王樂柱，信延龍，勾存才

（華能沾化熱電有限公司，山東濱州256800）

火電機組實時負(fù)荷跟蹤裝置的應(yīng)用與優(yōu)化

王樂柱，信延龍，勾存才

（華能沾化熱電有限公司，山東濱州256800）

小火電機組因設(shè)備老化、自動化程度低等原因，致其投入AGC困難。其負(fù)荷調(diào)整方式主要依靠人工手動調(diào)整，導(dǎo)致負(fù)荷跟蹤頻繁越限，無法滿足考核要求。實時負(fù)荷跟蹤裝置的出現(xiàn)為解決這一問題提供了一個很好的解決方案，既能使機組負(fù)荷緊跟中調(diào)指令不越限，又不局限于AGC嚴(yán)格的指標(biāo)限制。

負(fù)荷跟蹤；越限考核；計劃出力；協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

0 引言

根據(jù)山東電網(wǎng)規(guī)定，100 MW及以上容量的機組必須具備AGC功能并滿足山東電網(wǎng)自動發(fā)電控制技術(shù)要求，發(fā)電廠應(yīng)積極進(jìn)行機組技術(shù)改造，擴(kuò)大機組的AGC出力調(diào)整范圍，提高機組的AGC升降負(fù)荷速率，以適應(yīng)電網(wǎng)運行的需要。但部分小型機組特別是200MW容量以下機組，因其設(shè)備老化、自動化程度低等原因，導(dǎo)致這部分機組投入AGC功能困難［1-2］。從而給這部分小型機組的運行人員的負(fù)荷調(diào)節(jié)工作帶來了較大負(fù)擔(dān)，并且人工調(diào)節(jié)負(fù)荷總是滯后于電網(wǎng)調(diào)度指令，最終導(dǎo)致負(fù)荷跟蹤頻繁越限［3］，使電廠經(jīng)常陷入越限考核的困境。實時負(fù)荷跟蹤裝置給出了一種使電廠脫離出上述困境的解決方案，該裝置不僅使機組緊跟中調(diào)指令不越限，而且也不局限于AGC嚴(yán)格的指標(biāo)限制。以165 MW容量機組為例介紹實時負(fù)荷跟蹤裝置功能應(yīng)用及其優(yōu)化措施。

1 實時負(fù)荷跟蹤裝置工作原理

實時負(fù)荷跟蹤裝置采用專為實時優(yōu)化調(diào)度設(shè)計開發(fā)的實時調(diào)度控制器（RGC）作為核心。實時負(fù)荷跟蹤裝置的工作原理為：首先從電力調(diào)度中心通過WEB發(fā)布的滾動負(fù)荷指令中，獲取到每臺機組的實時調(diào)度值和下一時刻預(yù)測調(diào)度值；然后將兩個4～20 mA信號以硬接線方式送至各機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS），從而替代人工輸入負(fù)荷曲線，提高了負(fù)荷跟蹤精度，杜絕了人為操作誤差。系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 實時負(fù)荷跟蹤裝置工作原理

實時負(fù)荷跟蹤裝置主要由滾動負(fù)荷指令獲取、負(fù)荷指令可靠性分析、負(fù)荷指令RGC 4～20 mA信號輸出3部分組成。1）滾動負(fù)荷指令獲取，采用WEB客戶端軟件實時從WEB服務(wù)器獲取各個機組滾動負(fù)荷指令及其他網(wǎng)上相關(guān)信息，接入到RGC實時調(diào)度控制器中；如果無法獲得指令，則輸出報警信號至DCS系統(tǒng)切除RGC功能，同時下發(fā)指令輸出默認(rèn)值。2）負(fù)荷指令可靠性分析，實時調(diào)度控制器接收到負(fù)荷指令后，進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性、通信狀態(tài)等可靠性分析和優(yōu)化處理，并將通過可靠性分析的指令發(fā)送至模擬量輸出（AO）模塊；如不能通過可靠性分析，則通過開關(guān)量輸出（DO）模塊報警，通知DCS系統(tǒng)切除RGC功能，切換到異常處理模式。3）負(fù)荷指令RGC 4～20 mA信號輸出，采用帶隔離功能的模擬量輸出模塊接收控制器的指令，并輸出兩路4～20 mA信號至每臺機組DCS系統(tǒng)；DO輸出模塊通過一個常閉接點的繼電器檢測系統(tǒng)電源是否故障，模擬量輸出信號精度達(dá)到0.05%。

另外，WEB服務(wù)器上裝有滾動負(fù)荷數(shù)據(jù)獲取軟件和DCS上位軟件，負(fù)責(zé)機組滾動負(fù)荷指令獲取和實時調(diào)度控制器組態(tài)，WEB服務(wù)器故障直接影響到機組滾動負(fù)荷指令獲取，系統(tǒng)將發(fā)出報警信號通知DCS系統(tǒng)切除RGC功能，切換到異常處理模式。

