一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法及系统与流程

1.本发明涉及电力工程技术领域，特别涉及一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.垃圾电站由于其厂用电负荷较低，在外网断开进入自带厂用电负荷模式时，采用deh(digital electric-hydraulic control system，汽轮机数字电液控制系统)内的转速控制pid(proportion integral derivative，比例积分微分控制器)易出现汽轮机转速不稳定的情况，难以保证厂用电频率稳定，且无法长时间维持该运行工况；
4.在对于现有垃圾电站自带厂用电运行频率控制过程中，往往因厂用电负荷低，导致汽轮机转速波动大且不易控制，从而影响厂用电频率，存在一定的技术风险与隐患，造成垃圾电站的孤网运行模式利用率不高。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法及系统，无需对deh控制系统硬件进行过多改造，降低了成本，提高了孤网模式频率控制的稳定性，增强了垃圾电站自带厂用电可用率。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明第一方面提供了一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法。
8.一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法，包括以下过程：
9.垃圾电站外网断开时，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，汽轮机的调节阀直接受转速偏差控制；
10.转速pid控制切除跟踪设定时间后，汽轮机调节阀受转速偏差控制输出及转速pid输出的耦合控制。
11.作为本发明第一方面进一步的限定，转速偏差控制，包括：
12.获取转速偏差与汽轮机调节阀阀位的对应曲线，根据实时转速偏差以及所述的对应曲线，得到修正前阀位指令，将修正前的阀位指令经响应系数修正后，得到转速偏差控制的输出。
13.作为本发明第一方面进一步的限定，外网断开时，电气ecs控制系统发出主变低压侧断路器跳闸至汽机deh和dcs的指令后，转速偏差控制逻辑判断触发阀位跟踪功能。
14.作为本发明第一方面进一步的限定，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，阀位跟踪至设定比例的逻辑动作。
15.作为本发明第一方面进一步的限定，当垃圾电站发电机组处于并网状态、孤网总开关处于投入状态、汽轮机转速优选值高于第一设定值，且汽轮机转速加速度大于第二设定值时，判断垃圾电站外网断开。
16.本发明第二方面提供了一种垃圾电站外网断开时频率稳定系统。
17.一种垃圾电站外网断开时频率稳定系统，包括：
18.转速偏差控制模块，被配置为：垃圾电站外网断开时，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，汽轮机的调节阀直接受转速偏差控制；
19.耦合控制模块，被配置为：转速pid控制切除跟踪设定时间后，汽轮机调节阀受转速偏差控制输出及转速pid输出的耦合控制。
20.作为本发明第二方面进一步的限定，转速偏差控制模块中，转速偏差控制，包括：
21.获取转速偏差与汽轮机调节阀阀位的对应曲线，根据实时转速偏差以及所述的对应曲线，得到修正前阀位指令，将修正前的阀位指令经响应系数修正后，得到转速偏差控制的输出。
22.作为本发明第二方面进一步的限定，转速偏差控制模块中，外网断开时，电气ecs控制系统发出主变低压侧断路器跳闸至汽机deh和dcs的指令后，转速偏差控制逻辑判断触发阀位跟踪功能。
23.作为本发明第二方面进一步的限定，转速偏差控制模块中，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，阀位跟踪至设定比例的逻辑动作。
24.作为本发明第二方面进一步的限定，转速偏差控制模块中，当垃圾电站发电机组处于并网状态、孤网总开关处于投入状态、汽轮机转速优选值高于第一设定值，且汽轮机转速加速度大于第二设定值时，判断垃圾电站外网断开。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.1、本发明创新性的提出了一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法，无需对deh控制系统硬件进行过多改造，降低了成本，提高了孤网模式频率控制的稳定性，增强了垃圾电站自带厂用电可用率。
27.2、本发明创新性的提出了一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法，当垃圾电站发电机组处于并网状态、孤网总开关处于投入状态、汽轮机转速优选值高于第一设定值，且汽轮机转速加速度大于第二设定值时，实现了垃圾电站外网断开的快速判断。
