孤网运行解决方案特色介绍

实时数据库的建立为DCS系统（或运行人员）对稳态 运行条件下的机组负荷合理分配提供了可靠的依据。 实时数据库还可以提供日负荷变化趋势曲线、周负荷
4、在LMCC的历史站（服务器）中建立“实时数据库”。
变化趋势曲线、月负荷变化趋势曲线；以及负荷按照小时
变化的趋势曲线。这些曲线运行人员可以随时调用。
并为“实时数据库”今后的优化奠定了基础。
孤立运行的小网，称为孤网，孤网可分为下列几种情况: 【1】如果网中有几台机组并列运行，单机与电网容量之
比超过8％，称为小网。
【2】如果网中只有一台机组供电，称为单机带负荷。在
印尼梭罗RUM公司热电站工程项目中，建设规模为 2 台
130t/h次高温次高压循环流化床锅炉（一用一备），配 套1台15MW背压式汽轮发电机组。所以是比较典型的 “单机带负荷”情况。
超过30r/min时，DEH系统应当自动退出背压控
制或负荷控制方式；迅速实现频率控制方式。
孤网运行时 DEH
应用中的典型案例
杭州和利时自动化有限公司
专家组
陶之未
高级工程师
旁路系统简单说明
和利时DEH系统配置简介
和利时DEH系统配置简单说明
控制策略原理图
印尼拉法基水泥厂自备电 站孤网运行技术方案总结
1、建立负荷管理控制中心（LMCC），负责稳态运行条
件下的负荷实时采集、计算和分析（特别是孤网中大用户
用电量的实时采集）；并且储存在“实时数据库”中，作
为日负荷或者班负荷分配和修正的依据。
2、负荷管理控制中心（LMCC）还必须从发电厂的实际
情况出发；总结国内孤网运行的发电厂曾经遇到过的各种
重大事故的经验教训，并设置各种事故或者障碍发生时的
汽机跟随方式（TF）：锅炉响应外界负荷需求；汽机保证主汽压力的稳定
锅炉
汽轮机
G
锅炉跟随方式（BF）：汽机响应外界负荷需求；锅炉保证主汽压力的稳定
锅炉
汽轮机
G
15MW机组协调控制系统构成和要功能：
1、负荷设定器管理：实现AGC运行方式和LOCAL（本地）方式无扰切换和设定 2、负荷指令限制管理：包括负荷高低限制、变化速率限制、负荷增减闭锁
9、修改汽轮机甩负荷试验步骤 机组在3000r/min空负荷运行时，设法投 入DEH的一次调频功能，观察机组转速是否稳定。 在试验前设法屏蔽掉送到DEH系统的油开关状态 信号，避免其在甩负荷试验时发生变化。利用加 速度大OPC功能限制机组超调量。 10、对传统的DEH系统软硬件进行改造修正 增加高精度测速模块；重新设计专用的冗余 配置的伺服模块；配置专用的一次调频模块；专 门设计软件调频回路（包括一次调频回路和二次 调频回路）；通过CAN通讯实现快速一次调频功 能。
3、设置主汽压力设定器，实现定压或滑压运行运行方式的切换和变化速率限制
单元主控（UNIT MASTER）的主要功能：
1、运行方式的选择：协调控制（COR）方式；汽机跟随（TF）方式； 锅炉跟随（BF） 方式；手动控制（BASE）方式。 2、辅机故障减负荷 3、机组快速甩负荷 （RUN BACK） （FCB）
【3】甩负荷以后带厂用电运行，通常称为小岛运行工况，
是单机带负荷运行的一个特例。
1、孤网运行最突出的特点，是由负荷控制转变为频率控 制，要求调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定 性和动态响应特性，以保证在用户负荷变化的情况下自动 保持电网频率的稳定。这就是通常所说的一次调频功能。 2、运行人员关注的问题不再是负荷调整，而是调整孤网 频率在额定频率范围内。调整通过操作调速系统的给定机 构来完成，称为二次调频。由于孤网容量较小，其中旋转 惯量储存的动能和锅炉群所具备的热力势能均较小，因此 要求机组的调速系统具有更高的灵敏度，更小的迟缓率和 更快的动态响应。 3、频率要求：50Hz±0.2Hz，对于小容量系统可放宽 到±0.5Hz 。实际供电频率与额定值的偏差反映了功率 －负荷的平衡情况。当发电功率大于用电负荷时，随着旋 转机械转速升高，供电频率也会增加。反之亦然。
