全厂负荷分配系统在火电厂的成功运用.pdf

佩 应 朋 荷 分配 。 4 能 充分优化机组供 电煤耗的同时 ，充分 考虑机组效 率、热耗率 、频率响应和其他损失的优化，而且，对机组调节范 围、调节裕量 、负荷闭锁增／ 减、机组爬坡、R UN B AC K 机组甩 负荷 、MF T 锅炉熄火 、磨煤机启停等约束条件进行充分考 虑和处理，在保证机组安全运行的前提下，降低机组负荷调节频 度 ，提高机组稳定性。 升降负荷时，升降负荷的速率可满足现在电网对A GC 控 制性能的要求 ，同时在满足电网对负荷需求的前提下对各台机组 负荷进行合理分配 ，有效地避开机组临界负荷点，最大限度地降 低因临界 负荷点带来的能耗损失 ，降低厂用电率 例如减少磨煤 机的启停次数和等待时间。 因各种因素的影响 煤质 、辅机故障等，当部分机组 只能定负荷运行时 ，通过调整控制方式，全厂 负荷仍可通过其余 机组按照电网要求快速完成升降。 当有机 组出现 突发性 事件 如 锅炉熄 火 、机 组跳 闸 等，系统能 自动利用其余机组的负荷余量 ，最大限度地快速弥 补负荷损失，减少因此带来的电网波动。 5 根据机组主辅设备状态 自动设定负荷上下限 ，并具有 避免长期停留在临界负荷附近的能力。 6 系统设定了调节不灵敏区 死区，当中调给定 负荷 与当前 电厂总负荷之差小于 “ 死区”时 ，根据负荷分配系统中的 算法，通过实现对单台机组负荷的增减来完成中调负荷的变化要 求 ，避免机组的频繁调节。 7 可实现负荷分配的手伯 动无扰切换 ，值长站具有选择 运行方式及手动调整各机组负荷指令的功能。 8 操作界面上设置有控制器监视状态 ，并提供 网络、系 统及信号故障报警及多项运行参数趋势，便于值长对系统运行状 况进行监视。 9 重要操作必须通过权限确认 ，减少人为误操作，并具 有操作记录查询功能。 3 系统结构 3 ． 1全厂负荷分配系统 厂级A 控制结构 传统AGC 在电厂的控制结构中调电网能量管理 系统E MS e n e r g y ma n a g e s y s t e m将单机A G C 指令发至电厂侧远方终端单 元 r e mo t e t e r mi n a l u n i t ，简称R T U，再 由R T U通过I ／ O 硬接线送 至各机组协调控制 系统 c o o r d i n a t e c o n t r o l s y s t e m，简称C C S ， 完成A G C 系统对单元机组的调节任务。 厂级AGC 在 电厂的控制结构如图1 N示 ，中调E MS 将全厂 AGC指令 各机组总负荷指令 沿用原有信 道发至 电厂侧远方 终端单元 R T U，再 I I R T U 通过I ／ O 硬接线送到负荷分配系统 L DS L o a d Di s p a t c h S y s t e m中进行各台机组的负荷优化分配计 算，各机组的负荷指令通过I ／ O 硬接线送到各机组协调控制系统执 行对单元机组的调节任务。 图1 厂级 自动发 电控 制系统 AG C 结构 图 { 2 全厂负荷分配系统 L D S 网络拓扑结构及系统稳定性分析 如图2 所示 ，该控制系统网络为1 0 0 Mb p s 星型拓扑以太网 ， 数据传输均通过≠ } 1 、≠ } 2 交换机连接 ，每一个连接 点只连接一个设 备，所以当一个连接点出现故障时只影响相应的设备，不会影响 整个网络 ，便于故障诊 断和 设备 隔离 ，重新配置 网络也十分方 便。其主要缺点是未考虑交换机的冗余配置，一旦中心节点产生 故障 ，则全 网不能工作。因此必须要有交换机备件 ，作为紧急更 换使用。 系统采用冗余控制器 ，并能实现故障 自动切换，保证 了系统 的安全稳定性。