Способ управления мощностью теплофикационных агрегатов электростанции Советский патент 1986 года по МПК F01D17/20 

Изобретение относится к автоматическому управлению мощностью электростанций и может быть использовано в энергосистемах с тепловыми электрическими станциями (ТЭС), в частности с теплоэлектроцентралями (ТЭЦ), привлекаемыми к регулированию и ограничению перетоков мощности по линиям электропередачи.

Цель изобретения - повышение на- дежности и экономичности путем расширения текущего динамического диапазона регулирования электростанции при работе теплофикационных агрегато в конденсационном режиме с отбором пара и возможностью переключения потока пара из части низкого давления в отбор и в режиме без расхода пара в часть низкого давления с возможностью изменения тепловой нагрузки перемещением клапана на линии обвода сетевого подогревателя.

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа. Схема включает в себя агрегат с

о

теплофикационным отбором, состоящий из части 1 высокого давления и части 2 низкого давления (ЧНД), регулирующие клапаны 3 и 4 с сервомоторами 5 и 6, которые управляются регулятором 7 мощности турбины и регулятором 8 давления пара в камере отбора, блок 9 задания нагрузки парогенератора 10 регулятор 11 режимного параметра, сетевой подогреватель 12 с линией 13 обвода сетевого подогревателя, имеющей байпасный клапан 14 с блоком 15 управления клапаном, блож 16 опреде- ления сигнала в текущем динамическом диапазоне регулирования (ТДДР) агрегата, блок 17 определения сигнала, пропорционального значению быстродействия изменения мощности агрегата блок 18 определения сигнала, равного сумме сигналов, пропорционатьных быстродействию изменения мощности агрегатов, блок 19 определения сигнала равного сумме ТДДР агрегатов, общестанционный блок 20 определения сиг- нала о величине дополнительного ТДДР агрегатов электростанции, .блок 21 распределения сигнала о величине ТДДР между регулирующими агрегатами ТЭЦ, блок 22 выработки сигнала задания по быстродействию автоматического управления мощностью ТЭС и сигнала, пропорционального размаху колебаний перетока мощности, канал 23 телемехаj

5 0

5

0 5 0 45 50 55

ники, ограничитель 24 перетока мощности, канал 25 телемеханики для передачи управляющего воздействия от регулятора перетока, блок 26 распределения внепланового задания мощности, клапан 27 на паропроводе теплофикационного отбора, блок 28 управления клапаном 27,

В соответствии с предлагаемым способом управление мощностью агрегатов ТЭС осуществляется следующим образом.

Блок 22, входящий в систему управления частотой и перетоками мощности энергообъединения, вырабатывает сигнал, пропорциональньш необходимому быстродействию регулирования мощности ТЭС для достижения эффективного управления мощностью межсистемной электропередачи и сигнал о величине регулировочного диапазона по активной мощ- - ности на этой ТЭС.

Посредством канала 23 телем хани- ки указанные сигналы передаются на общестанционный блок 20, вырабатывающий сигнал о величине дополнительного ТДДР электростанции.

Блоки 20 и 22 формируют сигналы следующим образом.

Допустимый переток Рд мощности по межсистемной электропередаче определяется по формуле

Р -р

р .

1+К

(1)

где Р - максимальная по условиям статической устойчивости мощность электропередачи; ,2 - нормальный коэффициент запаса;

Рд - отстройка от случайных изменений нагрузки соединяемых энергосистем.

Как показали исследования, величину отстройки Рд следует принимать, исходя из анализа нерегулярных колебаний перетока мощности. Регистрация и статистическая обработка колебаний перетока мощности по линии электропередачи позволяет оценить вероятностные характеристики флуктуации небаланса мощности меньшей из соединяемых энергосистем.

Величина среднего квадратичного отклонения б перетока может быть использована для определения отстройки Рд по формуле

Р„ , , ;. (2) где С - коэффициент (,5 для дневных интервалов графика нагрузки);

3 128

Р, - мощность нагрузки меньшей из соединяемых энергосистем.

Как следует из формулы (2), величина Р зависит от нагрузки энергосистемы Р , которая меняется в тече- ние суток. Отстройка Р от случайных изменений нагрузки может быть определена по величине (У.