4、机组迫升负荷指令控制回路 （RUN UP） 5、机组迫降负荷指令控制回路 （RUN DOUN） 6、机组负荷增闭锁 （BLOCK INCRASE）
7、机组负荷减闭锁
（BLOCK DECRASE）
和利时孤网运行 解决方案特色之三 --LMCC
杭州和利时自动化有限公司 专家组 陶之未 高级工程师
和利时孤网运行解决方案特色之一--LMCC
和利时公司孤 网运行解决方 案的特色简介
杭州和利时自动化有限公司 专家组 陶之未 高级工程师
内容提要
1、和利时公司制订的孤网运行解决方案基本思路 2、和利时孤网运行解决方案特色之一— DEH 3、和利时孤网运行解决方案特色之二— CCS 4、和利时孤网运行解决方案特色之三— LMCC
什么叫孤网？-孤网概念简单说明
7、专用的测速模件：采用了先进的等精度测量法： 同时测量脉冲个数及其持续时间；并且采用了三 重冗余技术；测速模件在测量转速的同时，还能
判断机组转速是否超过预定的危险数值。测量精
度高于0.01%。
合理化建议：和利时公司针对本项目建议-在孤网情况下，背压机组的汽轮机调节系统
应以保证供电频率稳定为前提条件；当转速偏差
应急预案，确保整个项目孤网频率的稳定和功率平稳调度；
确保发电厂3 炉3 机及所有重要辅机的安全运行。
和利时孤网运行解决方案特色之一--LMCC
3、负荷管理控制中心（LMCC）根据各台机组的热效率
和主辅机状况确定当天哪台机组锅炉带基本负荷；哪台机
组带变动负荷；带变动负荷的机组还需要确定负荷调节范
围和裕量。并且确定哪台机组负责实现二次调频功能。
协调控制系统（CCS）原理性框图
中调负荷调节指令
AGC CCS
P1: 汽轮机第 一级压力 锅炉主控单元 Pts: 汽轮机 机前压力设定 值
CCS系统的任务：在各 种运行方式下，确保满 足外界负荷的需要；同 时确保机前压力的稳定
汽机主控单元 汽轮机DEH
130t/h CFB锅炉
Pt: 汽轮机机 前压力测量值
和利时公司孤网运行
和利时孤网运行
解决方案基本说明
--CCS
专家组
解决方案特色之二
杭州和利时自动化有限公司
陶之未
高级工程师
和利时孤网运行解决方案特色之二--CCS
1、孤网运行条件下，为了保证孤网频率稳定在50HZ， 就必须保证孤网内，所有汽轮发电机组发出的总有功功率
始终等于外界负载消耗的总功率。
2、汽轮机只要调速汽门快速打开就能及时响应外界负荷 的变化，从而维持孤网总的功率的平衡和孤网频率的稳定。 3、但是燃煤锅炉对外界负荷变化的响应速度大大缓于汽 轮机，这是因为：锅炉发现外界负荷变化时，需要加煤加 凤（或减煤减凤）；燃料进入炉膛需要着火燃烧，释放热 量使得锅炉水冷壁中的水变成饱和蒸汽；再经过过热器加 温变成过热蒸汽，送到汽轮机作功才能发电。这个漫长的 响应过程大概滞后于汽轮机好几分钟，所以必须协调控制。 4、协调控制系统（CCS）设计了一个“超驰信号”来加 快锅炉对负载变化的响应；并协调锅炉与汽轮机运行状态。
总结：和利时孤网运行解决方案特色之一--DEH 5、而软件一次调频 是在转速反馈的作用下，随 机组的转速偏差自动调节，使机组的功率与负载 相匹配；实现无差调节。在机组的转速偏差超出 死区范围后缓慢变化时，硬件的转速微分输出值 近似于0，这时只有软件一次调频在起作用。 6、孤网运行条件下，和利时孤网机组设计方案中， 超速保护 OPC(Over Speed Control，OPC)动 作条件与普通并网机组的条件不同，在孤网机组 带负载后，发电机未解列的情况下，OPC 动作的 动作值是以加速度为判断依据，而不是以汽轮发 电机组转速的103%为判断依据。
6、修改汽轮机的超速限制 因103％超速限制功能易引发系统振荡，最 终造成全网停电建议取消。利用加速度动作OPC 电磁阀来抑制甩负荷飞升转速。 7、测定汽轮机的静态特性 调节系统不等率对一次调频的大小及系统的 稳定性起作重要作用。通过带负荷试验测量出每 套DEH调节系统实际的静态特性曲线。 8、测定DEH系统信号延迟时间 DEH的信号延迟时间大小对系统的稳定性起 作重要作用。试验测量出DEH系统输入信号与输 出信号间的延迟时间。
