齊磊

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摘 要 文章主要對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制模型工作效益進(jìn)行研究。本文綜合系統(tǒng)資料分析了電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型的構(gòu)建框架并在上述基礎(chǔ)上對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型功能板進(jìn)行探究。文章以孤立電網(wǎng)頻率動(dòng)態(tài)仿真為主，結(jié)合控制仿真模型對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型效益進(jìn)行分析，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本文對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型的完善具有一定的貢獻(xiàn)性作用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)爐 控制模型 全過(guò)程 動(dòng)態(tài)仿真

1 電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型的構(gòu)建

1.1 模型構(gòu)建原則

電力系統(tǒng)機(jī)爐控制全仿真動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建時(shí)需要對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)電暫、動(dòng)態(tài)進(jìn)行全面分析，要嚴(yán)格依照系統(tǒng)電力仿真控制原則形成對(duì)應(yīng)控制體系，其具體原則包括：

（1）動(dòng)態(tài)過(guò)程：機(jī)爐工作中對(duì)負(fù)荷變化存在不同的響應(yīng)，這種響應(yīng)可以造成機(jī)爐工作延遲和滯后，常規(guī)仿真中無(wú)法對(duì)該延遲和滯后進(jìn)行表現(xiàn)。因此，在進(jìn)行電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型構(gòu)建時(shí)人員要對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行考慮，要通過(guò)調(diào)配環(huán)節(jié)和汽機(jī)控制中心等對(duì)其暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，把握好相應(yīng)速度；

（2）常規(guī)設(shè)置：機(jī)爐仿真模型構(gòu)建時(shí)常從正常運(yùn)行狀態(tài)出發(fā)，由該狀態(tài)確定對(duì)應(yīng)仿真模型結(jié)構(gòu)。這種依照正常狀態(tài)設(shè)置仿真模型可以明顯提升系統(tǒng)設(shè)置的有效性、科學(xué)性和規(guī)范性，設(shè)置效益較為顯著。與此同時(shí)，該設(shè)置時(shí)還要對(duì)常規(guī)性能進(jìn)行把握，例如CCS控制時(shí)組態(tài)方式就需要從具體設(shè)備性能出發(fā)，與實(shí)際性能一致。

（3）接口設(shè)置：電力系統(tǒng)機(jī)爐控制全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)鍋爐及汽輪機(jī)接口進(jìn)行全面把握，要依照系統(tǒng)工作狀態(tài)及模型慣性等對(duì)系統(tǒng)特征進(jìn)行分析，由該系統(tǒng)性質(zhì)設(shè)定對(duì)應(yīng)接口，保證接口內(nèi)容與工作需求一致。

1.2 模型構(gòu)建內(nèi)容

本次電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型動(dòng)態(tài)仿真模型系統(tǒng)量主要包括：

（1）發(fā)電機(jī)電磁功率PE、AGC控制功率PAGC、機(jī)組設(shè)定功率PREF、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值ωREF、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值ω、主蒸汽壓力PT、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力P1、汽機(jī)主控的輸出信號(hào)TD、汽機(jī)主控的輸出信號(hào)BD。

（2）調(diào)差率R、機(jī)組負(fù)載指令ULD、主蒸汽壓力設(shè)定值PT0。

（3）汽機(jī)主控的輸入信號(hào)STC、鍋爐主控的輸入信號(hào)SBC。

該模型構(gòu)建時(shí)對(duì)系統(tǒng)信號(hào)、功率進(jìn)行了全面考慮，從比例、積分和微分三個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行了全面仿真構(gòu)建。尤其是在機(jī)組功率協(xié)調(diào)控制中，人員以CCS進(jìn)行功率設(shè)定，通過(guò)純轉(zhuǎn)速體系實(shí)現(xiàn)控制執(zhí)行，PID被旁路，一次調(diào)頻功能得到全面提升。

2 電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型分析

2.1 仿真模型功能分析

（1）單元控制：該部分通過(guò)CCS和汽輪機(jī)調(diào)速器一次調(diào)頻功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻控制，形成機(jī)爐需求指令。系統(tǒng)中輸入包括功率信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)等，輸出為ULD信號(hào)。

