11.3. Регулирование активной мощности группы энергоблоков

Колебание электрической нагрузки вызывает изменение часто­ты электрической сети, которое воспринимает регулятор частоты вращения турбин, действующий на положение паровпускных кла­панов. Распределение нагрузки между турбогенераторами зависит от статических характеристик регуляторов (рис. 11.5) и характе­ризуется коэфициентом статизма, %:

(11.1)

Обычно находится в пределах 1,5—3%. Турбины с более по­логой статической характеристикой регуляторов воспринимают большие колебания нагрузки при одном и том же изменении час­тоты .

Регулирование мощности с помощью регуляторов частоты вращения называют первичным регулированием. Статическая точность первичного регулирования оп­ределяется выражением

где — статическая ошибка промышленного регулятора по частоте;— зонанечувствительности; — коэффициент статизма (11.1), — номинальная мощ­ность агрегата.

Дляи значение

Однако приведенный спо­соб регулирования, отличаю­щийся низкой точностью и до­пускающий самопроизвольное изменение электрической на­грузки отдельных турбоагре­гатов при колебаниях частоты сети, нельзя считать удовлет­ворительным. В особенности это относится к ТЭС с боль­шим числом агрегатов, участвующим в регулировании перетоков мощности по линиям электропередач системы. Распределение нагрузок между отдель­ными агрегатами станции в этом случае тесно связано с экономич­ностью их работы, а персонал ТЭС (дежурный инженер) не в со­стоянии быстро рассчитать оптимальное распределение нагрузок с учетом потребностей энергетической системы.

Рис. 11.5. Статическая характеристика регулятора частоты вращения (мощности) турбогенератора

В связи с недостатками одного первичного регулирования и сложностью управления мощностью большой группы энергобло­ков по условиям экономичности разработаны общестанционные автоматические системы регулирования частоты и активной мощ­ности (АСРЧМ). Последние служат надстройкой над АСР мощнос­ти энергоблоков и отдельных его агрегатов. Они действуют по сиг­налам задания от вышестоящей системы управления и осуществ­ляют вторичное регулирование частоты и активной мощности. Формирование сигналов задания N_З, для блочных подсистем уп­равления происходит на верхнем уровне АСУ ТП ТЭС.

Например, на рис. 11.6 приведена функциональная схема АСРЧМ, состоящая из нескольких взаимодействующих устройств. Система в целом предусматривает участие энергоблоков в покрытии плановой N_З,ПЛ и внеплановой N_З ,_НПЛ составляю­щих суммарной электрической нагрузки ТЭС. Значение N₃, для всех блоков вна­чале формируют с помощью общестанционного регулятора внеплановой мощности РВМ, который реализуют на основе регулирующего прибора РП с интегратором на выходе. На вход РП от АСДУ ЭС поступает внеплановая составляющая актив­ной мощности N"_З,_НПЛ и суммарный сигнал обратной связи от внеплановых состав­ляющих активной мощности, отработанных отдельными энергоблоками:

Выходной сигнал интегратора РВМ через делители а₁, а₂, ..., а_i, .... а_n опреде­ляет долю участия каждого из энергоблоков в покрытии внеплановой составляю­щей активной мощности N"_З,_НПЛ, поступающей от АСУ ТП ТЭС. Заданное зна­чение плановой составляющей мощности формируют в специальном устройстве ЗПМ, используемом для управления энергоблоком в режиме изменения активной мощности по графику нагрузки. Текущее значение нагрузки Nз.пл формируют по сигналам заданной мощности и скорости изменения нагрузки dN₃/dt, которые ус­танавливает персонал энергоблока по любому индивидуальному закону.

Суммарный сигнал с выходов РВМ и ЗПМ корректируют устройством эконо­мичного распределения нагрузок между энергоблоками ЭПН, которое может быть реализовано в УВК АСУ ТП ТЭС на основе алгоритмов оптимального распределе­ния нагрузок, составленных в соответствии с условием равенства относительных приростов ; (3.46). Алгебраическая сумма сигналов Nз.пл и N_З,_НПЛ, скорректиро­ванная устройством ЭПН, вырабатывающим сигнал коррекции Nз.эк, поступает на вход ограничителя темпа задания мощности ОТЗ, который предназначен для огра­ничения результирующего сигнала N_З в динамике.

