对象动态特性
第二节 负荷指令处理回路
负荷指令处理回路的主要作用是：对外部 负荷要求指令进行选择并根据机组运行情 况进行处理，使之转变为一个适合于机、 炉运行状态的实际负荷指令P0。同时根据 机组的运行方式，产生主蒸汽压力给定值po。
单元机组的主机、主要辅机或设备的故障原因有两类：
第一类为跳闸或切除，如某台风机跳闸等，这类故障的来 源是明确的，可根据切投状况加以确定。 第二类为工作异常，其故障来源是不明确的，无法直接确 定，只能通过测量有关运行参数的偏差间接确定。
对机组实际负荷指令的处理方法有四种：负荷
返回（Run Back ，RB）；快速负荷切断 (Fast Cut Back，FCB，快速甩负荷)；负荷闭 锁增/减(Block Increase/ Block Decrease， BI/BD) 和负荷迫升/迫降 (Run Up/ Run Down， RU/RD)。其中，负荷返回RB和快速负荷切断 FCB是处理第一类故障的，负荷闭锁增／减 BI/BD和负荷迫升／迫降RU/RD是处理第二类 故障的。
单元机组协调控制系统
第一节 概述
发电机组控制
有功功率和无功功率的调节
有功功率: 通过调汽机的进汽量（改变发电机 功率角）调节有功功率。(机组提供的有功 功率小于负荷时，系统频率下降。)
无功功率: 通过调节励磁电流达到无功功率的 平衡。(机组提供的无功功率小于无功功率 负荷时，电压下降。)
一 、单元机组控制问题
值班员指令
外部负荷指令
协
调
控
制 级
主蒸汽压力给定值po
主蒸汽压力pT
负荷指令处理回路
负
荷
实际负荷指令P0
机组输出电功率PE
控 制 系
机炉主控制器
统
锅炉指令BD
汽轮机指令TD
基
础
锅炉控制系统
汽轮机控制系统
子
控
控
制
级
燃空 给
料气 水
进 汽 量
制 系 统
单
元 机
锅炉
汽轮机、发电机
组
图13－1 单元机组协调控制系统的组成
入1
输出等于输 入1 T4
Δ ∫
输 出
＜
速率限制回路原理图
P0实际负荷指令
（b）
（a）
图13－6 正常工况下负荷指令处理原则性方案
二、异常工况下的负荷指令处理
当机组的主机、主要辅机或设备发生故障，影响 到机组的带负荷能力或危及机组的安全运行时，就 要对机组的实际负荷指令进行必要的处理，以防止 局部故障扩大到机组其他处，以保证机组能够继续 安全、稳定地运行。
三、机组负荷控制系统被控对象动态特性
单元机组
TD
汽轮机控制系统 μT
GNT(s)
+ PE
+
GPT(s)
BD
μB
锅炉控制系统
GNB(s) GPB(s)
+
pT +
图13－2 负荷被控对象方框图 GNT(s)——汽轮机调门开度μT对机组输出电功率PE的传递函数 GPT(s) ——汽轮机调门开度μT对主蒸汽压力pT 的传递函数 GNB(s) ——燃烧率μB对机组输出电功率PE的传递函数 GPB(s) ——燃烧率μB对主蒸汽压力pT的传递函数
变化率限制值
最小负荷Pmin A
最大负荷Pmax A
中调指令 ADS
电网频率 f
变化率限制值
输
MW/min
A
入
T 1 速率限制 回路
－ ＋
Δ
Δf
f0频率给定值 a
f(x)
＋
Δf
＋
0%
∑1
T2
Ps ＞
为了安全和稳态运行，幅度在3％负荷 死区±0.033HZ(±2r/min)
N
Y 0
－k
Y 输出＞输
T3
一、正常工况下负荷指令处理
在机组的设备及主要参数都正常的情况 下，机组通常接受的三个外部负荷指令为： 电网调度所的负荷分配指令ADS、值班员 手动指令（就地负荷指令）和电网调频所 需负荷指令。
正常工况下，负荷指令一般受到以下限制：
１．负荷指令变化速率限制 ２．运行人员所设定的最大、最小负荷限制
就地指令 A
1. 单元机组的动态特性
μT
μT
t
μB
μB
ΔμB
t
pT
pT
t
PE
PE
ΔμT t
t ΔpT
t
（a）
t
t
图13－3 单元机组被控对象动态特性
（b）
机前压力维持不变条件下，测的利用燃料调负荷
2. 负荷控制系统被控对象动态特性
• 对于锅炉侧，由于各控制系统的动态过程相对于 锅炉特性的迟延和惯性可忽略不计，因此可假设 它们配合协调，能及时跟随锅炉指令BD，接近理 想随动系统特性，故有μB=BD。
－
+
+
1/δn
μT GT(s)
+ n0
－ nT
BD
μB
锅炉控制系统
GNT(s) GPT(s) GNB(s) GPB(s)
+ PE
+
+
+
pT
图13－4 汽轮机采用功频电液控制系统时广义被控对象方框图 GT(s)——功频调节器；nT——汽轮机转速；n0——转速给定值；δn——转速不等率
_
TD BD
pT PE
AGC（Automatic Generation Control）
电网能量管理系统 Energy Manage System
(EMS)
远程终端单元 Remote Terminal Unit
RTU
电网 通信
RTU
DCS
∽
协调控制系统
Coordinate Control System （CCS）
AGC几种方案