Если мощность Р электропередачи превысит фиксированное значение ус- тавки Р , то вступает в работу ограничитель перетока и путем воздействия на регулирующие станции приемной энергосистемы стремится уменьшить разность ( ), а при достаточном регулировочном диапазоне станций - свести эту разность к нулю. При Р Ру снижается величина запаса устойчивости линии электропередачи. В этих условиях для повьшения надежности работы энергосистемы требуется увеличение быстродействия регулирования активной мощности на электростанциях, привлекаемых к ограничению перетока

(мощности.

Быстродействие регулирования мощности электростанций определяется интенсивностью нерегулярных колебаний перетока мощности. Среднеквадратичная скорость (7/ изменения переток мощности при его нерегулярных колебаниях равна

.п,б ,(3)

где п - число изменений мощности за единицу времени; среднее квад ратичное отклонение перетока. Число п не зависит от мощности энергосистем. Поэтому значение G полностью определяется величиной О.

Требуемое быстродействие системы регулирования перетока мощности, определяемое величиной (J , может быть дополнено по требованию энергосистем величиной /д , которая определяется режимом работы энергосистемы (период максимальных нагрузок, аварийный режим, послеаварийный режим) и задаетс системой регулирования частоты и перетоков мощности энергообъединения. Тогда суммарное значение К требуе- мого быстродействия будет равно

Ky 6;+|3v. W

Здесь все Ьеличины соответствуют из менению мощности в единицу времени.

Абсолютный размах ДР колебаний перетока мощности, вызываемых его нерегулярными изменениями, равен удвоенному значению Р и определяется по формуле . (5)

34

Таким образом, с повышением уровня нерегулярных колебаний перетока мощности уменьшается пропорционально (5 запас устойчивости линии электропередачи. Это вызывает необходимость более интенсивного ограничения (регулирования) перетока мощности путем повьшаения быстродействия изменения мощности электростанций при достаточном их регулировочном диапазоне.

Быстродействие изменения мощности при ограничении (регулировании) перетока мощности зависит- от скорости изменения мощности всех регулирующих агрегатов и определяется формулойо

.

(6)

где К- - быстродействие изменения мощности i-ro агрегата..

Требуемое по условиям эффективного регулирования перетока быстродействие изменения мощности, определяемое по формуле (4), должно быть сопоставлено с фактическим суммарным быстродействием, находимым по формуле (6). Если первое больше второго, то требуется расширение текущего динамического диапазона на регулирующих агрегатах для повышения суммарного быстродействия изменение активной мощности. Величина требуемого дополнительного увеличения ДРр ТДЦР ТЭС определяется выражением йРр лР -Рр,(7)

h

где Р„ II Рр - сумма ТДДР агрегар (1 1.

тов, привлекаемых к ограничению (регулированию) перетока мощности;

дР УдР (- коэффициент влияния изменения мощности агрегатов ТЭС на переток мощности).

Сигнал на выходе блока 20, определяющего величину дополнительного ТДДР электростанции, будеи равен

10

-Рр при , при к i к.

(8)

Величина сигнала ДР,

Р определяется уровнем нерегулярных колебаний перетока мощности (величина дР ) и значением ТДДР электростанции.

Итак, блок 20 на основе информации, поступающей от блоков 18 и 19 (величины Рр и К) и информации, передаваемой от блока 22 (величины дР и К) по алгоритму (8) вырабатывает сигнал о величине дополнительного ТДДР. Блок 21 согласно выходному сигналу блока 20 осуществляет изменение режима работы всех регулирующих теп3:28

