[实用新型]保障送端电网安全稳定的火电机组功率预测控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电网安全控制领域和汽轮发电机组热力控制领域，尤其涉及到一种保障送端电网安全稳定的火电机组功率预测控制装置。

背景技术

送端电网内的汽轮发电机组的发电功率通过电网送向受端电网，如果送端电网与受端电网故障解列或孤网状态下负荷线路跳闸，汽轮发电机功率超过了负荷，就会引起电网频率和机组转速上升，如果电网功率不平衡程度较大，过高的转速就会危及汽轮机叶片的安全，导致切机，从而引发电网高频失稳。    

在电网高频状态下，汽轮发电机组超速保护（OPC）会动作，关闭蒸汽阀门快速降低机组出力，可以使电网频率快速返回到正常，以保障汽轮机安全。但是当OPC动作结束时，阀门的控制又转回到调速器的一次调频和功率控制，此时的调速器失去了正确的控制设定，仍然保持在解列前的、很大程度上超过孤网负荷水平的功率设定，使得机组又开始增加出力，电网又再次返回到高频状态，从而引起OPC再次动作。这一过程循环反复，导致电网频率和机组功率呈周期性的锯齿状大幅波动，最终导致孤网大面积失电。这种情况，在国内送端电网解列事故中多次出现。

    研究发现，在现行标准、规程和规范性文件所规定的技术条件下，火电机组调速系统的高频稳定裕度很低，解列时如果火电机组功率超过负荷功率的12%（即电网不平衡率）左右，孤网频率就不会稳定。尤其是大机小网构成的送端电网，电网安全稳定控制系统和高频切机自动装置难以将孤网不平衡率控制在12%以内，高频稳定不能够够得到保障，严重影响了送端电网和机组的安全稳定可靠运行。

    由于锅炉的能量调整过程慢于汽轮机的功率调整过程，而汽轮机的功率调整过程又慢于电网的机电暂态过程。在送端电网解列时，汽轮机的功率调整过程的迟缓，导致转速过高，引起汽轮机叶片安全问题；锅炉的能量调整过程的迟缓，导致主汽压力过高，造成安全门动作，容易导致机组切机。因此，加快汽轮机和锅炉的调整过程，是解决送端电网解列时高频稳定问题的关键。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题： 提供一种保障送端电网安全稳定的火电机组功率预测控制装置，以解决在送端电网解列时，汽轮机的功率调整过程的迟缓，导致转速过高，引起汽轮机叶片安全问题；锅炉的能量调整过程的迟缓，导致主汽压力过高，造成安全门动作，容易导致机组切机等问题。

本实用新型技术方案：

一种保障送端电网安全稳定的火电机组功率预测控制装置，它包括：

高频紧急状态及预测单元，根据输入信号判别电网是否处于高频紧急状态，在高频紧急状态时输出快速功率回降信号、功率控制目标、机组功率设定和功率变动率，与调速器预测控制单元和锅炉预测控制单元电连接；

调速器预测控制单元，在高频紧急状态下，根据高频紧急状态及预测单元发来的功率设定进行PID功率控制，在超速保护OPC动作信号发出期间，将积分输出状态重新调整为预测的功率设定，在快速功率回降信号发出期间，取消或降低调节指令限速环节的限制，将输出的高压阀门指令送入到调速机构的伺服器，与调速机构的伺服器电连接；

锅炉预测控制单元，在电网高频紧急状态下，根据高频紧急状态及预测单元发来的快速功率回降信号，自动地将模拟量控制系统MCS控制方式转换为锅炉跟随BF方式，根据功率变动率联切磨煤机，加快燃料供给过程的响应，在快速功率回降信号发出时，对电动释压阀PCV进行开闭控制，根据功率变动率信号对旁路BP进行控制，与锅炉及辅机电连接；

高频紧急状态及预测单元包括：

高频紧急状态判别模块，根据超速保护OPC动作信号、转速信号和机组脱网信号进行逻辑运算，判断系统是否处于高频紧急状态，与紧急状态展宽模块电连接；

紧急状态展宽模块，根据高频紧急状态判别模块送入的高频紧急状态信号，按设定的时间进行展宽，输出为快速回降功率信号，与功率变动率存储器、功率设定存储器和监控系统电连接；

发电机功率、频率与电压采集模块，对发电机端的功率、频率和电压进行采集，与功率、频率和电压因子修正模块电连接；

功率、频率和电压因子修正模块，根据电网负荷的频率及电压因子修正发电机功率，使OPC动作时测量的发电机功率，在总量上与负荷平衡，所属模块的输出一路经延时器后与功率变动率存储器电连接，一路直接与功率变动率存储器电连接，一路与功率设定存储器电连接；

功率变动率存储器，受快速回降功率信号FB的上升沿触发，计算解列时发电机功率与解列前发电机功率之比，写入存储器并保持；