CN102998972B - 基于协调控制品质的火电机组智能滑压曲线设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于协调控制品质的火力发电机组机炉智能滑压曲线设计方法。由于协调控制系统的耦合性，常规滑压曲线设计和控制方法很难做到快速准确的动态跟随，AGC运行的品质并不理想。本发明的特征在于：首先，根据火电机组的协调控制要求，设计出理想的智能滑压曲线形状；其次，根据理想的智能滑压曲线形状，对其进行分段设计，分为基准段、起始补偿段和终止补偿段，每段都加入智能判断规则，进行变参数调节，使其在整个负荷变动过程中始终能够动态调节，保证火电机组的协调控制品质。本发明保证了机组节能运行；保证了机组协调控制品质；闭环控制回路的波动幅度大为减少，加强了机组的稳定性。

Description

基于协调控制品质的火电机组智能滑压曲线设计方法

技术领域

本发明涉及火力发电机组的控制领域，具体地说是一种基于协调控制品质的火力发电机组机炉智能滑压曲线设计方法。

背景技术

滑压曲线为机组节能运行而设计，当前大型火电机组大多需要滑压且深度调峰运行，既需要节能运行又需要保证机组的协调控制品质，由于协调控制系统的耦合性，常规滑压曲线设计和控制方法很难做到快速准确的动态跟随，AGC运行的品质并不理想；同时，在加快负荷响应时会使主汽压力剧烈波动，过调或欠调现象频繁，从而影响了协调控制系统的稳定运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于协调控制品质的火力发电机组智能滑压曲线设计方法，以解决协调控制系统耦合性问题，既保证节能运行又提高机组的协调控制品质。

为此，本发明采用如下的技术方案：基于协调控制品质的火电机组智能滑压曲线设计方法，其特征在于，首先，根据火电机组的协调控制要求，设计出理想的智能滑压曲线形状；其次，根据理想的智能滑压曲线形状，对其进行分段设计，分为基准段、起始补偿段和终止补偿段，每段都加入智能判断规则，进行变参数调节，使其在整个负荷变动过程中始终能够动态调节，保证火电机组的协调控制品质。本发明使闭环控制回路的波动幅度大为减少，加强了机组的稳定性。

上述的火电机组智能滑压曲线设计方法，所述理想的智能滑压曲线形状通过下述步骤得到：由实际负荷指令按照负荷与压力的一维折线函数经过速率限制和一阶惯性环节形成滑压曲线基本形状，为一条带惯性的弧线；按照协调控制品质要求和机组的特性，在滑压曲线基本形状的基础上通过滑压曲线生成系统设计出理想的智能滑压曲线形状。

所述的滑压曲线生成系统按照机组模型特性设计，所述的机组模型如下：

     

，在上式中，⊿p _T 表示压力变化量，⊿N表示负荷变化量，⊿B表示煤量变化量，⊿μ表示调门变化量，G11表示调门对负荷的特性函数，G12表示煤量对负荷的特性函数，G21表示调门对压力的特性函数，G22表示煤量对压力的特性函数。

所述的智能判断规则如下：在设定压力减实际压力得到的压力偏差大于正阈值的条件下，当压力设定的微分大于正阈值时，减缓速率、加强惯性、变负荷起始时起始补偿段补偿，当压力设定的微分小于正阈值且大于负阈值时，变负荷起始时起始补偿段补偿，当压力设定的微分小于负阈值时，正常速率、正常惯性、各段补偿信号归零；在压力偏差小于正阈值且大于负阈值的条件下，正常速率、正常惯性、各段补偿信号归零；在压力偏差小于负阈值的条件下，当压力设定的微分大于正阈值时，正常速率、正常惯性、各段补偿信号归零，当压力设定的微分小于正阈值且大于负阈值时，变负荷终止时终止补偿段补偿，当压力设定的微分小于负阈值时，减缓速率、加强惯性、变负荷起始时起始补偿段补偿。智能判断规则在保证了压力控制品质的同时实现了负荷的高品质控制。

本发明具有以下有益效果：保证了机组节能运行；保证了机组协调控制品质；闭环控制回路的波动幅度大为减少，加强了机组的稳定性。

附图说明

图1为本发明形成滑压曲线基本形状的原理图。

图2为本发明滑压曲线基本形状图。

图3为本发明智能滑压曲线生成系统的原理图。

图4为本发明理想的智能滑压曲线形状图。

图5为本发明智能滑压曲线的分段图(图中，A表示起始补偿段，B表示基准段，C表示终止补偿段)。

图6为本发明智能滑压曲线的设计原理图。

图7为智能滑压曲线时，某厂百万火电机组负荷、压力响应图(通过实际应用；图中，A表示降负荷负荷控制曲线，B表示降负荷压力控制曲线，C表示升负荷负荷控制曲线，D表示升负荷压力控制曲线)。