лофикаи,ионных агре. : атов ТЭЦ с учетом коэффицие);тов дсяшвого участия, При зтом выходной сигнал блока 21 воз-- действует на регулятор 8 давпении паргя в отборе, который закрывает частично или полиостью клапан 4, что повышает давление в отборе и увеличивает тепловую нагрузку агрегата. Снижение расхода пара в часть низкого давления и повышение давления в отборе З меньшает мощность турбины, ля сохранения постоянства мощностн регулятор 7 мощности турбины увеличивает впуск пара в часть высокогч) давления Б установившемся режиме М01цность тур- б11ны остается неизменной, а регулировочный диапазон на быстрое увеличение ющност И возрастаетПри работе турбин с максимальньп и тепловым нагрузками (без расхода па ра в часть низкого давления) и с закрытым клапаном 4 ТДЛР теплофикацион агоггата может быть расширен путем перепуска части сетевой воды в обвод сетевого подогревателя 12 прр поддерл :ании неизменного суммарного расхода сетевой воды, 11г;.я этого осу1честтшяют воздействие на открытие байяасного клапана 14, установленног на линии 13 обвода сетевого подогре- вателя. При этом расход сетевой воды через подогреватель уменьшается, а давление в отборе возрастает. Повышение давления в отборе приводит к уменьшению перепада энтальпий части высокого и среднего давления турбииь и соответственному снижению вырабатываемой электрической мощности. Регулятор по рассогласованию между заданной и фактической мощностью подает сигнал на открытие регулирующего клапана 3. За счет увеличения расхода пара электрическая мощность восстанавливается до исходного уровня. При этом величина ТДДР может быть распш- рена до (15--20)% номинальной мощности в Зависимости от температуры наружного воздуха и исходного релсима работы турбоагрегата.

Таким образом, в зависимости от предшествующего релшма работы агрегата 17ЩР может быть расширен путем переключения, потока пара из ЧНД в теплофикационньш отбор или путем пе- репуска сетевой воды в обход подогревателя, В обоих случаях повышается давление пара в отборе, а мощност турбины остается на прежнем уровне

6

за счет увеличения расхода пара через клапан 3,

При больших запасах пропускной способности электропередачи повышения быстродействия и расширения регулировочного диапазона электростан- TjHH не требуется., К, и К и выходной сигнал блока 20 равэн нулю. При увеличении загрузки электропередачи возникает необходимость повышения быстродействия (К,, ) и регуляторы / и 11 от блока 22 получают задание на повы0 еиие быстро/действия изменения мощности турбины и производ - телькости парогёнера-тора, Согласно алгоритму работы блока 20 сигнал на его выходе появляется при соблюдении двух условий: дР Р , К, К. При малом исходном ТГЩР электростанции может произойти однов)еменное вь полне- ние обоих условий и сигналы по повышению быстродействие: и увеличения Т/ЩР совпадут во вре;мени.

При работе ограничителя 24 перетока мощности по каналу 25 получает сигнал управляющего воздействия блок 26 распределения внепланового задания мощности электрс станции. Этот сигнал распределяется между агрегатами электростанции согласно коэффициентам долевого участия. Регулятор / мощности получает задание на отработку неплановой мощности за счет использования имеющегося ТДЦРо Регулирование мопгности производится загрузкой части низкох о давления тур- . бины (конденсационный режим с отбором) или путем измв ггения рахода сетевой дзоды по линии 13 обвода. В обоих случаях изменение мощности про исходит за счет изменения релдама работы турбинЫ; расход пара от парогенератора остается неизменньм,

БлокамИ; дополнянгщимт- существую-- Шую систему регулирования электрической и тепловой нагрузки ТЭЦ, являютс блоки 16-21, Необходимая для их работы информация поступает на. входы блоков 16, 17,, 20.

На выходе блока 17 сигнал пропорционален быстродействию i-ro агрегата,

Блок 16 вырабатывает сигнал, пропорциональный ТДДР данного агрегата. Каждый агрегат имеет определенный регулировочный диапазон на отработку внеплановой мощности, По разности двух сигналов, из которых первый пропорционален указанному регулировочно71

му диапазону, а второй - величине набранной неплановой нагрузке, можн судить о величине ТДЦР агрегата. Итак, на вход блока 16 поступают сигналы о величине задаваемого регули- ровочного диапазона и величине принятой нагрузки. На выходе блока 16 образуется сигнал, пропорциональный ТДЦР агрегата.

На вход блока 20поступают сигнал пропорциональные величинам дР и К

В качестве блоков 18, 19 можно применить блоки статического преобразования.

Блок 20 выполняет алгебраические и логические операции. Он может быть построен путем применения блока селективности. По двум входам этого блока подаются сигналы 7 и дР с соответствующим уровнем напряжений противоположного знака. По двум другим входам поступают сигналы, пропорциональные величинам К и . При соответствующей настройке блока выходной сигнал будет равен нулю при выполнении условия при любом значении разности сигналов (дР Рр) Если будет соблюдаться условие , то сигнал на выходе блока пропорционален величине лРр.

