[0001] 本实用新型涉及火力发电机组调频技术领域，具体为一种电厂网频响应系统。

[0002] 目前各发电机组一次调频容易受到自动发电控制(Automactic Generation Control，AGC)反向，当机组AGC变化方向与一次调频动作方向相反时，AGC调节必然影响一次调频的动作效果，影响一次调频的正常调节，且机组AGC没有负荷超限报警，无法保证运行人员对运行参数进行调整避免一次调频考核。

[0003] 传统的一次调频策略普遍存在调频能力不足且容易引起调频装置剧烈震荡，调频震荡会引起一次调频考核，系统与系统和机组与系统之间的失步而解列，严重威胁电力系统的稳定。实用新型内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题在于：解决机组AGC变化方向与一次调频动作方向相反、机组AGC没有负荷报警和传统的一次调频策略容易引起调整装置震荡的问题。

[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

[0006] 一种电厂网频响应系统，包括：

[0007] 反向闭锁模块，包括第一减法模块、第一判断模块和切换模块，所述第一减法模块的输入端接收电网频率，所述第一减法模块的输出端接入所述第一判断模块，所述第一判断模块判断所述电网频率的高低，所述切换模块根据所述第一判断模块的判断结果，输出调整所述电网频率；

[0008] 快动慢回模块，包括速率限制模块、第二判断模块和开关模块和追踪模块，所述速率限制模块接收调频转速输出惯性转速，同时所述第二判断模块判断所述电网频率的高低，所述开关模块接收所述第二判断模块的判断结果，根据所述判断结果输出所述调频转速或惯性转速，所述追踪模块的接收所述开关模块的结果，输出机组负荷；

[0009] 报警模块，包括第二减法模块、第三判断模块和报警装置，所述第二减法模块的输入端接收机组的实际负荷和自动发电控制设定值，所述第三判断模块的输入端接收所述第二减法模块的输出值，所述报警模块的输入端接收所述第三判断模块的判断结果，输出报警信息。

[0010] 在本实用新型的一实施例中，所述反向闭锁模块还包括闭锁时间设定模块，所述闭锁时间设定模块的输入端与所述第一判断模块的输出端连接，所述闭锁时间设定模块的输出端与所述切换模块的输入端连接。

[0011] 在本实用新型的一实施例中，所述反向闭锁模块还包括第一触发器、第二触发器、第一或模块、第二或模块、第三触发器、第四触发器、所述第一减法模块包括负荷减法模块以及第一判断模块包括负荷判断模块，所述负荷减法模块的输入端输入实际负荷和修正负荷，所述负荷减法模块的输出端与所述负荷判断模块的输入端连接，两个所述负荷判断模块的输出端分别与所述第一触发器的输入端连接和所述第二触发器的输入端连接，所述第一触发器接收高负荷导通，所述第一触发器的输出端与所述第一或模块的输入端连接，所述第一或模块的输出端与所述第三触发器的输入端连接，通过所述第三触发器高负荷复位。

[0012] 在本实用新型的一实施例中，所述第二触发器接收低负荷导通，所述第二触发器的输出端和所述第二或模块的输入端连接，所述第二或模块的输出端与所述第四触发器的输入端连接，所述第三触发器低负荷复位。

[0013] 在本实用新型的一实施例中，所述反向闭锁模块还包括主汽压力控制模块和所述第一判断模块还包括压力判断模块，所述主汽压力控制模块获取主汽压力的偏差，所述主汽压力控制模块的输出端与与所述压力判断模块的输入端连接。

[0014] 在本实用新型的一实施例中，所述压力判断模块包括高压判断模块和低压判断模块，所述高压判断模块的输出端与所述第一或模块的输入端连接，通过所述第三触发器高压复位，所述低压判断模块的输出端与所述第二或模块的输入端连接，通过所述第四触发器低压复位。

[0015] 在本实用新型的一实施例中，所述第一减法模块还包括转速减法模块和所述第一判断模块还包括转速判断模块，所述转速减法模块输入端接收网频转速和额定转速，所述转速减法模块的输出端与所述转速判断模块的输入端连接，所述转速判断模块的输入端接收所述转速减法模块输出的转速差值。