Рис. 11.6. Функциональная схема АСРЧМ блочной тепловой электростанции.

Ограничитель темпа реализуют с помощью обычного регулирующего прибора с интегратором на выходе. При на­личии ограничений предусматривают устройство, вырабатывающее соответствую­щий сигнал.

Например, при ограничении по термическому напряжению металла турбины используют сигнал по положению регулирующих клапанов, измеренный тем или иным способом и пропущенный через дифференциатор. Выходной сигнал устрой­ства ограничения сравнивают с максимальным допустимым значением. В случае превышения последнего срабатывает устройство блокировки, разрывающее цепь управления интегратора на выходе ОТЗ. Вследствие этого сигнал по N₃ на выходе ОТЗ останется неизменным, несмотря на рост суммарного сигнала на входе. При отсутствии ограничения сигнал на выходе ОТЗ отслеживает сумму сигналов N_{3 ,ПЛ} + N_З,нпл+ Nз,эк и дополняется сигналом с выхода частотного корректора ЧК, пропор­циональным отклонению частоты сети f_C. Суммарный сигнал задания N₃ поступает на вход котельного и турбинного регуляторов мощности (КРМ и ТРМ).

Систему формирования сигнала мощности N₃ в АСРЧМ увязывают с техноло­гическим ограничением ТО и работой тепловых защит ТЗ. При возникновении тех­нологических ограничений, препятствующих отработке сигнала N₃ в статике, по­следние могут быть учтены в соответствии с рекомендациями (см. рис. 3.13). Для этого осуществляют переход на регулирование по ограничивающему параметру с поддержанием его на предельно допустимом уровне при минимальном рассогласо­вании между N_Ф и N₃. Например, ввод ограничений на снижение р_Т до реализуют заменой суммарного входного сигнала АСРМ турбины по мощности и давлению на сигнал . Для этого устанавливают дополнительный регуля­тор давления пара перед турбиной РД, действующий по принципу "до себя" (см. рис. 11.3, б, вариант III).

При ограничениях на регулирующие воздействия котла определяющим прини­мают принцип регулирования параметра, поддержание которого обеспечивается воздействием, достигшим предела.

Например, при исчерпании диапазона регулирующего воздействия по количе­ству подаваемого в топку воздуха с целью поддержания его заданного избытка a_T не следует увеличивать расход топлива на данный котел и тем самым поднимать его паровую нагрузку и электрическую мощность блока в целом. При этом огра­ничение N₃, достигается блокированием контактов "больше" в цепи управления ин­тегратором на выходе ОТЗ.

При срабатывании ТЗ, действующих, например, на частичную разгрузку энергоблока, АСРЧМ ТЭС отключают от данного блока с помощью специального проме­жуточного реле. АСРМ котла и турбины переводят на уровень значений N₃ заданный тепловой защитой (например, снижение до 60% максимальной нагрузки и др.).

Кроме того, предусматривают связь АСРЧМ ТЭС с противоаварийной системой релейной защиты энергосистем. Связь осуществляют воздействием противоаварий­ной автоматики ПА на цепь управления интегратора на выходе ОТЗ. Новый уро­вень N₃, для АСРМ котла и турбины устанавливают в соответствии с заданным по условиям устойчивой и безопасной работы ЭС [ 1 ].

Управление активной мощностью группы энергоблоков АСРЧМ при отсутствии сигналов от главных ТЗ и ПА, имеющих абсолют­ный приоритет, протекает следующим образом:

мощность каждого энергоблока устанавливают в соответствии с графиком электрической нагрузки с помощью ЗПМ;

график дополняют внеплановым изменением составляющей ак­тивной мощности по сигналам от АСДУ, имеющей относительный приоритет.

Затем проводят перераспределение активной мощности по ус­ловиям экономичности их работы от ЭПН. Все изменения сигнала задания активной мощности, как плановой, так и неплановой, про­ходят через ОТЗ и дополняются корректирующим сигналом по частоте с выхода ЧК. Результирующий сигнал N₃, поступает на вход АСРМ отдельных блоков [8 ].