VDI VDE 3507-2012 Acceptance tests of control loops in power plants.pdf

1、VEREINDEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DERELEKTROTECHNIKELEKTRONIKINFORMATIONSTECHNIKAbnahme von Regelkreisen in KraftwerkenAcceptance tests of control loops in power plantsVDI/VDE 3507Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/VDE-Handbuch AutomatisierungstechnikVDI-Handbuch EnergietechnikVDI/VDE-RICH

2、TLINIENDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.September 2012The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . .

3、. . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22 Normative Verweise. . . . . . . . . . . . . . . 33 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Generelle Festlegungen . . . . . . . . . . . . 54.1 Methodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.2 Vorauss

4、etzungen . . . . . . . . . . . . . . 64.3 Zu betrachtende Regelgren . . . . . . . . 84.4 Bewertungskriterien der Regelgte der betrachteten Regelgren . . . . . . . . 95 Durchfhrung der Abnahme . . . . . . . . . . 115.1 Stationrer Betrieb . . . . . . . . . . . . . 125.2 Instationrer Betrieb . . . . .

5、. . . . . . . 136 Richtwerte fr erreichbare Regelgten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Checkliste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Hinweise zu Begrenzungen im Hinblick auf die Mechanik . . . . . . . . . 16Anhang A Checkliste zur Durchfhrung der Abnahmeversuche . . . . . . . . . .

6、 . 17Anhang B Einsatz von elektrischen Regelantrieben und -ventilen im Hinblick auf erzielbare Regelgten . . 28Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . .

7、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Normative references . . . . . . . . . . . . . 33 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 34 General specifications . . . . . . . . . . . . . 54.1 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . 54.2 Preconditions . . . . . . . . . . . . . . . . 64.3 Contr

8、olled variables to be examined . . . . 84.4 Criteria used to evaluate the control perfor-mance of the controlled variables examined 95 Conducting acceptance testing . . . . . . . . 115.1 Steady-state operation . . . . . . . . . . . 125.2 Transient operation . . . . . . . . . . . . . 136 Recommended

9、values for achievable control performances . . . . . . . . . . . . . 157 Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Remarks on mechanical limitations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Annex A Checklist for conducting the acceptance tests . . . . . . . . . . . 22Annex B Use of elect

10、ric actuators and valves in terms of achievable control performance . . . . . . . . . . 28Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Frhere Ausgabe: 11.10, Entwurf, deutschFormeredition: 11/10, Draft, in German onlyZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevo

11、rbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2012Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedICS 23.060.40, 25.040.40, 27.100VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA)Fachbereich Anwendun

12、gsfelder der AutomationB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10 2 VDI/VDE 3507 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VD

13、I 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlini

14、en.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Diese Richtlinie wurde erarbeitet vom FachausschussLeittechnik in konventionellen Dampfkraftwerken“der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisie-rungstechnik.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei

15、 gedankt.EinleitungAufgrund der immer hheren Anforderungen derelektrischen Netze mit zunehmenden Anteilen vonerneuerbaren Energien aus Wind und Fotovoltaik,wird die Abnahme von Regeleinrichtungen in Kraft-werken zuknftig eine weiter steigende Bedeutungbekommen.Durch diese Richtlinie wird ein wesentl

16、icher Beitragzur qualittsgesicherten Untersuchung von Regelein-richtungen in Kraftwerken geleistet, um durch dieseden Erhalt des Leistungsgleichgewichts im elektri-schen Netz zu sichern. Sie schafft eine konkreteGrundlage fr die Abnahme und fr die Vertragsge-staltung. Sie enthlt eine Checkliste, in

17、der techni-sche und organisatorische Randbedingungen genanntwerden.1 AnwendungsbereichAufbauend auf den Ausfhrungen in der VDI/VDE 3508 (insbesondere Abschnitt 7) wird in dervorliegenden Richtlinie die Abnahme von Regelein-richtungen in Kraftwerken praxisnah beschrieben. Eswerden Richtwerte fr die d

18、amit erreichbaren Regel-gten fr die gesamte Anlage bei verschiedenen Be-triebsarten genannt, die eine detaillierte Einzelfallbe-trachtung jedoch nicht generell ersetzen knnen.Diese Richtlinie behandelt die Abnahme von Regel-einrichtungen, nicht die Abnahme von Dampferzeu-gern, Turbinen oder anderen

19、Gewerken.Hauptschlich betrachtete Kraftwerkstypen sindgroe Dampfkraftwerke mit Zwangdurchlaufdampf-erzeuger mit Stein- oder Braunkohlefeuerung.Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000. Al