[0016] 在本实用新型的一实施例中，所述转速判断模块包括高转速模块和低转速模块，所述高转速模块的输出端与所述第三触发器的输入端连接，使所述第三触发器的输出端输出降负荷速率的信号，所述低转速模块得输出端与所述第四触发器的输入端连接，使所述第四触发器的输出端输出升负荷速率的信号。

[0017] 在本实用新型的一实施例中，所述快动慢回模块还包括侧调模块和对比模块，所述侧调模块的输入端接收电网频率对应的转速，所述侧调模块的输出端输出所述调频转速，所述速率限制模块的输出端与所述对比模块的输入端连接，所述对比模块包括大于模块和小于模块，所述开关模块包括第一开关和第二开关，所述大于模块的输出端与所述第一开关的输入端连接，所述小于模块的输出端与所述第二开关的输入端连接。

[0018] 在本实用新型的一实施例中，所述第二判断模块包括第二高频模块和第二低频模块，所述第二高频模块的输出端与所述第二开关的输入端连接，所述第二低频模块的输出端与所述第一开关的输入端连接。

[0019] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

[0020] 1、当电网频率存在负向偏差，且越过一次调频死区时，闭锁机组降负荷指令。当电网频率存在正向偏差，且越过一次调频死区时，闭锁机组增负荷指令。通过反向闭锁模块，尽量避免电网频率进入死区，影响一次调频正常调节。

[0021] 2、通过快动慢回模块，增加积分电量，当低频一次调频动作时，快动慢回模块不仅保证了一次调频的“快动”性能，且在频率的恢复过程中，通过速率限制模块使调频作用较慢地随频率偏差恢复，从而提供了更多调频电量，减缓了调频装置的振荡。

[0022] 3、通过报警模块可以第一时间提醒运行人员AGC负荷超限，从而提醒运行人员在确保安全情况下，可以优化调整运行参数，减少一次调频考核。

[0029] 为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

[0030] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0031] 随着新能源并网、负荷增长和电网规模的不断增大，在特高压电网和大区电网互联的新形势下，各级电网联系日渐紧密，电网和机组之间协调配合的要求也越来越高，网厂协调功能中的一次调频成为稳定电网的有效手段之一。发电机组一次调频功能是汽轮发电机组固有的功能，主要是通过调节数字电液控制系统(DEH)的进汽调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常的情况下，快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，维持电网的安全。一次调节对系统频率变化的响应快，由于发电机的一次调节仅作用于原动机的阀门位置，而未作用于火力发电机组的燃烧系统，当阀门开度增大时，是锅炉中的蓄热暂时改变了原动机的功率，由于燃烧系统中的化学能量没有发生变化，随着蓄热量的减少，原动机的功率又会回到原来的水平。因而，火力发电机组一次调节的作用时间是短暂的。目前，电网规定的一次调频死区为±0.033Hz(相当于±2rpm)，要求电网频率超出死区后3s机组有功需发生相应变化。同时，对周期在10s以内的负荷变化所引起的频率波动是极微小的，通过负荷效应，负荷能够自行吸收这种频率波动。对周期在几十秒到几分钟内变化且幅度也较大的负荷变化引起的频率波动，仅靠一次调频是不能满足要求的，必须进行频率的二次调整即AGC控制。

[0032] 实际运行中，由于锅炉侧辅机众多，极易出现机组运行于机跟炉方式(TF)方式，TF方式下工作的单元机组其调频能力主要由DEH来完成的，DEH侧的一次调频是开环控制，这就造成TF方式下一次调频整体上是开环控制。同时由于DEH侧负荷变化时，会造成分散控制系统(DCS)侧的主蒸汽压力呈反向调节。如电网频率低于50Hz，此时机组需要增加负荷，DEH侧会自动根据频差计算出的一正向补偿量，开大阀门以实现负荷的增长，但阀门开度的增大会造成主蒸汽压力的降低，为维持压力在设定值，DCS侧的汽轮机控制系统会自动关小阀门，即此时汽机主控会对一次调频有反向抑制作用，导致TF方式下一次调频时控制品质不能满足电网性能指标的要求。