总结：和利时孤网运行解决方案特色之一--DEH 1、和利时公司针对孤网运行工况，采用带负载前 的转速控制模式和带负载后的阀位控制模式。同时 采用硬件和软件结合的一次调频方案来满足孤网运 行条件下大负载变化时，对机组频率的调整。保证 系统的调速不等率5%。
2、硬件一次调频 是采用和利时公司FM165 一次 调频模块实现。FM165 模块采集三块FM163 系 列模块的模拟量转速偏差信号，经比较后将高选值 作为实际转速偏差信号，对其进行微分再叠加到动 态数模转速偏差信号上，经过放大后再将动态补偿 信号输出到FM146伺服模块的LVDT直流电压输 入端，从而实现DEH系统的调频调速功能。
而：保证机组的正常运行；保证频率稳定在规定的允许范围以内； （2）在机组的负载变化较大时，会影响主汽压力，和利时公司的 DCS系统负责确保锅炉的平稳安全运行。 （3）在特大负载启动或机组甩负荷时，和利时公司DCS协调控制 系统（CCS）负责确保机组的安全运行和孤网的频率稳定。
和利时孤网运行
解决方案特色之一 --DEH
15MW 汽轮机
超驰信号
P1*(Pts/Pt)
15MW机组DCS系统协调控制技术
MACS系统可以方便地实现自动发电控制(AGC)功能:
1)机组响应中调的负荷需求指令，准确地完成中调下达的电负荷控制指标； 2)更好地完成电厂的一次调频，及参与电网的二次调频; 3)实现电厂各台机组间发电量的经济分配
MACS系统可以方便地实现机炉协调控制(CCS)功能:
目标： 确保机组及时响应外界负荷需要；确保主汽压力的稳定。 方式： 负荷指令同时送到锅炉控制系统和汽机控制系统；能量平衡信号 作为重要的前馈信号送入锅炉控制系统加快锅炉的响应。
重要的前馈信号：P1/PT*PTS
锅炉
汽轮机
G
15MW机组DCS系统协调控制技术
总结：和利时孤网运行解决方案特色之一--DEH 3、软件一次调频 是设置 2 转的调频死区，依据 机组的转速偏差计算出一次调频修正阀位，叠加 在系统的给定阀位上作为最终的输出阀位，来调 整机组的进汽流量，使之与机组负载相匹配。 4、硬件一次调频与软件一次调频在作用上并不是 冗余模式。在机组负载出现大幅度变化时，会导 致机组转速突变，转速微分值在负载变化的瞬间 便会出现一个较大的变化量，FM165模块就会依 据该变化量产生一个较大的输出，叠加在LVDT 的直流电压输入端，直接修正机组阀位，不经过 主控的运算，缩短了动作时间。
和利时公司孤网运行解决方案基本思路
1、孤网运行时发电机组的主要矛盾： 孤网运行时，由于负载的大范围变化（突然增加或突然减 少），发电机组来不及响应，会导致孤网出现很大的频率波动。 2、孤网运行机组的主要任务： （1）对于负载大范围变化的孤网运行机组，和利时公司通过对传
统的DEH系统的改造，使得汽轮机调速汽门实现了加速响应，从
杭州和利时自动化有限公司 专家组 陶之未 高级工程师
1、缩短DEH系统信号延迟时间 缩短DEH控制系统的信号延迟时间，可改善 一次调频动态响应。将DEH控制系统一次调频转 速反馈回路算法独立出来，组成一个快速调节任 务计算模块。或通过将测速模件输出的转速信号 直接送到伺服模件，实现快速硬件转速反馈作用， 2、增加DEH系统转速微分修正 在一次调频系统中加入适当的转速微分调节 作用，可明显改善动态响应。将测速模件输出的 转速微分信号直接连接到伺服模件，实现硬件转 速微分调节作用。
3、减小汽轮机油动机时间常数 减小油动机时间常数可改善动态响应。可通 过适当增大伺服控制系统的开环放大倍数来减小 油动机时间。由于常见的为积分型油动机，建议 采用比例调节式伺服控制器，这样可有效减小油 动机时间常数。 4、缩小DEH系统一次调频死区 过大的一次调频死区会降低频率的稳定性。 建议将一次调频死区设为±2r/min。 5、取消DEH系统一次调频限幅 为避免机组超速，取消关调节阀方向的任何 限制。而在加负荷方向上可设置适当的限制。