2 RGC實時負(fù)荷跟蹤裝置可靠性設(shè)計

實時負(fù)荷跟蹤裝置具備完善的可靠性分析模型，可以安全可靠地應(yīng)用在機組負(fù)荷實時控制中，并且在負(fù)荷指令獲取、負(fù)荷指令準(zhǔn)確性、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中斷、控制單元故障、系統(tǒng)失電等系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)都設(shè)計有可靠性分析模型，從而保障裝置可靠安全運行［4］。主要的可靠性判斷原則如下，可靠性判斷模型如圖2所示。

圖2 可靠性判斷模型

1）若WEB服務(wù)器停運，則RGC系統(tǒng)報警，報警信號立即送入DCS系統(tǒng)；

2）若無法獲取到實時目標(biāo)值，則RGC系統(tǒng)報警，報警信號立即送入DCS系統(tǒng)并保持上個時段的目標(biāo)值進(jìn)行下發(fā)；

3）確保實時目標(biāo)值的正確性，若超過發(fā)電機的最大和最小出力值，則RGC系統(tǒng)報警，報警信號立即送入DCS系統(tǒng)并保持上個時段的目標(biāo)值下發(fā)；

4）將當(dāng)前獲取的目標(biāo)值和上個時段的目標(biāo)值進(jìn)行比較，若超過發(fā)電機的爬坡率，則RGC系統(tǒng)報警，報警信號立即送入DCS系統(tǒng)并保持上個時段的目標(biāo)值下發(fā)；

5）若網(wǎng)絡(luò)通信中斷，則RGC系統(tǒng)報警，報警信號立即送入DCS系統(tǒng)并保持上個時段的目標(biāo)值下發(fā)；

6）若系統(tǒng)失電報警，則RGC系統(tǒng)報警，報警信號立即送入DCS系統(tǒng)。

3 RGC實時負(fù)荷跟蹤裝置現(xiàn)場應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計

RGC實時負(fù)荷跟蹤裝置具備系統(tǒng)學(xué)習(xí)功能和參數(shù)優(yōu)化設(shè)置，經(jīng)過長時間的現(xiàn)場應(yīng)用，分析提出了現(xiàn)場運行中存在的主要問題及其優(yōu)化措施。

1）系統(tǒng)故障報警輸出取自DO繼電器常開點，當(dāng)DO繼電器失電時報警信號無法發(fā)出。優(yōu)化措施：修改實時調(diào)度控制器組態(tài)，使報警DO繼電器在RGC系統(tǒng)無故障信號時動作，并將RGC系統(tǒng)故障報警輸出改為取自DO繼電器常閉點，這樣當(dāng)報警信號發(fā)出或DO繼電器失電時報警信號均能準(zhǔn)確送入DCS系統(tǒng)，從而減少了報警裝置拒動可能性。

2）當(dāng)RGC實時負(fù)荷指令丟失時，指令瞬間變零，易造成機組負(fù)荷大幅波動。優(yōu)化措施：在DCS系統(tǒng)組態(tài)中增加RGC實時負(fù)荷指令升、降負(fù)荷速率限制，防止RGC實時負(fù)荷指令斷線、信號丟失引起的機組負(fù)荷波動，同時修改DCS監(jiān)控畫面中的RGC實時負(fù)荷指令測點為速率限制后的測點，防止運行值班員誤判，以免在RGC實時負(fù)荷指令未穩(wěn)定前過早投入RGC功能，造成機組負(fù)荷波動。

3）RGC功能投入后，無后備負(fù)荷指令干預(yù)手段。優(yōu)化措施：在DCS系統(tǒng)組態(tài)中增加“RGC負(fù)荷偏置”功能，系統(tǒng)投入運行后，運行值班員可通過中調(diào)實時指令和15 min后指令來監(jiān)視RGC系統(tǒng)兩數(shù)據(jù)的傳遞情況。在RGC投運瞬間由于省調(diào)發(fā)布的實時優(yōu)化調(diào)度指令滾動變化可能生成目標(biāo)負(fù)荷偏差，運行值班員可通過RGC負(fù)荷偏置增、減按鈕來微調(diào)而消除（即RGC負(fù)荷偏置增、減按鈕僅僅用于消除RGC投運時的目標(biāo)負(fù)荷偏差，正常運行時值班員還可通過改變偏置量控制機組負(fù)荷在負(fù)荷上、下限值附近運行）。RGC投入及切除實現(xiàn)無擾控制：RGC系統(tǒng)投入前，RGC控制回路輸出指令自動跟蹤手動設(shè)定值，當(dāng)RGC系統(tǒng)投入后自動切換為（RGC+RGC偏置）的綜合值，投運后RGC偏置應(yīng)調(diào)整為“0”。

DCS系統(tǒng)中的負(fù)荷指令和偏置指令如圖3所示。

圖3 負(fù)荷指令和偏置指令

4）DCS系統(tǒng)中RGC功能切除條件不完善。優(yōu)化措施：優(yōu)化DCS系統(tǒng)中RGC功能切除條件，采用默認(rèn)切除的安全設(shè)計，具體切除條件包括四種，分別為網(wǎng)絡(luò)通信故障、RGC指令與機組實時負(fù)荷偏差大（±6 MW）、RGC指令品質(zhì)壞、協(xié)調(diào)控制切除。