（2）機(jī)爐主控：汽輪機(jī)主要以TD信號(hào)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)該信號(hào)對(duì)機(jī)爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，形成對(duì)應(yīng)機(jī)組功率指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率輸出，而鍋爐主要以BD信號(hào)實(shí)現(xiàn)。兩者主控原理一致，基本控制效益與系統(tǒng)控制效益相同，都與CCS組態(tài)具有密切的關(guān)系。但上述兩種主控前者BF狀態(tài)下主要偏重于單元主控和功率偏差主控，TF狀態(tài)下主要偏重于汽壓主控，而后者恰恰相反。

（3）前饋控制：系統(tǒng)為了與實(shí)際工作狀態(tài)一致常需要設(shè)置對(duì)應(yīng)前饋環(huán)節(jié)，由該環(huán)節(jié)對(duì)狀態(tài)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，提升仿真中大慣性時(shí)間常數(shù)與機(jī)爐的一致性。電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型動(dòng)態(tài)仿真模型中的前饋控制主要采用機(jī)組負(fù)荷需求指令前饋，由該指令控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、燃料信號(hào)，從而提升CCS的控制效益和范圍。

（4）能量控制：系統(tǒng)在進(jìn)行能量控制的過(guò)程中主要通過(guò)能量平衡原理實(shí)現(xiàn)，由該原理構(gòu)建了對(duì)應(yīng)的直接能量控制體系。該控制結(jié)構(gòu)以機(jī)爐能量需求為核心，將機(jī)爐能量供求關(guān)系作為主體，形成了對(duì)應(yīng)的一體化能量協(xié)調(diào)機(jī)制，其控制信號(hào)為能量平衡指標(biāo)。

（5）功率控制：系統(tǒng)在功率控制過(guò)程中主要以機(jī)組能量為標(biāo)準(zhǔn)，由該能量構(gòu)建對(duì)應(yīng)功率信號(hào)，如PT0、P1、PT等。系統(tǒng)由比例、微分系統(tǒng)中的前饋結(jié)構(gòu)確定功率指標(biāo)，依照該部分內(nèi)容對(duì)功率進(jìn)行疊加，最終形成燃燒指令。

（6）協(xié)調(diào)控制：系統(tǒng)在進(jìn)行協(xié)調(diào)控制時(shí)主要通過(guò)以上幾方面控制內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，由上述內(nèi)容形成平衡體系，依照平衡結(jié)構(gòu)變化狀況發(fā)出協(xié)調(diào)指標(biāo)。該控制過(guò)程中要先依照系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)確定機(jī)爐組態(tài)方式，形成對(duì)應(yīng)組態(tài)體系。

2.2 仿真模型效果分析

本次系統(tǒng)仿真過(guò)程中主要使用陜西電網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)該電網(wǎng)對(duì)孤立網(wǎng)頻率問(wèn)題進(jìn)行全面分析。電力系統(tǒng)機(jī)爐控制全過(guò)程仿真模型中依照本區(qū)域電網(wǎng)數(shù)據(jù)形成了對(duì)應(yīng)機(jī)電暫態(tài)及中長(zhǎng)期和常規(guī)機(jī)電暫態(tài)仿真兩部分。

本次仿真故障環(huán)境為：電網(wǎng)送斷面4回330kW輸電線斷開(kāi)，電網(wǎng)30.0s時(shí)韓城機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，機(jī)組停止，陜西、甘肅、青海、寧夏電網(wǎng)解列。依照上述故障環(huán)境進(jìn)行仿真分析，系統(tǒng)解列功率缺額大約為200MW，其具體出力變化狀況見(jiàn)圖1。

在上述仿真過(guò)程中系統(tǒng)32s前機(jī)組仿真狀態(tài)基本沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)仿真狀態(tài)持續(xù)穩(wěn)定，而在該時(shí)間點(diǎn)后系統(tǒng)出現(xiàn)明顯仿真狀態(tài)轉(zhuǎn)變：32.45s系統(tǒng)開(kāi)始低周減載，負(fù)荷量逐漸減少，頻率在一段時(shí)間后變化為49.4Hz左右，出力狀況逐漸趨于穩(wěn)定，系統(tǒng)功率特性與頻率特性仿真效果非常顯著。

3 總結(jié)