28.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
29.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
30.图1为本发明实施例1提供的垃圾电站外网断开时频率稳定方法的流程示意图；
31.图2为本发明实施例1提供的外网断开逻辑判断示意图；
32.图3为本发明实施例1提供的切除外网断开模式逻辑判断示意图；
33.图4为本发明实施例1提供的转速偏差控制逻辑及偏差系数示意图；
34.图5为本发明实施例1提供的转速偏差控制运算输出直接作用转速pid控制输出示意图；
35.图6为本发明实施例1提供的机组外网断开瞬间阀位跟踪至10％的示意图；
36.图7为本发明实施例1提供的转速偏差折算控制逻辑示意图；
37.图8为本发明实施例2提供的垃圾电站外网断开时频率稳定系统的流程示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
39.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
40.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
41.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.实施例1：
43.如图1所示，本发明实施例1提供了一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法，本方案在传统deh转速控制pid的前提下，通过增加转速偏差控制逻辑并设定孤网初负荷，稳定了厂用电频率，包括以下过程：
44.s1：垃圾电站外网断开时，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，汽轮机的调节阀直接受转速偏差控制；
45.s2：转速pid控制切除跟踪设定时间后，汽轮机调节阀受转速偏差控制输出及转速pid输出的耦合控制。
46.更具体的，在原有的设备条件下，增加转速偏差控制逻辑并直接作用于转速控制pid输出，同时在外网断开瞬间设定调节阀位初始值，对汽轮机调节阀的多种逻辑耦合控制，实现外网断开时厂用电频率的稳定控制。
47.如图2所示为外网断开逻辑判断示意图，图3为切除外网断开模式逻辑判断示意图，图4为转速偏差控制逻辑及偏差系数示意图，图5为转速偏差控制运算输出直接作用转速pid控制输出以及转速pid切除跟踪的示意图，图6为机组外网断开瞬间阀位跟踪至10％的示意图。
48.在deh控制系统逻辑组态编辑软件内，使用折线功能逻辑块实现转速偏差折算控制逻辑，设置x轴为“转速偏差”(即目标转速-实际转速)，量纲为“rpm”，设置y轴为“汽轮机调节阀阀位”，量纲为“％”，并输入参数如下：
49.转速偏差(rpm)阀位(％)-500-31-200-22-100-7.2-50-4.8-3-0.30030.2504
100162002150031
50.对应曲线如图7所示，转速偏差折线运算得出的阀位指令经响应系数(0.2)修正后，直接作用转速pid控制输出，外网断开瞬间，转速pid控制切除跟踪1s(即设定时间)，此时汽轮机调节阀直接受转速偏差控制；1s(即设定时间)后，汽轮机调节阀受转速偏差控制输出及deh转速pid输出耦合控制，以稳定垃圾电站厂用电频率。
51.本实施例中，外网断开瞬间，电气ecs控制系统发出主变低压侧断路器跳闸至汽机deh和dcs，转速偏差控制逻辑判断触发阀位跟踪功能。
52.以某生活垃圾焚烧发电厂项目为例，该项目建设3
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800t/d焚烧炉，配置2台额定出力为35mw的汽轮发电机组，由于垃圾电厂厂用电负荷较低，孤网模式阀位跟踪至10％逻辑动作，调速汽门快速关小，随后汽轮机转速偏差折算逻辑介入，转速控制pid切除跟踪1s，转速偏差折算输出至pid输出出口，控制汽轮机调节阀开度以控制汽轮机转速。
53.除手动进入外网断开模式外，为确保日常运行中外网断开时机组自动进入该模式过程稳定，设计了以下逻辑：机组并网状态、孤网总开关投入状态、汽轮机转速优选值高于2800rpm(即第一设定值)、汽轮机转速加速度大于200rpm(即第二设定值)四项的与门逻辑判断，当以上条件皆符合时，机组自动进入外网断开模式。
54.本发明还设计了多条逻辑以及人机交互界面手动按钮以切除、退出外网断开模式，主要方法为将多条逻辑及手动按钮使用或门逻辑判断，并设计为rs触发器的reset(复位)端，当孤网开关切除、发电机出口断路器断开、ets动作和手动切除外网断开模式按钮任意触发时，机组即退出该模式。
55.实施例2：
