СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТЬЮ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Российский патент 2012 года по МПК F02C9/00 

Способ относится к области газотурбинного двигателестроения и может найти использование в электронных системах автоматического управления газотурбинными двигателями со свободной турбиной, применяемых в составе газотурбинных установок для привода электрогенераторов газотурбинных электростанций.

Известен способ управления активной мощностью электрогенератора, согласно которому определяют рассогласование частоты сети и частоты электрогенератора как разницу измеренного значения фактической мощности генератора Р_тек и заданной мощности, умноженную на коэффициент регулирования по мощности, затем формируют сигнал на исполнительный орган управления частотой турбогенератора, пропорциональный рассогласованию частоты сети и частоты электрогенератора [Павлов Г.М., Меркурьев Г.В. Автоматика энергосистем. Санкт-Петербург: Издательство «Папирус», 1996 г., стр.229].

Однако в известном способе не формализовано формирование управляющего воздействия на дозатор топлива, т.к. он ориентирован на измерение частоты вырабатываемого тока на клеммах генератора, а не датчика частоты вращения привода генератора, что вносит ошибку при измерении тока и снижает качество регулирования. Данный способ не учитывает особенности управления газотурбинным приводом, пропорциональный закон управления не позволяет поддерживать заданный режим активной мощности с требуемой точностью.

Наиболее близким к заявляемому является способ управления активной мощностью электростанции, включающий замер текущего значения активной мощности Р_тек, передаваемой в сеть электростанции, и частоты вращения свободной турбины n_ст, вычисление отклонения Р_тек от заданного Р_зад (ΔP), вычисление величины уставки по частоте вращения свободной турбины n_{ст уст} и дальнейшее формирование управляющего воздействия на дозатор топлива (Патент РФ №2383755, F02C 9/00, 2010 г.).

Однако известный способ не обеспечивает высокого качества управления при работе электростанции в сети большой мощности при малых значениях отклонения ΔP и наличии ошибки измерения текущего значения активной мощности Р_тек.

Техническая задача заключается в повышении качества управления при работе электростанции в сети большой мощности при малых значениях отклонения текущей величины активной мощности от заданной путем формирования управляющего воздействия на дозатор с учетом ΔP после превышения ΔP порогового значения ΔP_вкл и формирования управляющего воздействия без учета ΔP после снижения ΔP ниже порогового значения ΔP_выкл.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе управления активной мощностью электростанции, включающем замер текущего значения активной мощности Р_тек, передаваемой в сеть электростанцией, и частоты вращения свободной турбины n_ст, вычисление отклонения Р_тек от заданного Р_зад (ΔP), вычисление величины уставки по частоте вращения свободной турбины n_{ст уст} и дальнейшее формирование управляющего воздействия на дозатор топлива, величину n_{ст уст} вычисляют по формуле:

n_{ст уст}=k_c×f_ycт+k_p×ΔP',

где k_c - коэффициент, связывающий частоту вращения генератора и частоту вращения свободной турбины n_ст;

f_уcт - уставка по частоте сети электростанции;

k_p - коэффициент регулирования по мощности,

ΔP' - величина отклонения Р_тек от заданного Р_зад, равная 0 или ΔP,

при этом дополнительно задают величины ΔP_вкл ^верх, ΔP_выкл ^верх, ΔP_вкл ^низ, ΔP_выкл ^низ, а управляющее воздействие на дозатор формируют с учетом ΔP в момент, когда ΔP>ΔP_вкл ^верх или ΔP<ΔP_вкл ^низ, и без учета ΔP - в момент, когда ΔP<ΔP_выкл ^верх или ΔP>ΔP_выкл ^низ, где

ΔP_вкл ^верх - верхнее пороговое значение включения ΔP, при достижении которого ΔP' становится равным ΔP;

ΔP_выкл ^верх - верхнее пороговое значение выключения ΔP, при достижении которого ΔP' становится равным 0;

ΔP_вкл ^низ - нижнее пороговое значение включения ΔP, при достижении которого ΔP' становится равным ΔP;

ΔP_выкл ^низ - нижнее пороговое значение выключения ΔP, при достижении которого ΔP' становится равным 0.

Дополнительное введение пороговых значений величины отклонения ΔP, при переходе через которые начинается формирование управляющего воздействия на дозатор топлива с учетом ΔP или без учета ΔP, позволяет значительно улучшить качество управления электростанцией, повысить статическую и динамическую точности поддержания заданной активной мощности.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ.

На фиг.2, 3 показаны графики изменения активной мощности по времени процесса при осуществлении заявляемого способа, где

Р_ном - номинальное значение активной мощности, выдаваемой электростанцией.

Блок 1 является блоком вычисления отклонения Р_тек от заданного Р_зад (ΔP).

Блок 2 осуществляет сравнение ΔP с ΔP_вкл ^верх (например, 0,6% Р_ном). При ΔP>ΔP_вкл ^верх блок 2 формирует сигнал I₁=1.

Блок 3 осуществляет сравнение ΔР с ΔP_выкл ^верх (например, 0,2% Р_ном) и при условии ΔP<ΔP_выкл ^верх формирует сигнал I₂=1.

Блок 4 выполняет сравнение ΔP с ΔP_выкл ^низ (например, - 0,2% Р_ном) и при ΔP>ΔP_выкл ^низ формируют сигнал I₃=1.