隨著電力系統(tǒng)發(fā)展的不斷深入，我國(guó)電網(wǎng)電機(jī)建設(shè)已經(jīng)得到了本質(zhì)發(fā)展，電力系統(tǒng)機(jī)爐控制效益已經(jīng)得到了顯著提升。我國(guó)電網(wǎng)電機(jī)中多為火電機(jī)組，該機(jī)組對(duì)電網(wǎng)頻率較為敏感，在控制體系構(gòu)建過(guò)程中需要把握好電網(wǎng)頻率狀況。只有真正適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻需求，構(gòu)建電網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真，我國(guó)電力系統(tǒng)才能夠得到長(zhǎng)足進(jìn)步和發(fā)展。如何通過(guò)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真確定電力系統(tǒng)機(jī)爐控制效益已經(jīng)成為電力工作的重中之重。

參考文獻(xiàn)

[1]宋新立，王成山，仲悟之，湯涌，卓峻峰，吳國(guó)旸，蘇志達(dá).電力系統(tǒng)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真中的自動(dòng)發(fā)電控制模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，12：3439-3444.

[2]劉濤，葉小暉，吳國(guó)旸，蘇志達(dá)，仲悟之，宋新立，黃永寧. 適用于電力系統(tǒng)中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)仿真的風(fēng)電機(jī)組有功控制模型[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2014，05：1210-1215.

[3]吳國(guó)旸，宋新立，湯涌，仲悟之，劉濤，葉小暉.電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真中的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)建模[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，03：71-75.

[4]吳中芳.基于DSP的鍋爐控制系統(tǒng)的研究[D].太原科技大學(xué)，2013.

作者單位

集寧師范學(xué)院 內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市012000endprint

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摘 要 文章主要對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制模型工作效益進(jìn)行研究。本文綜合系統(tǒng)資料分析了電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型的構(gòu)建框架并在上述基礎(chǔ)上對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型功能板進(jìn)行探究。文章以孤立電網(wǎng)頻率動(dòng)態(tài)仿真為主，結(jié)合控制仿真模型對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型效益進(jìn)行分析，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本文對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型的完善具有一定的貢獻(xiàn)性作用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)爐 控制模型 全過(guò)程 動(dòng)態(tài)仿真

1 電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型的構(gòu)建

1.1 模型構(gòu)建原則

電力系統(tǒng)機(jī)爐控制全仿真動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建時(shí)需要對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)電暫、動(dòng)態(tài)進(jìn)行全面分析，要嚴(yán)格依照系統(tǒng)電力仿真控制原則形成對(duì)應(yīng)控制體系，其具體原則包括：

（1）動(dòng)態(tài)過(guò)程：機(jī)爐工作中對(duì)負(fù)荷變化存在不同的響應(yīng)，這種響應(yīng)可以造成機(jī)爐工作延遲和滯后，常規(guī)仿真中無(wú)法對(duì)該延遲和滯后進(jìn)行表現(xiàn)。因此，在進(jìn)行電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型構(gòu)建時(shí)人員要對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行考慮，要通過(guò)調(diào)配環(huán)節(jié)和汽機(jī)控制中心等對(duì)其暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，把握好相應(yīng)速度；

（2）常規(guī)設(shè)置：機(jī)爐仿真模型構(gòu)建時(shí)常從正常運(yùn)行狀態(tài)出發(fā)，由該狀態(tài)確定對(duì)應(yīng)仿真模型結(jié)構(gòu)。這種依照正常狀態(tài)設(shè)置仿真模型可以明顯提升系統(tǒng)設(shè)置的有效性、科學(xué)性和規(guī)范性，設(shè)置效益較為顯著。與此同時(shí)，該設(shè)置時(shí)還要對(duì)常規(guī)性能進(jìn)行把握，例如CCS控制時(shí)組態(tài)方式就需要從具體設(shè)備性能出發(fā)，與實(shí)際性能一致。

（3）接口設(shè)置：電力系統(tǒng)機(jī)爐控制全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)鍋爐及汽輪機(jī)接口進(jìn)行全面把握，要依照系統(tǒng)工作狀態(tài)及模型慣性等對(duì)系統(tǒng)特征進(jìn)行分析，由該系統(tǒng)性質(zhì)設(shè)定對(duì)應(yīng)接口，保證接口內(nèi)容與工作需求一致。

