一種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】一種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)，它包括主控制器和I/O模塊，所述主控制器包括通信模塊、存儲(chǔ)模塊、主處理器模塊和負(fù)荷優(yōu)化運(yùn)算模塊，所述I/O模塊通過HDLC鏈路將與通信模塊連接，所述主控制器通過網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度主站和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺(tái)通信。本發(fā)明在不改變現(xiàn)有的發(fā)電系統(tǒng)控制條件下，第一降低發(fā)電成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，增加電廠的收益；第二快速調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)移負(fù)荷，減小機(jī)組異常對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性；第三系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，數(shù)據(jù)不需在多個(gè)系統(tǒng)之間傳輸，保證控制的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性；第四簡化現(xiàn)有的調(diào)度模式，提高電廠的生產(chǎn)主動(dòng)性和靈活性。
【專利說明】—種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣自動(dòng)化控制工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體講就是涉及一種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)及其控制方法，實(shí)現(xiàn)火電廠發(fā)電能源的合理有效配置，提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電網(wǎng)對(duì)火電廠發(fā)電機(jī)組的調(diào)度絕大部分采用AGC直調(diào)方式，即調(diào)度中心的EMS系統(tǒng)在根據(jù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的需要計(jì)算出當(dāng)前并網(wǎng)的各臺(tái)機(jī)組需要帶的有功負(fù)荷后，通過遠(yuǎn)動(dòng)通道和電廠側(cè)的RTU遠(yuǎn)動(dòng)裝置將有功功率指令下發(fā)到每臺(tái)機(jī)組的DCS系統(tǒng)，進(jìn)而直接調(diào)整每臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷。發(fā)電機(jī)組AGC的投入對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了積極的作用，但由于每臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷均由遠(yuǎn)方調(diào)度指定，不能在發(fā)電廠內(nèi)部根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行特性和工況實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)分配，增加了能源的消耗。
[0003]為實(shí)現(xiàn)電廠內(nèi)機(jī)組負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配，傳統(tǒng)的方案是增加一個(gè)全廠負(fù)荷分配的裝置，通常為PC機(jī)，該裝置接收RTU提供的各機(jī)組的相關(guān)信息和全廠總有功指令，然后根據(jù)機(jī)組的煤耗率、脫硫效率、上網(wǎng)電價(jià)等因素進(jìn)行優(yōu)化分配，再將分配好的各機(jī)組的負(fù)荷指令發(fā)回給RTU，利用原有的RTU和DCS的信息傳輸通道對(duì)各機(jī)組進(jìn)行控制。這種方案實(shí)現(xiàn)了一定程度上的優(yōu)化分配，但僅限于對(duì)部分特定的元素的優(yōu)化，沒有考慮機(jī)組鍋爐、汽機(jī)以及其他輔機(jī)的運(yùn)行工況，即沒有對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化，同時(shí)由于利用了原有的遠(yuǎn)動(dòng)通道和數(shù)據(jù)采集等功能，因而依賴于原有遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備，原有設(shè)備本身的可靠性以及數(shù)據(jù)通信的可靠性、實(shí)時(shí)性等都會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)有很大影響，使優(yōu)化效果大大降低，降低能源消耗的效果不佳。
