способ управления активной мощностью электростанции

Формула изобретения

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 ( Р), 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· P',

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;

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

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

Р_вкл ^верх - верхнее пороговое значение включения Р, при достижении которого Р' становится равным Р;

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

Р_вкл ^низ - нижнее пороговое значение включения Р, при достижении которого Р' становится равным Р;

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

Описание изобретения к патенту

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 ( P), 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 P 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 P после превышения P порогового значения P_вкл и формирования управляющего воздействия без учета P после снижения P ниже порогового значения P_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 ( P), 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× P',

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,

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

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

P_вкл ^верх - верхнее пороговое значение включения P, при достижении которого P' становится равным P;

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

P_вкл ^низ - нижнее пороговое значение включения P, при достижении которого P' становится равным P;

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

Дополнительное введение пороговых значений величины отклонения P, при переходе через которые начинается формирование управляющего воздействия на дозатор топлива с учетом P или без учета P, 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 ( P).

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

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

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

Блок 5 выполняет сравнение P с P_вкл ^низ (например, - 0,6% Р_ном), который при P< P_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 P на значение логического сигнала I₉ (1 или 0), поступающего с блока ( P').

Блок 12 осуществляет операцию умножения k_p× P'.

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

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

Блок 15 - блок формирования управляющего воздействия на дозатор топлива.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

В зависимости от значения P в блоках 2-10 формируется и фиксируется логический сигнал I₉=1 либо в момент превышения P величины P_вкл ^верх (фиг.2, участок II), либо в момент уменьшения P ниже величины P_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 I ₇=1, при наличии которого информация о величине P поступает в блок 10, который по сигналам I₇ =1 и I₈=1 формирует сигнал I₉.

В момент снижения величины P меньше P_выкл ^верх (фиг.2, участок III), либо в момент превышения P величины P_выкл ^низ (фиг.3, участок I) значение логического сигнала I₉ формируется и фиксируется как 0 (I ₉=0).

I₉ фиксируется и принимает значение 1 при выполнении условий:

P> P_вкл ^верх или P< P_вкл ^низ; I₉=1.

I₉ фиксируется и принимает значение 0 при выполнении условий:

P< P_выкл ^верх или P> P_выкл ^низ; I₉=0.

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

При I₉=1 величина P'=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 n_ст, в величине n_{ст уст} поступает на вход блока 14, который выдает сигнал о величине n_ст, в зависимости от этого сигнала блок 15 формирует управляющее воздействие на дозатор топлива пропорционально n_ст, что позволяет поддерживать величину активной мощности электростанции с необходимой точностью.