1.2 模型構(gòu)建內(nèi)容

本次電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型動(dòng)態(tài)仿真模型系統(tǒng)量主要包括：

（1）發(fā)電機(jī)電磁功率PE、AGC控制功率PAGC、機(jī)組設(shè)定功率PREF、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值ωREF、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值ω、主蒸汽壓力PT、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力P1、汽機(jī)主控的輸出信號(hào)TD、汽機(jī)主控的輸出信號(hào)BD。

（2）調(diào)差率R、機(jī)組負(fù)載指令ULD、主蒸汽壓力設(shè)定值PT0。

（3）汽機(jī)主控的輸入信號(hào)STC、鍋爐主控的輸入信號(hào)SBC。

該模型構(gòu)建時(shí)對(duì)系統(tǒng)信號(hào)、功率進(jìn)行了全面考慮，從比例、積分和微分三個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行了全面仿真構(gòu)建。尤其是在機(jī)組功率協(xié)調(diào)控制中，人員以CCS進(jìn)行功率設(shè)定，通過(guò)純轉(zhuǎn)速體系實(shí)現(xiàn)控制執(zhí)行，PID被旁路，一次調(diào)頻功能得到全面提升。

2 電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型分析

2.1 仿真模型功能分析

（1）單元控制：該部分通過(guò)CCS和汽輪機(jī)調(diào)速器一次調(diào)頻功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻控制，形成機(jī)爐需求指令。系統(tǒng)中輸入包括功率信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)等，輸出為ULD信號(hào)。

（2）機(jī)爐主控：汽輪機(jī)主要以TD信號(hào)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)該信號(hào)對(duì)機(jī)爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，形成對(duì)應(yīng)機(jī)組功率指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率輸出，而鍋爐主要以BD信號(hào)實(shí)現(xiàn)。兩者主控原理一致，基本控制效益與系統(tǒng)控制效益相同，都與CCS組態(tài)具有密切的關(guān)系。但上述兩種主控前者BF狀態(tài)下主要偏重于單元主控和功率偏差主控，TF狀態(tài)下主要偏重于汽壓主控，而后者恰恰相反。

（3）前饋控制：系統(tǒng)為了與實(shí)際工作狀態(tài)一致常需要設(shè)置對(duì)應(yīng)前饋環(huán)節(jié)，由該環(huán)節(jié)對(duì)狀態(tài)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，提升仿真中大慣性時(shí)間常數(shù)與機(jī)爐的一致性。電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型動(dòng)態(tài)仿真模型中的前饋控制主要采用機(jī)組負(fù)荷需求指令前饋，由該指令控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、燃料信號(hào)，從而提升CCS的控制效益和范圍。

（4）能量控制：系統(tǒng)在進(jìn)行能量控制的過(guò)程中主要通過(guò)能量平衡原理實(shí)現(xiàn)，由該原理構(gòu)建了對(duì)應(yīng)的直接能量控制體系。該控制結(jié)構(gòu)以機(jī)爐能量需求為核心，將機(jī)爐能量供求關(guān)系作為主體，形成了對(duì)應(yīng)的一體化能量協(xié)調(diào)機(jī)制，其控制信號(hào)為能量平衡指標(biāo)。

（5）功率控制：系統(tǒng)在功率控制過(guò)程中主要以機(jī)組能量為標(biāo)準(zhǔn)，由該能量構(gòu)建對(duì)應(yīng)功率信號(hào)，如PT0、P1、PT等。系統(tǒng)由比例、微分系統(tǒng)中的前饋結(jié)構(gòu)確定功率指標(biāo)，依照該部分內(nèi)容對(duì)功率進(jìn)行疊加，最終形成燃燒指令。

（6）協(xié)調(diào)控制：系統(tǒng)在進(jìn)行協(xié)調(diào)控制時(shí)主要通過(guò)以上幾方面控制內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，由上述內(nèi)容形成平衡體系，依照平衡結(jié)構(gòu)變化狀況發(fā)出協(xié)調(diào)指標(biāo)。該控制過(guò)程中要先依照系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)確定機(jī)爐組態(tài)方式，形成對(duì)應(yīng)組態(tài)體系。