[0004]中國專利201110161218.1公開了一種具有廠級(jí)自動(dòng)發(fā)電控制功能的電力遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)，與遙信模塊、遙測(cè)模塊、遙調(diào)模塊、遙控模塊和調(diào)度EMS/SCADA主站相連，具體包括:通信子模塊，用于在調(diào)度EMS/SCADA主站與數(shù)據(jù)庫子模塊之間，以及在遙信模塊、遙測(cè)模塊、遙調(diào)模塊、遙控模塊與數(shù)據(jù)庫子模塊之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；數(shù)據(jù)庫子模塊，用于存放進(jìn)行廠級(jí)AGC所需的數(shù)據(jù)，分別與通信子模塊和全廠負(fù)荷分配子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；全廠負(fù)荷分配子模塊，基于存放在數(shù)據(jù)庫子模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)，生成調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組有功出力的控制信號(hào)，并將控制信號(hào)依次通過數(shù)據(jù)庫子模塊和通信子模塊發(fā)送給遙調(diào)模塊。該技術(shù)在充分發(fā)揮現(xiàn)有電力遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)的功能的基礎(chǔ)上，減少現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)備的數(shù)量，提高了機(jī)組有功調(diào)節(jié)過程中數(shù)據(jù)的運(yùn)算精度，但是該專利技術(shù)公開的技術(shù)分配效率低下，無法最大程度上提高發(fā)電綜合經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的火力發(fā)電廠全廠負(fù)荷分配的裝置只是對(duì)部分發(fā)電元素進(jìn)行優(yōu)化，沒有對(duì)全廠整體的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，導(dǎo)致優(yōu)化效果大大降低，降低能源消耗效果不佳的技術(shù)缺陷，提供一種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)及其控制方法，從整體上對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)各部分元素進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化，使發(fā)電廠的優(yōu)化效果達(dá)到最佳，實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的。
[0006]技術(shù)方案[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)，其特征在于:它包括主控制器和I/O模塊，所述主控制器包括通信模塊、存儲(chǔ)模塊、主處理器模塊和負(fù)荷優(yōu)化運(yùn)算模塊，它們通過VME總線相連，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸；所述I/O模塊包括遙信模塊、遙測(cè)模塊、遙調(diào)模塊和遙控模塊，它們通過硬接線和機(jī)組的DCS系統(tǒng)相連；所述I/O模塊通過HDLC鏈路將與通信模塊連接，所述主控制器通過網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度主站和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺(tái)通信。
[0008]如上所述的一種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)的控制方法，首先是系統(tǒng)搭建:將主控制器接入到調(diào)度信息網(wǎng)和本地監(jiān)控后臺(tái)的局域網(wǎng)中，然后將主控制器依次和各個(gè)I/o模塊連接，再將各個(gè)I/O模塊依次與DCS相應(yīng)接口通過硬接線連接；
[0009]接著進(jìn)行參數(shù)配置:配置主控制器和遙信模塊、遙測(cè)模塊、遙調(diào)模塊和遙控模塊的通信參數(shù)，配置主控制器和調(diào)度主站的通信參數(shù)，包括信息點(diǎn)的定義、數(shù)值范圍以及工程值和碼值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，配置智能發(fā)電控制系統(tǒng)的控制參數(shù)，包括機(jī)組調(diào)節(jié)上下限、機(jī)組間負(fù)荷率允許偏差、緩沖容量、保護(hù)定值，配置監(jiān)控后臺(tái)的參數(shù)，包括管理員信息和權(quán)限、畫面設(shè)計(jì)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)定義和范圍、數(shù)據(jù)的記錄、統(tǒng)計(jì)和曲線繪制；其中，智能發(fā)電控制系統(tǒng)的控制參數(shù)包括:
[0010](I)全廠調(diào)節(jié)速率目標(biāo)值:該參數(shù)用于在分配全廠負(fù)荷指令時(shí)，限制各機(jī)組的分配范圍，以使各機(jī)組按照分配的指令調(diào)節(jié)時(shí)，全廠調(diào)節(jié)速率能達(dá)到調(diào)度要求的值；
