SD-B3.031.030-1

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一次调频动作主要是由汽轮机侧完成，时间短，速度快，而汽轮机和锅炉的响应特性不同，锅炉的响应慢，锅炉的能量信号（表示汽机调节级压力，表示主蒸汽压力，表示主汽压力）随汽轮机阀门开度发生剧烈变化，同时会造成锅炉燃烧工况出现扰动，甚至导致锅炉灭火。

   另一方面，甩负荷后转速迅速飞升，达到原DEH系统中OPC动作的设定点103%，从而造成OPC在3090r/min时动作。OPC动作后，调门全部关闭，机组出力小于小网上的电负荷，汽机转速下降，OPC消失，调门打开，机组负荷又迅速上升，如此反复，使得小网频率反复震荡，终可能导致小网崩溃[5]。

2.2锅炉侧控制方案

   针对小网运行时，一次调频会经常动作汽轮机阀门，导致锅炉主汽压力经常波动，同时主汽压力不稳定反过来又会影响一次调频的调节品质。文献[6]指出，一次调频特性在较高频段受主汽压力变化影响不大，而在低频段考虑主蒸汽压力变化后一次调频增益明显偏小，会出现时间之后一次调频出力回落、偏离理想设计性能。

   在锅炉侧，NT6000DCS系统设计如下控制方案。

（1）充分利用锅炉蓄热，机组一次调频对锅炉侧主汽压力等参数的影响。

（2）为了提高调频性能，引入CCS侧一次调频逻辑，自动调节主汽压力。

（3）在锅炉侧主控输入增加速率限制模块，减小由于汽轮机阀门开度过频变化引起的锅炉主控指令过快变化，同时要考虑对其他工况的影响。

（4）加强对主要参数的监控及调整，及时跟踪，当出现主汽压力等参数波动过大，超出设定限制，引入辅机故障减负荷(RB)逻辑。

2.3汽机侧控制方案

   针对汽机侧一次调频存在的问题，NT6000DCS系统设计了改进后的控制策略，方案如下。

   （1）优化DEH控制逻辑。在DEH中引入小网运行控制状态，当转速偏差超过范围时，DEH自动进入小网控制状态。这种设计能够同时适应并网运行和孤网运行的要求。用户正常时并入大电网，当大电网发生故障时，会脱离大电网进入小网控制状态。

   （2）设计快速一次调频回路。DEH中将与一次调频相关的转速采样，转速三值优选，一次调频计算，调速指令输出都设置为快速运行，运行周期小于50ms，转速采样和模拟量输出模块采用高速硬件，使控制周期小于100ms，提供DEH一次调频的控制速度。

   （3）设计智能OPC卡。在进入小网控制时，采用转速加速度计算预估的转速高值，当预估的转速高值高于OPC设定值时，提前动作OPC。由于OPC动作回路比调节阀动作回路要快200ms左右，这种设计将大大减小转速飞升。在进入小网控制后，将103%OPC动作值抬高。

   （4）减小DEH控制周期，在NT6000DCS系统中，设计直接接在IO总线上的伺服卡，省去了输出卡的环节，改进后如图4所示，控制器的控制周期减小到50ms，转速卡的测量时延减小到1ms，整个系统的时延在51ms内，由此产生的转速飞升减少80%以上。

图4 改进后的转速控制回路

   综上所述，图5，为改进后的小网控制原理图。

图5 改进后的小网控制原理图

3 系统应用

   舟山朗熹发电有限责任公司（舟山发电厂）作为“九五”期间浙江省重点工程，现有装机容量为260MW，是舟山电网主力发电厂，目前发电量占电网总发电量的80%以上，现装有1*300MW机组，采用NT6000DCS控制系统，正常情况下热电厂接入电网系统，但在故障情况下，集团与大网的进线会断开，则要求热电厂在故障过程中，能够完成从并入大电网到脱离大电网进入小网控制的切换，维护小网的稳定运行。

   根据小网控制以及在舟山电厂实验的情况，NT6000DCS系统还进行如下优化设计。

   （1）优化NT6000控制器性能。NT6000DCS控制器型号为KM940，采用PowerPC8247芯片技术，支持精简指令集（RISC），主频400MHz，相当于Pentinum400MHz芯片的运算能力。在冗余状态下以50ms的控制周期运行，控制器负荷不超过15%。

   （2）高速转速卡设计。NT6000DCS系统转速卡型号为KM523，在机组高速运行过程中，转速卡连续记录60个脉冲的时间，通过线性回归得出转速值，在额定转速3000r/min下，60个脉冲的时间为20ms，为了进一步提高测量速度，不必等到60个脉冲全部被更新才进行转速计算，只要有一个脉冲被更新，就能得到当前新的60个脉冲数据，这样计算的结果，是转速卡中的转速测量周期减小到1/3ms。

   （3）先进伺服卡设计。NT6000DCS的伺服卡型号为KM522，一般DCS没有专门的伺服卡，采用第三方设备，需要通过通用的模拟量输出卡(AO)将调门指令送到伺服卡。为了提高速度，NT6000在I/O总线上设计了伺服卡，省去了中间环节，伺服卡的控制调节周期小于15ms。

   另外，NT6000DCS还采用了先进的控制策略与灵活的组态逻辑，通过在舟山电厂经行小岛运行控制实验，从汽轮机脱网，甩部分负荷以及甩全部负荷，均能在允许的时间内实现小网频率的稳定，满足小网控制的要求。

4 结论

   上述理论分析和实验结果表明，采用具有快速运算能力的NT6000控制器实现小网控制能够取得良好的效果，并优于其他调速方式。

   基于NT6000的小网控制模式，逻辑设计灵活，能够完成功能完善的小网控制逻辑，其较小的迟缓率和较好的控制灵敏度不仅有利并网控制品质的提高，而且有利于小网控制品质的提高。

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