2.2 仿真模型效果分析

本次系統(tǒng)仿真過(guò)程中主要使用陜西電網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)該電網(wǎng)對(duì)孤立網(wǎng)頻率問(wèn)題進(jìn)行全面分析。電力系統(tǒng)機(jī)爐控制全過(guò)程仿真模型中依照本區(qū)域電網(wǎng)數(shù)據(jù)形成了對(duì)應(yīng)機(jī)電暫態(tài)及中長(zhǎng)期和常規(guī)機(jī)電暫態(tài)仿真兩部分。

本次仿真故障環(huán)境為：電網(wǎng)送斷面4回330kW輸電線斷開(kāi)，電網(wǎng)30.0s時(shí)韓城機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，機(jī)組停止，陜西、甘肅、青海、寧夏電網(wǎng)解列。依照上述故障環(huán)境進(jìn)行仿真分析，系統(tǒng)解列功率缺額大約為200MW，其具體出力變化狀況見(jiàn)圖1。

在上述仿真過(guò)程中系統(tǒng)32s前機(jī)組仿真狀態(tài)基本沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)仿真狀態(tài)持續(xù)穩(wěn)定，而在該時(shí)間點(diǎn)后系統(tǒng)出現(xiàn)明顯仿真狀態(tài)轉(zhuǎn)變：32.45s系統(tǒng)開(kāi)始低周減載，負(fù)荷量逐漸減少，頻率在一段時(shí)間后變化為49.4Hz左右，出力狀況逐漸趨于穩(wěn)定，系統(tǒng)功率特性與頻率特性仿真效果非常顯著。

3 總結(jié)

隨著電力系統(tǒng)發(fā)展的不斷深入，我國(guó)電網(wǎng)電機(jī)建設(shè)已經(jīng)得到了本質(zhì)發(fā)展，電力系統(tǒng)機(jī)爐控制效益已經(jīng)得到了顯著提升。我國(guó)電網(wǎng)電機(jī)中多為火電機(jī)組，該機(jī)組對(duì)電網(wǎng)頻率較為敏感，在控制體系構(gòu)建過(guò)程中需要把握好電網(wǎng)頻率狀況。只有真正適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻需求，構(gòu)建電網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真，我國(guó)電力系統(tǒng)才能夠得到長(zhǎng)足進(jìn)步和發(fā)展。如何通過(guò)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真確定電力系統(tǒng)機(jī)爐控制效益已經(jīng)成為電力工作的重中之重。

參考文獻(xiàn)

[1]宋新立，王成山，仲悟之，湯涌，卓峻峰，吳國(guó)旸，蘇志達(dá).電力系統(tǒng)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真中的自動(dòng)發(fā)電控制模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，12：3439-3444.

[2]劉濤，葉小暉，吳國(guó)旸，蘇志達(dá)，仲悟之，宋新立，黃永寧. 適用于電力系統(tǒng)中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)仿真的風(fēng)電機(jī)組有功控制模型[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2014，05：1210-1215.

[3]吳國(guó)旸，宋新立，湯涌，仲悟之，劉濤，葉小暉.電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真中的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)建模[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，03：71-75.

[4]吳中芳.基于DSP的鍋爐控制系統(tǒng)的研究[D].太原科技大學(xué)，2013.

作者單位

集寧師范學(xué)院 內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市012000endprint

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摘 要 文章主要對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制模型工作效益進(jìn)行研究。本文綜合系統(tǒng)資料分析了電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型的構(gòu)建框架并在上述基礎(chǔ)上對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型功能板進(jìn)行探究。文章以孤立電網(wǎng)頻率動(dòng)態(tài)仿真為主，結(jié)合控制仿真模型對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型效益進(jìn)行分析，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本文對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型的完善具有一定的貢獻(xiàn)性作用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)爐 控制模型 全過(guò)程 動(dòng)態(tài)仿真

1 電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型的構(gòu)建

1.1 模型構(gòu)建原則

電力系統(tǒng)機(jī)爐控制全仿真動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建時(shí)需要對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)電暫、動(dòng)態(tài)進(jìn)行全面分析，要嚴(yán)格依照系統(tǒng)電力仿真控制原則形成對(duì)應(yīng)控制體系，其具體原則包括：