≠ } 1 、 2 1 ／ O 站以硬接线 信号走向见下表方式实 现与≠ } 1 、群 2 、≠ ≠ 3 、群 4 单元机组的遥控、遥调、遥信、遥测数据交 换 ， 3 I ／ O 站以硬接线方式实现与远动R T U 装置的数据交换，且所 需数据又通过OP C 协议I DCS 通讯站单 向提供给性能服务器以及 控 制 器 ，实 现数 据冗 余 ，增加 了 系统运 行的稳 定性 。 各台机组的通讯接 口站与性能服务器之间采用光缆进行通讯 连接 ，通过两者之间OP C 协议的数据传输 ，性能服务器采集相关 机组的运行数据，对各台机组进行煤耗计算 ，并存储各项历史数 据 ，供其他节点查询。值长台通过从网络上获取的数据对系统进 行监视 ，并可实现对单元机组的煤耗设定和负荷干预。群 1 、 2 控 制器根据设定煤耗或性能服务器的计算煤耗对单元机组负荷进行 优化分配，或由值长选择直接进行比例分配。 整体来说 ，该 系统相对独立 ，结构简单 ，且改造过程 中保 留 了原有的负荷分配系统 ，并能实现快速切换 ，确保机组能正常运 行。 8 8 自 勋化博览2 0 1 0 年1 2 月 千 lj 图2 厂级负荷分配系统 L DS 网络拓扑 图 4系统运行方式 根据单元机组实际运行状况和操作选择 ，全厂负荷分配系统 L DS 有以下几种运行方式 1 机组t I AGC 方式 。包括机组手动 、C CS 协调控制等。机组负荷 指令从D C S 操作 员站手动给出。 2 机组AGC 方式 。机组C Cs 投入AGC自动 ，但机组负荷指令 从 L D S 上由值 长手动给出。 3 厂级AG C 方式。机组处于AG C 方式 ，厂级负荷指令从L DS 上 由值 长手动给出总负荷指令 ，然后通过优化或比例分配给出单元机组负荷指令。 4 调度AGC 方式 。总负荷指令 由调度E MS 系统给出 ，经L DS 系统 优化或比例分配给出单元机组负荷指令。 以上四种运行方式由值班值长根据当前机组运行状况与调度协商选择。 正常情况下 ，机组处于调度A GC 方式运行状态，其中优化模式涉及的性能计 算模块又提供了正平衡法和反平衡法两种算法供选择。采用优化模式 ，在满 足电网响应速度的同时 ，自动根据各台机组的当前运行工况对全厂机组负荷 进行优化分配，按节能最优方式运行 ；采用比例模式，在满足电网响应速度 的同时，参考各台机组的当前运行工况 ，可按照运行人员的设置进行负荷分 配。以充分利用全厂负荷分配系统的自动控制权限，达到节能降耗的 目的。 5 应用效果及经济效益分析 厂级A GC负荷分配系统2 0 0 9 年5 月在贵州黔西发 电厂成功投运后 ，通 过对AGC 进行运行优化 ，可有效降低和节约电厂的发电成本 ，促进发电机 组经济高效运行 。同时，该系统投运后 ，在对机组的负 荷调节和经济方面 已经体现 出来诸多的优越性 。 5 ． 1应用期间的间接经济效益 1 使用期间，我厂曾发生个别机组的垮焦熄火事 件 ，由于该系统的投运，其余运行机组很快调整负荷 ， 将停机机组的负荷迅速转移至运行机组 ，减小 了电网的 波动 ，对电网的安全稳定性具有一定的保障作用。 2 通过厂级AGC的投入使用 ，电厂侧可以根据 机组的运行需要 如某 台机组存在缺陷需要稳定负荷或 做试验需要稳定负荷维持个别机组负荷稳定 ，既保证 了电厂的安全 ，也保证了电网的稳定。 3 通过厂级AGC的投入使用 ，我厂在低谷时可 以很 灵活的调整机组间的负荷分配 ，在不影响电网所需 负荷的前提下保证任意机组辅机的缺陷得到及时消除。 4 运行主画面除负荷控制外还包含了各接口站状 态监视 、系统 网络状态监视 、报警设置、趋势查看等 ， 给值长集中监视提供了便利。 5 2 应 用期间的直接经济效益 在厂级A GC负荷分配系统投用之前 ，我厂机组的供 电煤耗相对较高，通过统计 统计月份1 3 个月，2 0 0 8 年 5 月至2 0 0 9 年5 月，我厂共发电量8 2 ．0 5 6 l L k Wh ，累计消耗 原煤3 9 0 ． 