Сигнал с выхода блока 20 подается на вход блока 21. По одному из входов регулятора 8 давления подается сигнал от блока 21. При этом регулятор будет вырабатывать импульсы, по- ступающие на электродвигатель изменения задания тепловой нагрузки турбины, и осуществляется увеличение ТДДР теплофикационного агрегата.

В режимах турбины с закрытым кла паном 4 расширение ТДЦР производится по каналу регулирования через регулятор мощности с воздействием на байпасный канал обвода сетевого подогревателя.

Изменение быстродействия регулирования активной мощности электростанции, производимое по каналам телемеханики от системы управления частотой и перетоками мощности, мо- жет производиться с помощью дистанционного изменения постоянной времени интегрирования регулятора. Постоянная времени интегратора меняется пропорционально аналоговому сигналу. Быстродействие изменяется одновреме- но на регуляторах турбины и парогенератора. При этом производится согласование быстродействия регулятора

348

мощности с быстродействием регулятора парогенератора для поддержания режимного параметра электростанции на заданном уровне. Изменение быстродействия производится по каналу регулирования неплановой нагрузки электростанции.

Повышение надежности и экономичности работы энергосистемы при использовании данного способа достигается путем расширения ТДДР агрегатов ТЭЦ, привлекаемых к ограничению (регулированию) перетока мощности. Величина дополнительного ТДДР определяется требованиями эффективного fir- раничения перетока мощности при высокой загрузке электропередачи. Управление величиной ТДДР агрегатов ТЭЦ в зависимости от необходимого уровня поддержания быстродействия системы ограничения (регулирования ) перетока мощности позволяет повысить ис- пользование межсистемных электропередач (увеличение уставки ограничения перетока) и расширить резерв мощности для обеспечения устойчивости работы энергообъединения.

Формула изобретения

Способ управления мощностью теплофикационных агрегатов электростанции с текущими динамическими диапазонами регулирования путем изменения задания регулятора мощности и регулирования режимного параметра, определения зависимости необходимого изменения быстродействия регулятора мощности от изменения запаса значения перетока мощности в линии электропередачи по отношению к предельно допустимому с учетом коэффициента влияния изменения мощности агрегатов на переток мощности и определения зависимости между настройками быстродействия регуляторов и форьшрования сигналов настройки быстродействия регуляторов при изменении значения перетока мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности путем расширения текущего динамического диапазона регулирования электростанции при работе теплофикационных агрегатов в конденсационном режиме с отбором пара и возможностью переключения потока пара из части низкого давления в отбор и в режиме без расхода пара в часть низкого давления с возможностью из912

менения тепловой нагрузки перемещением клапана на линии обводд сетевого подогревателя, дополнительно определяют сигналы, пропорциональные быстродействию изменения мощности каждого агрегата, суммируют эти сигналы, вычитая затем из полученной суммы сигнал настройки быстродействия регулятора мощности, суммируют текущие динамические диапазоны регулирования агрегатов, вычитая затем эту сумму из произведения размаха колебаний перетока мощности на коэф

4 10

фициент влияния, при отрицательном значении первой разности формируют управляющий сигнал пропорционально второй разности и, оставляя мощность агрегата неизменной, в конденсационном режиме с отбором пара управляющим сигналом переключают поток пара из части низкого давления в отбор, а в режиме без расхода пара в часть низ- |Кого давления увеличивают тепловую нагрузку открьп-ием клапана на линии обвода сетевого подогревателя.

Изобретение относится к области автоматического управления мощностью электростанций и может быть использовано в энергосистемах с теплоэлектростанциями, привлекаемых к регулированию перетоков мощности по линиям электропередачи. Целью изобретения является повышение надежности и экономичности работы энергосистемы путем расширения текущего динамического диапазона регулирования (ТДЦР) агрегатов электростанции. При уменьшении запаса устойчивости линии электропередачи наряду с увеличением быстродействия всех систем регулирования мощности станции производится расширение текущего динамического диапазона регулирования ТДДР агрегатов электростанции при суммарной величине быстродействия изменения мощности этих агрегатов меньшей величины настройки быстродействия регулятора мощности электростанции. Расширение ТДДР теплофикационных агрегатов производится путем переключения потока пара из части низкого давления турбины в теплофикационный отбор. В режимах турбины при полностью заркытой диафрагме расширение ТДДР производится путем открытия байпасного клапана на линии обвода сетевого подогревателя. 1 ил. с « (Л