（1）動(dòng)態(tài)過(guò)程：機(jī)爐工作中對(duì)負(fù)荷變化存在不同的響應(yīng)，這種響應(yīng)可以造成機(jī)爐工作延遲和滯后，常規(guī)仿真中無(wú)法對(duì)該延遲和滯后進(jìn)行表現(xiàn)。因此，在進(jìn)行電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型構(gòu)建時(shí)人員要對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行考慮，要通過(guò)調(diào)配環(huán)節(jié)和汽機(jī)控制中心等對(duì)其暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，把握好相應(yīng)速度；

（2）常規(guī)設(shè)置：機(jī)爐仿真模型構(gòu)建時(shí)常從正常運(yùn)行狀態(tài)出發(fā)，由該狀態(tài)確定對(duì)應(yīng)仿真模型結(jié)構(gòu)。這種依照正常狀態(tài)設(shè)置仿真模型可以明顯提升系統(tǒng)設(shè)置的有效性、科學(xué)性和規(guī)范性，設(shè)置效益較為顯著。與此同時(shí)，該設(shè)置時(shí)還要對(duì)常規(guī)性能進(jìn)行把握，例如CCS控制時(shí)組態(tài)方式就需要從具體設(shè)備性能出發(fā)，與實(shí)際性能一致。

（3）接口設(shè)置：電力系統(tǒng)機(jī)爐控制全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)鍋爐及汽輪機(jī)接口進(jìn)行全面把握，要依照系統(tǒng)工作狀態(tài)及模型慣性等對(duì)系統(tǒng)特征進(jìn)行分析，由該系統(tǒng)性質(zhì)設(shè)定對(duì)應(yīng)接口，保證接口內(nèi)容與工作需求一致。

1.2 模型構(gòu)建內(nèi)容

本次電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型動(dòng)態(tài)仿真模型系統(tǒng)量主要包括：

（1）發(fā)電機(jī)電磁功率PE、AGC控制功率PAGC、機(jī)組設(shè)定功率PREF、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值ωREF、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值ω、主蒸汽壓力PT、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力P1、汽機(jī)主控的輸出信號(hào)TD、汽機(jī)主控的輸出信號(hào)BD。

（2）調(diào)差率R、機(jī)組負(fù)載指令ULD、主蒸汽壓力設(shè)定值PT0。

（3）汽機(jī)主控的輸入信號(hào)STC、鍋爐主控的輸入信號(hào)SBC。

該模型構(gòu)建時(shí)對(duì)系統(tǒng)信號(hào)、功率進(jìn)行了全面考慮，從比例、積分和微分三個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行了全面仿真構(gòu)建。尤其是在機(jī)組功率協(xié)調(diào)控制中，人員以CCS進(jìn)行功率設(shè)定，通過(guò)純轉(zhuǎn)速體系實(shí)現(xiàn)控制執(zhí)行，PID被旁路，一次調(diào)頻功能得到全面提升。

2 電力系統(tǒng)機(jī)爐仿真模型分析

2.1 仿真模型功能分析

（1）單元控制：該部分通過(guò)CCS和汽輪機(jī)調(diào)速器一次調(diào)頻功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻控制，形成機(jī)爐需求指令。系統(tǒng)中輸入包括功率信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)等，輸出為ULD信號(hào)。

（2）機(jī)爐主控：汽輪機(jī)主要以TD信號(hào)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)該信號(hào)對(duì)機(jī)爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，形成對(duì)應(yīng)機(jī)組功率指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率輸出，而鍋爐主要以BD信號(hào)實(shí)現(xiàn)。兩者主控原理一致，基本控制效益與系統(tǒng)控制效益相同，都與CCS組態(tài)具有密切的關(guān)系。但上述兩種主控前者BF狀態(tài)下主要偏重于單元主控和功率偏差主控，TF狀態(tài)下主要偏重于汽壓主控，而后者恰恰相反。

（3）前饋控制：系統(tǒng)為了與實(shí)際工作狀態(tài)一致常需要設(shè)置對(duì)應(yīng)前饋環(huán)節(jié)，由該環(huán)節(jié)對(duì)狀態(tài)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，提升仿真中大慣性時(shí)間常數(shù)與機(jī)爐的一致性。電力系統(tǒng)機(jī)爐控制模型動(dòng)態(tài)仿真模型中的前饋控制主要采用機(jī)組負(fù)荷需求指令前饋，由該指令控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、燃料信號(hào)，從而提升CCS的控制效益和范圍。