[0033] 参阅图1至图3，本实施例公开了一种电厂网频响应系统，包括反向闭锁模块100、快动慢回模块200和报警模块300。其中，反向闭锁模块100包括第一减法模块110、第一判断模块120和切换模块130，第一减法模块110的输入端接收电网频率，第一减法模块110的输出端接入第一判断模块120，第一判断模块120判断所述电网频率的高低，切换模块130的输入端接收第一判断模块120的判断结果，根据第一判断模块120的判断结果，切换模块130输出调整所述电网频率，避免电网进入死区。快动慢回模块200包括速率限制模块F(t)、第二判断模块210、开关模块220和追踪模块230，速率限制模块F(t)接收调频转速X输出惯性转速X1，同时第二判断模块210判断所述电网频率的高低，开关模块220接收第二判断模块210的判断结果，根据第二判断模块210的判断结果，开关模块220输出所述调频转速或惯性转速，追踪模块230的接收开关模块220的结果，输出机组负荷。报警模块300包括第二减法模块310、第三判断模块320和报警装置360，第二减法模块310的输入端接收机组的实际负荷和自动发电控制设定值，第三判断模块320的输入端接收第二减法模块310的输出值，报警装置360的输入端接收第三判断模块320的判断结果，输出报警信息。

[0034] 请参阅图1所示，在本实用新型的一实施例中，反向闭锁模块100通过AGC反向闭锁逻辑，降低频率进入死区，进而避免影响一次调频正常调节。反向闭锁模块100还包括闭锁时间设定模块140，闭锁时间设定模块140的数量为多个。第一减法模块110的接收端接收电网和电网额定频率，其中，所述的电网频率为实际意义上的电网频率，电网额定频率为50Hz，通过第一减法模块110获取电网频率和电网额定频率的频率差值。其中，第一判断模块120包括第一高频模块121和第一低频模块122，切换块130包括第一切换块131和第二切换块132，因为电网规定的一次调频死区为±0.033Hz，当所述率差值大于0.033Hz时即高频，第一高频模块121输入端接收第一减法模块110的输出值，闭锁时间设定模块140的输入端接收第一高频模块121的输出端，其闭锁时间设定模块140的输出端接入第一切换块131的输入端。第一切换块131的输入端还接入速率值A，速率值A为运行人员设定，根据电网频率高低选择设定的速率升降负荷，第一切换块131输出降低负荷速率的指令。当率差值小于‑0.033Hz时即低频，第一低频模块122的输入端接收第一减法模块110的输出值，闭锁时间设定模块140的输入端接收第一低频率模块1221的输出端，其闭锁时间设定模块140的输出端接入第二切换块132的输入端，第二切换块132的输入端也接入速率值A，其输出升负荷速率指令。

[0035] 请参阅图1和图4所示，在本实用新型的另一实施例中，除了上述的频率差值会影响一次调平的正常调节，还有其他因素也会导致一次频率反向动作，基于上述的工作原理，反向闭锁模块100还包括主汽压力控制模块150、第一触发器FF1、第二触发器FF2、第一或模块OR1、第二或模块OR2、第三触发器FF3和第四触发器FF4，其中第一判断模块120和第一减法模块110的数量也是多个，为了便于区分，第一减法模块110包括负荷减法模块111和转速减法模块112，第一判断模块120包括负荷判断模块、压力判断模块和转速判断模块。

[0036] 请参阅图1和图4所示，在本实用新型的一实施例中，负荷减法模块111的输入端输入实际负荷和经过频率修正后的修正负荷，通过负荷减法模块111获取两者的负荷差值，其负荷减法模块111输出端与负荷判断模块连接。其中，负荷判断模块包括第一负荷判断模块121和第二负荷判断模块1210。当负荷差值大于8MW时即高负荷，负荷减法模块111输出端与第一负荷判断模块121的输入端连接，第一负荷判断模块121的输出端与第一触发器FF1的输入端连接，第一触发器FF1接收到高负荷时导通，第一触发器FF1的输出端接入第一与模块OR1的输入端，第三触发器FF3的输入端与第一与模块OR1模块的输出端连接，并通过第三触发器FF3使高负荷复位。当负荷差值小于‑8MW即低负荷，负荷减法模块111输出端与第二判断模块1210的输入端连接，第二判断模块1210的输出端与第二触发器FF2的输入端连接，第二触发器FF2接收到低负荷导通，第二触发器FF2的输出端接入第二与模块OR2的输入端。
第四触发器FF4的输入端与第二与模块OR2模块的输出端连接，并通过第四触发器FF4使低负荷复位。