56.如图8所示，本发明实施例2提供了一种垃圾电站外网断开时频率稳定系统，包括：
57.转速偏差控制模块，被配置为：垃圾电站外网断开时，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，汽轮机的调节阀直接受转速偏差控制；
58.耦合控制模块，被配置为：转速pid控制切除跟踪设定时间后，汽轮机调节阀受转速偏差控制输出及转速pid输出的耦合控制。
59.转速偏差控制模块中，转速偏差控制，包括：
60.获取转速偏差与汽轮机调节阀阀位的对应曲线，根据实时转速偏差以及所述的对应曲线，得到修正前阀位指令，将修正前的阀位指令经响应系数修正后，得到转速偏差控制的输出。
61.转速偏差控制模块中，外网断开时，电气ecs控制系统发出主变低压侧断路器跳闸至汽机deh和dcs的指令后，转速偏差控制逻辑判断触发阀位跟踪功能。
62.转速偏差控制模块中，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，阀位跟踪至设定比例的逻辑动作。
63.转速偏差控制模块中，当垃圾电站发电机组处于并网状态、孤网总开关处于投入状态、汽轮机转速优选值高于第一设定值，且汽轮机转速加速度大于第二设定值时，判断垃圾电站外网断开。
64.本实施例中的各模块的详细控制细节见实施例1所述，这里不再赘述。
65.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法，其特征在于，包括以下过程：垃圾电站外网断开时，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，汽轮机的调节阀直接受转速偏差控制；转速pid控制切除跟踪设定时间后，汽轮机调节阀受转速偏差控制输出及转速pid输出的耦合控制。2.如权利要求1所述的垃圾电站外网断开时频率稳定方法，其特征在于，转速偏差控制，包括：获取转速偏差与汽轮机调节阀阀位的对应曲线，根据实时转速偏差以及所述的对应曲线，得到修正前阀位指令，将修正前的阀位指令经响应系数修正后，得到转速偏差控制的输出。3.如权利要求1所述的垃圾电站外网断开时频率稳定方法，其特征在于，外网断开时，电气ecs控制系统发出主变低压侧断路器跳闸至汽机deh和dcs的指令后，转速偏差控制逻辑判断触发阀位跟踪功能。4.如权利要求1所述的垃圾电站外网断开时频率稳定方法，其特征在于，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，阀位跟踪至设定比例的逻辑动作。5.如权利要求1所述的垃圾电站外网断开时频率稳定方法，其特征在于，当垃圾电站发电机组处于并网状态、孤网总开关处于投入状态、汽轮机转速优选值高于第一设定值，且汽轮机转速加速度大于第二设定值时，判断垃圾电站外网断开。6.一种垃圾电站外网断开时频率稳定系统，其特征在于，包括：转速偏差控制模块，被配置为：垃圾电站外网断开时，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，汽轮机的调节阀直接受转速偏差控制；耦合控制模块，被配置为：转速pid控制切除跟踪设定时间后，汽轮机调节阀受转速偏差控制输出及转速pid输出的耦合控制。7.如权利要求6所述的垃圾电站外网断开时频率稳定系统，其特征在于，转速偏差控制模块中，转速偏差控制，包括：获取转速偏差与汽轮机调节阀阀位的对应曲线，根据实时转速偏差以及所述的对应曲线，得到修正前阀位指令，将修正前的阀位指令经响应系数修正后，得到转速偏差控制的输出。8.如权利要求6所述的垃圾电站外网断开时频率稳定系统，其特征在于，转速偏差控制模块中，外网断开时，电气ecs控制系统发出主变低压侧断路器跳闸至汽机deh和dcs的指令后，转速偏差控制逻辑判断触发阀位跟踪功能。9.如权利要求6所述的垃圾电站外网断开时频率稳定系统，其特征在于，转速偏差控制模块中，垃圾电站汽轮机的转速pid控制切除跟踪，阀位跟踪至设定比例的逻辑动作。10.如权利要求6所述的垃圾电站外网断开时频率稳定方法，其特征在于，转速偏差控制模块中，当垃圾电站发电机组处于并网状态、孤网总开关处于投入状态、汽轮机转速优选值高于第一设定值，且汽轮机转速加速度大于第二设定值时，判断垃圾电站外网断开。

技术总结
本发明提供了一种垃圾电站外网断开时频率稳定方法及系统，垃圾电站外网断开时，垃圾电站汽轮机的转速PID控制切除跟踪，汽轮机的调节阀直接受转速偏差控制；转速PID控制切除跟踪设定时间后，汽轮机调节阀受转速偏差控制输出及转速PID输出的耦合控制；本发明无需对DEH控制系统硬件进行过多改造，降低了成本，提高了孤网模式频率控制的稳定性，增强了垃圾电站自带厂用电可用率。站自带厂用电可用率。站自带厂用电可用率。


技术研发人员：戴进 王哲 康敏杰 张小红 丁学辉 李黎 张传猛
受保护的技术使用者：中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/20