4 3 万吨，平均供电标煤耗为3 4 6 ． 0 5 5 g ／ k Wh 。2 0 0 9 年6 月，厂级A GC 投用后，同时通过我厂的节能技改项 目 的投用 ，我厂 的煤耗大大下降。2 0 0 9 年6 月至2 0 1 0 年5 月 统计月份1 1 个月，我厂共发电量8 5 ． 0 5 3 ,fL k Wh ，累计 消耗原煤4 1 8 ．9 万吨，平均供电标煤耗3 3 6 ． o l 9 wb ，降低 了1 0 ．3 6 g ／ k Wh ，共节约标煤 8 5 ．0 5 31 0 ． 3 6 - 8 5 5 3 9 吨。 2 0 0 9 年3 月，我厂完成1 号机组汽机通流部分改造； O 9 年3 月、6 月、1 0 月分别完成 1 4 机变频器节能技改 、 真空 系统技改 、电除尘技改项 目，其 中变频 器节能技 改、真空系统技改 、电除尘技改项 目节约标煤5 7 4 1 5 吨。 1 号机组 汽机通流 部分改造 ，降低 发电标煤耗 约5 ． 2 g ／ k Wh ，0 9 年6 月至2 0 1 0 年6 月发 电2 3 0 5 4 8 万k Wh ，节约 2 3 ． 0 5 4 8 5 ． 2 1 1 9 8 8 吨 。0 9 年3 月、6 月、1 0 月分别完成 l 一 3 炉卫燃带改造 ，降低发 电标煤耗约1 ． O g ／ k Wh ，节约 6 2 ． 7 31 ． 5 6 2 7 3 吨 。 总的节能效 益扣除变频 器节能技改 、真空系统技 改 、电除尘技改、汽轮机汽封 改造以及锅炉卫燃带改造 产生的效益后，厂级A GC自2 0 0 9 年6 月投入使用至2 0 1 0 年 5 月，使我厂节约的标煤数量 8 5 5 3 9 吨一 5 7 4 1 5 一 1 1 9 8 8 吨 一 6 2 7 3 吨 9 8 6 3 吨 ，每一吨标煤按 照4 5 8 元计算 ，一年节约 4 5 1 ． 7 2 5 4 万元，产生了良好的节能经济效益。 下转9 8 页 2 0 1 O 年1 2 月干 lj 自 未 由 t 匕 博笕 8 9 1 圈 砸■ 方法 3 可以通过手机在任何时候对P L C 内预先定义的数据区进 行远程置数，远端控制设备正确的收到数据后 ，会在2 0 秒 内回复 手机数据 已经正确接收 ，否则 ，发 回出错信息 、要求重发 。这样 就实现 了工业控制现场非常有用的远程修改数据的功能，远程遥 控遥测的功能即可实现 。 4 远程监控设备可设置配用人机界面 触摸屏 ，随时 由用户自己设置修改监控手机的号码、更换不同的值班人 员的手 机 ，使系统使用更加灵活方便。 5 在远程监控计算机上，运行监控软件，可以接收1 ～3 2 台远端控制设备发来的短信数据 ，也可由上位监控计算机随时主 动发出单询或轮询信号 ，通知远端设备中的任意一台P L C 或全部 P L C 将数据发回计算机上，实现数据的动画流程显示功能。 4 实际应用及控制实例 本监控系统组成配置灵活、新颖 实用 、功能丰富 ，可以广 泛使用在偏远井站、山区、黄土丘陵 、滩海等交通不便环境恶劣 下的远程设备的自动监控 ，实现无人值守 ，可以大大 降低人工费 用。与数传电台等构成的无线专网相 比，具有设备投入低、维护 费用少、不用 申请无线频段，通讯距离远 、使用简单方便的突出 优点 ，具有广阔的应用前景。 目前该控制 系统 已配 套在某设 备的远 程监控 系统 中 ，通 过远程监控功能 ，任何时候 发出一个监控短信 ，设备的温度 、 压力 、流量、电流等运 行参数就 显示在手机上 ，使用户能够及 时掌握设备的运行情况 ，一旦出现特殊情况 ，设备发 出报警短 信 、可以立即进行处理 ，收 到了非 常好 的效果 ，经过一年多的 试用和测试 ，无论是在同一城 市、还是在 国内任何地方漫游 ， 只要手机信号 良好 ，一般都能在2 O 秒内稳 定可靠的收到发 回的 数据信号 ，即使是在大年三十的晚上 ，祝福短信扑天盖地的情 况下 ，个别数据的最大收发延时也只有二十几秒钟 ，这都得益 于 当今通讯网络软硬件技术的进 步 ，短信远程监控 系统的可靠 性是非常令人满意的 ，本系统受到了现场操作和设备维护使用 人 员的普遍欢迎。 