[0037] 请参阅图1和图4所示，在本实用新型的一实施例中，主汽压力控制模块150获取主汽压力的偏差，其输出端与压力判断模块的输入端连接，所述压力判断模块包括高压判断模块122和低压判断模块1220，当主汽压力控制模块150的输出的主汽压力的偏差大于1.2MPA时即高压，主汽压力控制模块150的输出值接入高压判断模块122，高压判断模块122的输出端接入第一与模块OR1的输入端，并通过第三触发器FF3使高压复位。当主汽压力控制模块150的输出的主汽压力的偏差小于‑1.2MPA时即低压，主汽压力控制模块150的输出值接入低压判断模块1220，低压判断模块1220的输出端接入第二与模块OR2的输入端，并通过第四触发器FF4使低压复位。

[0038] 请参阅图1和图4所示，在本实用新型的一实施例中，转速减法模块112的输入端接收网频转速和额定转速A1，通过转速减法模块112获取其两者的转速差值，转速判断模块的输入端与转速减法模块112的输出端连接。转速判断模块包括高转速模块123和低转速模块1230，当所述转速差值大于2r/min时即高转速，转速减法模块112的输出端接入高转速模块
123的输入端，高转速模块123的输出端接入第三触发器FF3的输入端，使第三触发器FF3置
1，第三触发器FF3的输出端输出降负荷速率的信号。当所述转速差值小于2r/min时即低转速，转速减法模块112的输出端接入低转速模块1230的输入端，低转速模块1230的输出端接入第四触发器FF4的输入端，使第四触发器FF4置1，第四触发器FF4的输出端输出升负荷速率的信号。

[0039] 请参阅图2所示，在本实用新型的一实施例中，快动慢回模块200还包括侧调模块F(X)，侧调模块F(X)的输入端接收Δf，其Δf电网频率对应的转速，侧调模块F(X)为DEH和CCS共同作用下的调频函数，其中，CCS为协调控制系统，侧调模块F(X)的输入端接收Δf，Δf为电网频率对应的转速，侧调模块F(X)输出调频转速X。速率限制模块F(t)的输入端接收调频转速X，其输出端输出惯性转速X1。其中，速率限制模块F(t)为速率限制或惯性控制环节，经过其处理后的CCS侧调频指令和DEH侧调频流量滞后于输入量调频转速X的变化。同时，第二判断模块210的输入端还接收调频指令和流量，第二判断模块210包括第二高频模块211和第二低频模块212，当调频指令和调频流量大于0.1Hz时即为高频，则第二高频模块211接收此时的电网频率，开关模块220的输入端与第二高频模块211的输出端连接，接收第二高频模块211输出高频。其中，开关模块220包括第一开关T1和第二开关T2，第二高频的模块211的输出端与第二开关T2的输入端连接。当调频指令和调频流量小于‑0.1Hz时即为低频，则第二低频模块212接收此时的电网频率，第二开关T2的输入端与第二低频模块212的输出端连接，接收第二低频模块212输出的低频。快动慢回模块200还包括对比模块240，对比模块240包括大于模块241和小于模块242，大于模块241和小于模块242的输入端与速率限制模块F(t)的输出端连接，大于模块241的输出端与第二开关T2的输出端连接，小于模块
242的输出端与第一开关T1的输入端连接。开关模块220的输入端接收判断第二判断210输出频率和对比模块240输出转速，其开关模块220的输出端输出频率修正值Y，追踪模块230的输入端接收频率修正值Y。当低频一次调频时，频率修正值Y通过第一开关T1选择大于模块241输出，在频率下降的过程中，调频转速X增加，X>X1，大于模块241的接收速率限制模块F(t)的输出，第一开关T1接收大于模块241的输出，即Y＝X，调频作用快速增加到功率变化要求的值，在频率回升的过程中，X1>X，Y＝X1，调频动作以较慢的速率恢复。当高频一次调频工作时，频率修正值Y通过第二开关T2选择小于模块241输出，调频转速X减小，X＜X1，小于模块242接收速率限制模块F(t)的输出，第二开关T2接收小于模块242的输出，即Y＝X，调频作用快速的减小至功率变化要求值。在频率回降过程中，X1＜X，Y＝X1，调频作用以较慢的速率恢复。