5）RGC功能運行過程中，DCS系統(tǒng)提供給運行人員的異常報警信號不完善。優(yōu)化措施：完善報警信號，同時加入聲光報警，包括下面兩種。一是當(dāng)發(fā)生RGC系統(tǒng)設(shè)備故障或與省調(diào)WEB發(fā)布的實時優(yōu)化調(diào)度指令通信網(wǎng)絡(luò)中斷時，系統(tǒng)報警信號送至汽機操作員CRT畫面軟光子牌，發(fā)“RGC網(wǎng)絡(luò)通信故障”聲光報警信號，并保持上個時段的目標(biāo)值下發(fā)。二是當(dāng)機組實時負(fù)荷與RGC指令偏差超出RGC指令± 0.5%達(dá)2 min時，操作員站CRT畫面發(fā)“機組負(fù)荷越限”聲光報警信號。

6）RGC功能的投切按鈕易造成誤操作。優(yōu)化措施：增加投入RGC和切除RGC按鈕操作確認(rèn)窗口兩個，防止誤操作。運行人員在機組80 MW及以上穩(wěn)定負(fù)荷工況下，先投入?yún)f(xié)調(diào)控制，然后通過機組負(fù)荷管理中心左下方投入RGC和切除RGC按鈕，投入或切除RGC系統(tǒng)運行，當(dāng)按下按鈕時會彈出一個對話框，讓運行值班員確認(rèn)相應(yīng)操作，以防發(fā)生誤操作。

4 RGC實時負(fù)荷跟蹤裝置投入前后參數(shù)對比

RGC實時負(fù)荷跟蹤裝置具有豐富的電力系統(tǒng)特點和功能，包括豐富的控制邏輯、簡潔的操作界面、歷史數(shù)據(jù)查詢、實時歷史趨勢顯示和統(tǒng)計報表等，常用技術(shù)參數(shù)可以在運行過程中逐漸修正和修改，包括時間補償參數(shù)和輸出時間設(shè)置，零點負(fù)荷處理、負(fù)荷變化速率保護(hù)等，圖4（a）是系統(tǒng)投入RGC前負(fù)荷跟蹤曲線，圖4（b）是系統(tǒng)投入RGC后負(fù)荷跟蹤曲線。

圖4 系統(tǒng)負(fù)荷跟蹤曲線

5 結(jié)語

RGC實時負(fù)荷跟蹤裝置首先從調(diào)度中心獲取實時調(diào)度值，并將此負(fù)荷指令信號送入實時調(diào)度控制器中；然后根據(jù)可靠性判斷原則，對采集到的負(fù)荷指令信號進(jìn)行可靠性分析；最后將通過可靠性分析的負(fù)荷指令信號送入DCS系統(tǒng)。通過將該裝置在現(xiàn)場長時間的投運后，對其運行中存在的一些問題進(jìn)行了優(yōu)化處理，從而保證該裝置高效穩(wěn)定運行?，F(xiàn)場運行結(jié)果表明，RGC實時負(fù)荷跟蹤裝置可以快速有效地跟蹤AGC指令，滿足電網(wǎng)需求和發(fā)電出力考核要求。而且還大幅減少了運行人員工作量，提高了負(fù)荷跟蹤精度，杜絕了人為操作誤差。因此，該裝置可以安全穩(wěn)定地運行在小容量機組之上，保證機組滿足AGC需求和考核標(biāo)準(zhǔn)。

［1］高升，陳蒙，馮大軍，等.300 MW機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的改進(jìn)［J］.發(fā)電設(shè)備，2013，27（4）：252-254.

［2］吳桐國，王友權(quán).協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在伊敏發(fā)電廠中的應(yīng)用［J］.電力技術(shù)，2010，19（19）：86-90.

［3］陳之栩，李丹，梁吉，等.華北電網(wǎng)日內(nèi)發(fā)電計劃及實時調(diào)度系統(tǒng)［J］.電力系統(tǒng)自動化，2011，35（19）：54-57.

［4］李揚，葛樂，林一.電力市場下計及節(jié)能環(huán)保的實時發(fā)電調(diào)度策略［J］.電力自動化設(shè)備，2009，29（3）：42-45.

Application and Optimization of Real Time Load Tracking Device for Thermal Power Units

WANG Lezhu，XIN Yanlong，GOU Cuncai
（Huaneng Zhanhua Thermal Power Co.，Ltd.，Binzhou 256800，China）

Small thermal power units are often difficult to put into the AGC function due to its aging and low automatic control level，and its load regulation mode mainly depends on manual adjustments，which often makes the load fail to match the command.The emergence of real-time load tracking device provides a good solution to solve above problems，which can not only make the unit load meet the command of the dispatching center，but also not be limited to the AGC.

load tracking；limit assessment plan；output；coordinated control system

TM734；TM621.6

B

1007-9904（2016）11-0070-03

2016-06-09

王樂柱（1974），男，工程師，從事電廠熱工管理工作；

信延龍（1978），男，工程師，從事電廠熱工檢修工作；

勾存才（1979），男，工程師，從事電廠熱工檢修工作。