本监控系统在油田当前在用的许多设备上可以实际应用 ，相 信都会取得较 好的使用效果。如可以配套安装在油田螺杆泵抽油 系统的远程控制系统上 ，对螺杆泵的电气及变频调速系统进行远 程监控，可以及时发现并排除可能 出现的故障 ，进一步提高螺杆 泵采油系统的可靠性 ；安装在海上平台控制设备上 ，可以对设备 进行远程监控及故障诊断 ；使用在储油罐 自动回收天然气装置的 电气 自动化系统上 ，可以对压缩机的润滑和水冷却系统进行远程 监控 ，实现无人值守 。 本控制系统实际上是一个通用的控制系统 ，在有手机信号的 地区，可以配套安装到任何需要远程监控数据的系统中，使用领 域非常广泛。 上接8 9 页 5 ． 3 厂级AGC负荷分配 系统投入 使用前 及使用后 我厂各机组 的主要指标统计如下 统计时 间2 0 0 8 年5 月～2 0 0 9 年5 月 ＼＼祝 组 1 号 机 组 2 号 机 组 3 号 机 组 4 号 机 组 指 标＼ 累计发 电量 l 8 4 5 1 3 2 1 0 3 9 9 1 9 6 5 3 2 2 2 9 1 1 4 累计耗煤量 8 7 5 2 5 2 9 9 5 1 0 2 9 4 8 4 1 2 1 0 8 5 5 2 0 发 电标煤耗 3 2 3 2 8 3 2 3 ． 4 9 3 2 6 ．8 6 3 2 3 ．5 3 统计时间2 0 0 9 年6 月 ～2 0 1 0 年5 月 ＼＼扔绍 1 号机组 2 号机组 3 号机组 4 号机组 指 标＼ 累计发 电量 2 3 0 5 4 8 2 0 3 0 5 2 l 9 3 8 3 9 2 2 3 0 8 7 累计耗煤量 1 1 1 6 1 8 8 1 0 0 4 0 6 5 9 6 8 5 7 2 1 1 0 0 2 0 9 发电标 煤耗 3 1 1 ． 2 8 3 1 6 ．9 5 3 2 1 ． 1 4 3 1 7 ． 5 4 通过以上两个表中的数据对比分析可以看出，厂级AG C 负荷 分配系统投用后各机组的发电标煤耗总体呈下降趋势 ，特别是1 号 机组，在发 电量增加的同时 ，煤耗下降趋势 明显，这充分体现厂 级AGC 负荷分配系统在电厂各机组问经济分配负荷的作用 ，大大 提高了电厂的经济效益。 6 结束语 传统的点对点负荷调度方式限制 了电厂内部对机组负荷的自 主分配，未对机组煤耗量等实际运行情况进行考虑，无形中增加 了全厂的煤耗量 ，而全厂负荷分配系统很好的解决了这个问题 。 全厂负荷分配系统接收调度下发的总负荷指令 ，可根据拟合煤耗 曲线或设定煤耗 曲线 自动对各台机组负荷指令进行优化分配 ，且 保证机组运行 力在允许范 围的情况下避免机组长期停留在临界 负荷 高于该负荷将启动某台辅机 ，低于该 负荷将停运某台辅 机，或在 比例分配模式下 ，由值长根据实际情况对机组指令进 行分配。无论哪种负荷分配方式 ，都是 建立在节能降耗的基础 上 ，即煤耗低的机组多发 电，煤耗高的机组少发电，从而降低整 体的煤耗量 ，提高全厂的经济效益。 虽然当前该系统在煤耗计算和优化分配方面存在一定偏差或 问题 ，但在同类系统 中性能 已具有超前意识，相信随着后期性能 试验、源参数及计算方法修正等工作的开展，系统将更加完善。 之后将有望进一步在火力发电企业得到广泛应用。’ 参考文献 [ 1 】 张斌． 自动发电控制及一次调频控制系统[ M】 ． 北京中国电力出版社 2 0 0 5 [ 2 】 王远辉等． 厂级负荷分配系统总体规划， 2 0 0 8 ． 9 8 自 动化搏览2 0 1 O 年1 2 月刊