[0040] 请参阅图2所示，在本实用新型的一实施例中，追踪模块230包括指令处理模块231、控制器PID、反馈模块232和发电机组233。指令处理模块231的输出端与控制器PID的输入端连接，控制器PID的输出端与反馈模块232的输入端连接，发电机组233的输出端与反馈模块232的输出端连接，发电机组233输出机组负荷P1。指令处理模块231的输入端接收AGC的一次调频指令P0，并将调频指令P0处理后输入至控制器PID，控制器PID的输入端还接收频率修正值Y和机组负荷P1，反馈模块232的输入端还接收频率修正值Y和。当电网频率超过频率差死区时，频率修正值Y作为前馈，控制器PID接受AGC的一次调频指令P0，通过调节发电机组233汽机各调门开度，实现机组负荷P1对AGC的指令与调频指令P0的跟踪。

[0041] 请参阅图3所示，在本实用新型的一实施例中，报警模块300还包括状态模块330、计时器340、与模块350和第五触发器FF5。其中，第二减法模块310的输出端与第三判断模块320的输入端连接，其第三判断320包括第三高负荷模块321和第三低负荷模块322。第三高负荷模块321的输出端与与模块350的输入端连接，第三低负荷模块322的输出端与第五触发器FF5的R端连接。状态模块330和计时器340与与模块350的输入端连接，与模块350的输出端与第五触发器FF5的S端连接。状态模块330用于记录自动发电控制设定值的变化，计时器340用于记录自动发电控制设定值维持的时间。其S端和R端都为第五触发器FF5的输入端，第五触发器FF5的输出端与报警装置360输入端连接，报警装置360的输出端例如连接显示器(图中未显示)，显示风烟画面报警和汽水画面报警以及报警装置360闪烁红色光字牌提醒运行人员，且通过第五触发器FF5复位后，其依旧闪烁红色光字牌。第二减法模块310的输入端接收机组的实际负荷和自动发电控制设定值，通过第二减法模块310获取两者的差值，即警报值。当所述警报值大于4MW或等于4MW,第三高负荷模块321接收第二减法模块310的输出值，且状态模块330记录得自动发电控制设定值在6分钟内没变化，则触发第五触发器FF5的S端使其导通，并使报警装置360发出报警信息。当红色光字牌闪烁报警后，且在4分钟内警报值小于3MW，此时光字牌闪烁绿色提醒运行人员，且复位后光字牌持续灰色，常规状态下光字牌的颜色为灰色。

[0042] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0043] 请参阅图5所示，在本实用新型的一实施例中，参照DCS系统调频贡献量曲线分析，图中曲线410表示为机组的实际负荷，曲线420表示自动发电控制设定值，曲线430表示调频指令、曲线440表示反向闭锁增、曲线450表示反向闭锁减以及曲线460表示一次调频动作。通过反向闭锁模块，利用一次调频考核优先于AGC考核，经长期参数优化确定适合电厂特点的调频响应参数。当机组AGC指令变化方向与一次调频动作460方向相反时，闭锁LDC实际负荷指令，一次调频优先动作，以保证一次调频贡献量，满足电网要求。

[0044] 请参阅图6所示，在本实用新型的一实施例中，参照DCS系统调频贡献量曲线分析，图中，曲线431为实际调频指令，曲线432为调频指令修正值，曲线433修正后的调频流量，曲线434为调频流量。为防止AGC指令被长期闭锁，通过快动慢回模块，选择适合的一次调频动作闭锁AGC负荷时间。当一次调频动作时，电网频率扰动恢复过程中，经速率限制模块，使得调频贡献量增加，保证了一次调频动作过程中积分电量的增加，减少因积分电量贡献不够导致的一次调频考核。

[0045] 以上所述实施例仅表示实用新型的实施方式，本实用新型的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。