孤网运行解决方案特色介绍

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。
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。
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。
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。
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
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。
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
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。
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
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。
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。
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
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
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
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
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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。
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。
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
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
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
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锅炉
汽轮机
G
15MW机组协调控制系统构成和实现的功能
负荷管理中心（LMCC）的主要功能：
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
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
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。
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。
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