Блок 5 выполняет сравнение ΔP с ΔP_вкл ^низ (например, - 0,6% Р_ном), который при ΔP<ΔP_вкл ^низ формирует сигнал I₄=1.

Блок 6 - логическое устройство «И» с выходным сигналом I₅.

Блок 7 - логическое устройство «И» с выходным сигналом I₆.

Блоки 8, 9, и 10 - логические устройства «ИЛИ» с выходными сигналами I₇, I₈, I₉ соответственно.

Блоки 11, 12 - умножающие. Блок 11 осуществляет умножение величины ΔP на значение логического сигнала I₉ (1 или 0), поступающего с блока (ΔP').

Блок 12 осуществляет операцию умножения k_p×ΔP'.

Блок 13 - блок вычисления величины уставки по частоте вращения свободной турбины n_{ст уст}=k_c×f_ycт+k_p×ΔP'.

Блок 14 - блок вычисления ошибки поддержания n_ст (Δn_ст=n_{ст уст}-n_ст).

Блок 15 - блок формирования управляющего воздействия на дозатор топлива.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

В зависимости от значения ΔP в блоках 2-10 формируется и фиксируется логический сигнал I₉=1 либо в момент превышения ΔP величины ΔP_вкл ^верх (фиг.2, участок II), либо в момент уменьшения ΔP ниже величины ΔP_выкл ^низ (фиг.3, участок IV). При наличии сигнала I₃=1 сигналы I₅ и I₈ «сбрасываются». По сигналу I₁=1 блок 8 и блок 6 формируют сигнал I₇=1, при наличии которого информация о величине ΔP поступает в блок 10, который по сигналам I₇=1 и I₈=1 формирует сигнал I₉.

В момент снижения величины ΔP меньше ΔP_выкл ^верх (фиг.2, участок III), либо в момент превышения ΔP величины ΔP_выкл ^низ (фиг.3, участок I) значение логического сигнала I₉ формируется и фиксируется как 0 (I₉=0).

I₉ фиксируется и принимает значение 1 при выполнении условий:

ΔP>ΔP_вкл ^верх или ΔP<ΔP_вкл ^низ; I₉=1.

I₉ фиксируется и принимает значение 0 при выполнении условий:

ΔP<ΔP_выкл ^верх или ΔP>ΔP_выкл ^низ; I₉=0.

Далее блок 11 осуществляет умножение значения ΔP на величину логического сигнала I₉ (1 или 0). При I₉=0 величина ΔP принимает нулевое значение (ΔP'=0).

При I₉=1 величина ΔP'=1, при этом выходной логический сигнал с блока 11 поступает на вход блока 12, с выхода которого сигнал о величине n_{ст уст} поступает на вход блока 14, который выдает сигнал о величине Δn_ст, в величине n_{ст уст} поступает на вход блока 14, который выдает сигнал о величине Δn_ст, в зависимости от этого сигнала блок 15 формирует управляющее воздействие на дозатор топлива пропорционально Δn_ст, что позволяет поддерживать величину активной мощности электростанции с необходимой точностью.

Способ относится к области газотурбинного двигателестроения. В способе управления активной мощностью электростанции, включающем замер текущего значения активной мощности, передаваемой в сеть электростанцией, и частоты вращения свободной турбины, вычисление отклонения от заданного, вычисление величины уставки по частоте вращения свободной турбины и дальнейшее формирование управляющего воздействия на дозатор топлива, дополнительно задают величины ограничений мощности и управляющее воздействие на дозатор формируют с учетом этих ограничений. Изобретение позволяет повысить качество управления при работе электростанции в сети большой мощности при малых значениях отклонения текущей величины активной мощности. 3 ил.

Способ управления активной мощностью электростанции, включающий замер текущего значения активной мощности Р_тек, передаваемой в сеть электростанцией, и частоты вращения свободной турбины n_ст, вычисление отклонения Р_тек от заданного Р_зад (ΔР), вычисление величины уставки по частоте вращения свободной турбины
n_{ст уст} и дальнейшее формирование управляющего воздействия на дозатор топлива,
отличающийся тем, что
величину n_{ст уст} вычисляют по формуле
n_{ст уст}=k_c·f_уст+k_p·ΔP',
где k_c - коэффициент, связывающий частоту вращения генератора и частоту вращения свободной турбины n_ст;
f_уст - уставка по частоте сети электростанции;
k_p - коэффициент регулирования по мощности;
ΔР' - величина отклонения Р_тек от заданного Р_зад, равная 0 или ΔР,
при этом дополнительно задают величины ΔР_вкл ^верх, ΔР_выкл ^верх, ΔР_вкл ^низ, ΔР_выкл ^низ, а управляющее воздействие на дозатор формируют с учетом ΔР в момент, когда ΔP>ΔР_вкл ^верх или ΔP<ΔР_вкл ^низ, и без учета ΔР - в момент, когда ΔP<ΔР_выкл ^верх или ΔР>ΔР_выкл ^низ, где
ΔР_вкл ^верх - верхнее пороговое значение включения ΔР, при достижении которого ΔР' становится равным ΔР;
ΔР_выкл ^верх - верхнее пороговое значение выключения ΔР, при достижении которого ΔР' становится равным 0;
ΔР_вкл ^низ - нижнее пороговое значение включения ΔР, при достижении которого ΔР' становится равным ΔР;
ΔР_выкл ^низ - нижнее пороговое значение выключения ΔР, при достижении которого ΔР' становится равным 0.