20、l rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditionsspeci

21、fied in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de).This guideline was established by the technical com-mittee on control in power plants of the VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik.We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.IntroductionThe consta

22、ntly increasing requirements of electricalgrids with rising proportions of renewable energiessuch as wind and photovoltaics will make acceptancetests of the control systems used in power plants be-come more and more important in future.This guideline makes an important contribution to thequality-ass

23、ured analysis of closed loop control inpower plants, allowing them to maintain the powerbalance in the electrical grid. It establishes a concretebasis for conducting acceptance tests and drawing upcontracts.1 ScopeOn the basis of the information given in VDI/VDE 3508 (in particular Section 7), this

24、guidelinegives a hands-on description of acceptance tests ofclosed loop control in power plants. While it providesrecommended values for the control performance thatcan be achieved for the entire system in various oper-ating modes, it will not generally allow to dispensewith a detailed analysis of i

25、ndividual cases.This guideline deals with acceptance tests of controlloops and not with acceptance tests of steam genera-tors, turbines or other lots.The types of power plants analysed are large steampower plants with hard coal- or lignite-fired oncethrough steam generators.B55EB1B3E14C22109E918E8EA

26、43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10VDI/VDE 3507 3 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20122 Normative VerweiseDie folgenden zitierten Dokumente sind fr die An-wendung dieser Richtlinie erforderlich:DIN EN 15714-2:2010-02 Industriearmaturen; An-triebe; Teil 2: Elek

27、trische Antriebe fr Industrie-armaturen; Grundanforderungen; Deutsche Fas-sung EN 15714-2:2009VDI/VDE 3508:2003-09 Blockregelung von Wr-mekraftwerken3 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten folgen-den Begriffe:AbnahmeGesamtheit aller Versuche (im Sinne dieser Richtli-nie) zum Nachweis der

28、 vertraglich vereinbarten Ei-genschaften der Regeleinrichtungen. Betrieb im modifizierten GleitdruckBetriebsart mit leistungsabhngiger Turbinenventil-androsselung.Anmerkung: Siehe VDI/VDE 3508, Bild 5.Betrieb im natrlichen GleitdruckBetriebsart mit dem Hauptkennzeichen, dass die Tur-binenstellventil

29、ffnung konstant gehalten wird unddabei in der Regel voll geffnet ist.Anmerkung: Erluterung siehe VDI/VDE 3508, Abschnitt 5.1.2Punkt (b).Elektrische LeistungAus den Messgren Spannung und Strom rechne-risch ermittelte Generatorwirkleistung. Anmerkung: Fr die Abnahme der Regeleinrichtung sollte die Net

30、-toleistung (z.B. Generatorwirkleistung abzglich Eigenbedarf odergemessene Leistung am bergabepunkt) herangezogen werden.Instationrer BetriebBetrieb eines Kraftwerks mit Leistungsnderungen,hervorgerufen durch eine Soll-Leistungsrampe oderdurch einen Soll-Leistungssprung (inklusive der er-forderliche

31、n Beruhigungszeitrume fr die Dampf-temperaturen).IstwertTatschlicher momentaner Wert.Leistungsrampenderung des Zielwerts der elektrischen Block-leistung von mindestens 10 % der Nennleistung. Anmerkung: Dabei wird innerhalb der Sollwertbildung der Soll-wert rampenfrmig an den genderten Zielwert heran

32、gefhrt. Der2 Normative referencesThe following referenced documents are indispen-sable for the application of this guideline:DIN EN 15714-2:2010-02 Industrial valves; Actua-tors; Part 2: Electric actuators for industrialvalves; Basic requirements; German versionEN 15714-2: 2009VDI/VDE 3508:2003-09 U

33、nit control of thermalpower stations3 Terms and definitionsFor the purpose of this guideline, the following termsand definitions apply:Acceptance testsAll tests (in terms of this guideline) conducted withthe aim of verifying the contractually agreed proper-ties of the closed loop control.Modified sl

34、iding pressure operationOperating mode with output-dependent turbine valvethrottling.Note: See VDI/VDE 3508, Figure 5.Natural sliding pressure operationThe main feature of this operating mode is that theturbine control valve opening is kept constant and isusually completely open.Note: See Section 5.