（4）能量控制：系統(tǒng)在進(jìn)行能量控制的過(guò)程中主要通過(guò)能量平衡原理實(shí)現(xiàn)，由該原理構(gòu)建了對(duì)應(yīng)的直接能量控制體系。該控制結(jié)構(gòu)以機(jī)爐能量需求為核心，將機(jī)爐能量供求關(guān)系作為主體，形成了對(duì)應(yīng)的一體化能量協(xié)調(diào)機(jī)制，其控制信號(hào)為能量平衡指標(biāo)。

（5）功率控制：系統(tǒng)在功率控制過(guò)程中主要以機(jī)組能量為標(biāo)準(zhǔn)，由該能量構(gòu)建對(duì)應(yīng)功率信號(hào)，如PT0、P1、PT等。系統(tǒng)由比例、微分系統(tǒng)中的前饋結(jié)構(gòu)確定功率指標(biāo)，依照該部分內(nèi)容對(duì)功率進(jìn)行疊加，最終形成燃燒指令。

（6）協(xié)調(diào)控制：系統(tǒng)在進(jìn)行協(xié)調(diào)控制時(shí)主要通過(guò)以上幾方面控制內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，由上述內(nèi)容形成平衡體系，依照平衡結(jié)構(gòu)變化狀況發(fā)出協(xié)調(diào)指標(biāo)。該控制過(guò)程中要先依照系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)確定機(jī)爐組態(tài)方式，形成對(duì)應(yīng)組態(tài)體系。

2.2 仿真模型效果分析

本次系統(tǒng)仿真過(guò)程中主要使用陜西電網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)該電網(wǎng)對(duì)孤立網(wǎng)頻率問(wèn)題進(jìn)行全面分析。電力系統(tǒng)機(jī)爐控制全過(guò)程仿真模型中依照本區(qū)域電網(wǎng)數(shù)據(jù)形成了對(duì)應(yīng)機(jī)電暫態(tài)及中長(zhǎng)期和常規(guī)機(jī)電暫態(tài)仿真兩部分。

本次仿真故障環(huán)境為：電網(wǎng)送斷面4回330kW輸電線斷開(kāi)，電網(wǎng)30.0s時(shí)韓城機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，機(jī)組停止，陜西、甘肅、青海、寧夏電網(wǎng)解列。依照上述故障環(huán)境進(jìn)行仿真分析，系統(tǒng)解列功率缺額大約為200MW，其具體出力變化狀況見(jiàn)圖1。

在上述仿真過(guò)程中系統(tǒng)32s前機(jī)組仿真狀態(tài)基本沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)仿真狀態(tài)持續(xù)穩(wěn)定，而在該時(shí)間點(diǎn)后系統(tǒng)出現(xiàn)明顯仿真狀態(tài)轉(zhuǎn)變：32.45s系統(tǒng)開(kāi)始低周減載，負(fù)荷量逐漸減少，頻率在一段時(shí)間后變化為49.4Hz左右，出力狀況逐漸趨于穩(wěn)定，系統(tǒng)功率特性與頻率特性仿真效果非常顯著。

3 總結(jié)

隨著電力系統(tǒng)發(fā)展的不斷深入，我國(guó)電網(wǎng)電機(jī)建設(shè)已經(jīng)得到了本質(zhì)發(fā)展，電力系統(tǒng)機(jī)爐控制效益已經(jīng)得到了顯著提升。我國(guó)電網(wǎng)電機(jī)中多為火電機(jī)組，該機(jī)組對(duì)電網(wǎng)頻率較為敏感，在控制體系構(gòu)建過(guò)程中需要把握好電網(wǎng)頻率狀況。只有真正適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻需求，構(gòu)建電網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真，我國(guó)電力系統(tǒng)才能夠得到長(zhǎng)足進(jìn)步和發(fā)展。如何通過(guò)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真確定電力系統(tǒng)機(jī)爐控制效益已經(jīng)成為電力工作的重中之重。

參考文獻(xiàn)

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