[0011](2)機(jī)組負(fù)荷率最大偏差:該參數(shù)的作用是為了避免過度優(yōu)化導(dǎo)致部分機(jī)組過早達(dá)到限值而失去相應(yīng)的調(diào)節(jié)容量。通過該參數(shù)，可以限制各機(jī)組的負(fù)荷偏差在一定范圍內(nèi)，進(jìn)而在更大范圍內(nèi)保證全廠的調(diào)節(jié)速率，該參數(shù)的功能如下:
[0012]設(shè)定機(jī)組間負(fù)荷率最大偏差為δ，收到全廠有功指令后，計(jì)算全廠負(fù)荷率:
【權(quán)利要求】
1.一種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)，其特征在于:它包括主控制器和I/o模塊，所述主控制器包括通信模塊、存儲(chǔ)模塊、主處理器模塊和負(fù)荷優(yōu)化運(yùn)算模塊，它們通過VME總線相連，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸； 所述I/O模塊包括遙信模塊、遙測(cè)模塊、遙調(diào)模塊和遙控模塊，它們通過硬接線和機(jī)組的DCS系統(tǒng)相連； 所述I/O模塊通過HDLC鏈路將與通信模塊連接，所述主控制器通過網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度主站和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺(tái)通信。
2.如上所述的一種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，它包括以下步驟: (I)系統(tǒng)搭建:將主控制器接入到調(diào)度信息網(wǎng)和本地監(jiān)控后臺(tái)的局域網(wǎng)中，然后將主控制器依次和各個(gè)I/o模塊連接，再將各個(gè)I/O模塊依次與DCS相應(yīng)接口通過硬接線連接； (II)參數(shù)配置:配置主控制器和遙信模塊、遙測(cè)模塊、遙調(diào)模塊和遙控模塊的通信參數(shù)，配置主控制器和調(diào)度主站的通信參數(shù)，包括信息點(diǎn)的定義、數(shù)值范圍以及工程值和碼值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，配置智能發(fā)電控制系統(tǒng)的控制參數(shù)，包括機(jī)組調(diào)節(jié)上下限、機(jī)組間負(fù)荷率允許偏差、緩沖容量、保護(hù)定值，配置監(jiān)控后臺(tái)的參數(shù)，包括管理員信息和權(quán)限、畫面設(shè)計(jì)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)定義和范圍、數(shù)據(jù)的記錄、統(tǒng)計(jì)和曲線繪制； 其中，智能發(fā)電控制系統(tǒng)的控制參數(shù)包括: (1)全廠調(diào)節(jié)速率目標(biāo)值:該參數(shù)用于在分配全廠負(fù)荷指令時(shí)，限制各機(jī)組的分配范圍，以使各機(jī)組按照分配的指令調(diào)節(jié)時(shí)，全廠調(diào)節(jié)速率能達(dá)到調(diào)度要求的值； (2)機(jī)組負(fù)荷率最大偏差:該參數(shù)的作用是為了避免過度優(yōu)化導(dǎo)致部分機(jī)組過早達(dá)到限值而失去相應(yīng)的調(diào)節(jié)容量。通過該參數(shù)，可以限制各機(jī)組的負(fù)荷偏差在一定范圍內(nèi)，進(jìn)而在更大范圍內(nèi)保證全廠的調(diào)節(jié)速率，該參數(shù)的功能如下: 設(shè)定機(jī)組間負(fù)荷率最大偏差為S，收到全廠有功指令后，計(jì)算全廠負(fù)荷率
3.如權(quán)利要求2所述的一種火電廠智能發(fā)電控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述步驟(II)中所述參數(shù)包括: (a)最大優(yōu)化時(shí)間:該參數(shù)用于設(shè)置優(yōu)化模塊計(jì)算所需的最大時(shí)間，如果在該時(shí)間內(nèi)未獲得有效的優(yōu)化結(jié)果，則系統(tǒng)會(huì)使用備用分配策略計(jì)算的結(jié)果執(zhí)行。 (b)各機(jī)組調(diào)節(jié)速率:該參數(shù)用于獲取機(jī)組的有功調(diào)節(jié)速率，可以通過DCS讀取，也可以由本系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組調(diào)節(jié)情況實(shí)時(shí)計(jì)算。 (c)廠級(jí)相關(guān)參數(shù)，主要包括廠級(jí)總有功實(shí)測(cè)值Ρτ_、廠級(jí)有功調(diào)節(jié)上限PTmax和調(diào)節(jié)下限PTmin等，它們是根據(jù)各機(jī)組的相應(yīng)參數(shù)以及運(yùn)行模式計(jì)算得到，公式分別如下:
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK104020739SQ201410228780
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】褚文捷, 劉飛, 吳成東 申請(qǐng)人:上?；莅蚕到y(tǒng)控制有限公司