35、1.2 (b) of VDI/VDE 3508 for an explanation.Electrical power outputActive power output of the generator calculated fromthe measured variables voltage and current. Note: The net output (e.g. the active output of the generator minusthe auxiliary service power or the output measured at the transferpoint

36、) should be used for the acceptance tests of the closed loopcontrol. Transient operationOperation of a power plant with power outputchanges caused by a target power output ramp or atarget power output step (including the necessary sta-bilizing periods for the steam temperatures).Actual valueActual i

37、nstantaneous value.Power output rampChange in the target value of the electrical poweroutput of a unit amounting to at least 10 % of therated output. Note: Within the calculation of the setpoint value, the setpoint isbrought close to the changed target value in the form of a ramp. TheB55EB1B3E14C221

38、09E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10 4 VDI/VDE 3507 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012Gradient der Sollwertrampe wird vorgegeben. Die Istwertnderungerfolgt im Minutenbereich.LeistungssprungSprungfrmige nderung des Sollwerts der elek-trischen Blo

39、ckleistung innerhalb eines vorgegebenenLeistungsbereichs.Anmerkung 1: Die Istwertnderung erfolgt im Sekundenbereich.Anmerkung 2: nderung ist blicherweise auf 2 % bis 10 % derb2rightNennleistung begrenzt. Dabei hat diese Reaktion blicherweiseinnerhalb von 5 s bis 30 s zu erfolgen. Die Mehr- bzw. Mind

40、erleis-tung ist dann fr einen vorgegebenen Zeitraum zu halten. Anmerkung 3: Ein Sollwertsprung wird normalerweise durch dieVorgabe einer Frequenzabweichung eingestellt.NennleistungHchste abgebbare elektrische Dauerleistung einerErzeugungsanlage, fr die sie (gem den jeweiligenLiefervereinbarungen) be

41、stellt und installiert ist.Obere KannleistungMaximale Leistung, die bei gegebenen Aggregatkon-stellationen erreicht werden kann.PrimrregelungIm Sekundenbereich automatisch wirkende stabili-sierende Wirkleistungsregelung des gesamten zu-sammengeschalteten, synchron betriebenen Dreh-strom-Verbundnetze

42、s. Anmerkung: Sie entsteht aus dem Aktivbeitrag der Kraftwerke beinderung der Netzfrequenz und wird untersttzt durch den Passiv-beitrag der von der Netzfrequenz abhngigen Lasten (Selbstregel-effekt), siehe Transmission Code 2007.SekundrregelungGebietsbezogene Beeinflussung von zu einem Ver-sorgungss

43、ystem gehrigen Einheiten zur Einhaltungdes gewollten Energieaustauschs der jeweiligen Re-gelzonen mit den brigen Verbundnetzen bei gleich-zeitiger, integraler Sttzung der Frequenz, sieheTransmission Code 2007. Anmerkung: In der Union for the Coordination of Transmission ofElectricity (UCTE) wird die

44、 Sekundrregelung mit Mitteln derLeistungsfrequenzregelung erreicht.S-KurveTypischer zeitlicher Verlauf der Istleistung im natr-lichen Gleitdruck whrend einer Leistungsrampe.SollwertWert, den die Regelgre annehmen soll.Anmerkung: Innerhalb einer Sollwertbildung entsteht der Sollwertaus dem Zielwert.

45、Bei der Sollwertbildung werden betriebsrele-vante Begrenzungen im Bezug auf Betrag und Gradient bercksich-tigt. Der zeitliche Verlauf des Sollwerts wird der Regelung zuge-fhrt und dort mit dem Istwert verglichen.slope of the setpoint ramp is specified. The change in the actual va-lue takes place in

46、the minute range.Power output stepSudden change in the setpoint value of the electri-cal power output of a unit within a specified outputrange.Note 1: The change in the actual value takes place in the rangeof seconds.Note 2: The change is usually limited to 2 % to 10 % of the ra-ted power output. Th

47、is reaction usually has to take place within 5 sto 30 s. The higher or lower power output must then be maintainedfor a specified period. Note 3: A target step is usually set by specifying a frequency devi-ation.Rated outputHighest possible continous output of a generatingsystem for which (according

48、to the supply agree-ments made in each case) it has been ordered and in-stalled.Upper power output capacityMaximum power output which can be achieved withthe given constellation set of plant components in op-eration.Primary controlStabilizing control, operating automatically in theseconds range, of

49、active power of the complete, cou-pled, synchronously operated three-phase intercon-nected network. Note: It is produced from the active contribution of the power sta-tions to changes in system frequency, and is supported by the pas-sive contribution of the loads which depend upon the system fre-quency (self-regulating effect), see Transmission code 2007.Secondary controlInfluencing, in relation to a specific area, of generat-ing units within a supply system for t