图8为常规滑压曲线时，某厂百万火电机组负荷、压力响应图(通过实际应用；图中，A表示降负荷负荷控制曲线，B表示降负荷压力控制曲线，C表示升负荷负荷控制曲线，D表示升负荷压力控制曲线)。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

一、智能滑压曲线的形状

滑压曲线基本形状的生成原理如图1所示，它是由实际负荷指令通过一维折线函数转换为压力指令，再通过速率限制和一阶惯性环节而形成的滑压曲线基本形状，如图2所示，常规控制逻辑中使用此曲线作为压力设定值指令。

在热工自动规程中，协调控制的指标是要求负荷动态偏差控制在最大负荷的3%以内，压力动态偏差控制在±0.5MPa以内。但是在动态变负荷过程中，由于实际压力的惰性，按照滑压曲线基本形状控制，很难得到理想的控制品质，受到压力偏差的限制，负荷控制品质也很难令人满意。为提高协调的控制品质同时又保证机组节能运行，需要设计智能滑压曲线来满足要求。

按照机组模型特性来设计的滑压曲线生成系统，在滑压曲线基本形状的基础上通过滑压曲线生成系统可以实现理想的智能滑压曲线形状。对非线性模型进行简化及线性化处理，可以得到单元机组协调控制系统的近似动态模型(简称机组模型)：

        （1）

，在上式中，⊿p _T 表示压力变化量，⊿N表示负荷变化量，⊿B表示煤量变化量，⊿μ表示调门变化量，G11表示调门对负荷的特性函数，G12表示煤量对负荷的特性函数，G21表示调门对压力的特性函数，G22表示煤量对压力的特性函数。

根据此特性函数，采用如图3所示的滑压曲线生成系统，可以实现理想的智能滑压曲线的形状，其中负荷设定值为实际负荷指令，锅炉主控前馈为基准线加微分前馈(基准线经过特性函数G22后的形状即为滑压曲线基本形状，基准线加微分前馈经过特性函数G22后的形状为图5中的B、C段组合)，未包含炉主控的闭环控制量。G11、G12、G21、G22为机组的特性函数。采用如式（2）所示的特性函数进行仿真，将负荷指令按照12MW/min的速率变化60MW，产生的智能滑压曲线形状如图4所示。

           （2）

在图4中可以看出，在一次变负荷过程中，理想的智能滑压曲线形状呈现出“S”形。该形状的滑压曲线既能保证机组动态的负荷控制和压力控制品质，又能实现稳态机组在滑压点上节能运行。

二、智能滑压曲线的分段与智能判断规则设计

智能滑压曲线是在滑压曲线基本形状的基础上进行设计，滑压曲线的基本形状如图2所示，智能滑压曲线的形状如图4所示，为在基本形状的基础上实现智能曲线，需将智能曲线进行分段，如图5所示。在图5中，智能曲线被分为起始补偿段、基准段和终止补偿段三段，其中基准段的设计方法和图1所示滑压曲线基本形状的设计方法一致。

经过分段后的智能滑压曲线设计方法如图6所示，在图1的基础上，叠加了起始段补偿和终止段补偿，同时通过智能判断规则实现了速率变参数和惯性变参数。智能判断规则是实现智能滑压曲线的重要组成部分，具体的智能判断规则如下表所示。下表中的智能判断规则实现了滑压曲线的动态调整，何时需要速率变参数和惯性变参数，何时进行起始段补偿和终止段补偿，规则表都给出了详细说明。

三、实际应用

将本发明应用于某电厂1000MW超超临界机组中，当负荷指令按1.2%速率变化时，获得的负荷响应和压力响应曲线如图7所示，为获得对比效果，按常规方法，当负荷指令按1.2%速率变化时，获得的负荷响应和压力响应曲线如图8所示。

在图7中，负荷变动的范围为1000MW-900MW，负荷的动态偏差在8MW以内，最大压力偏差为0.3MPa，负荷响应曲线基本和设定值重合，升负荷指令的速率为12MW/min，响应速率在11MW/min左右，整个动态过程满足控制品质要求。

在图8中，负荷变动的范围为914MW-814MW，负荷的动态偏差在10MW左右，最大压力偏差为0.58MPa，负荷响应曲线基本和设定值基本平行，升负荷指令的速率为12MW/min，响应速率在10MW/min左右，动态过程满足控制品质要求。

Claims (3)

1.基于协调控制品质的火电机组智能滑压曲线设计方法，其特征在于，首先，根据火电机组的协调控制要求，设计出理想的智能滑压曲线形状；其次，根据理想的智能滑压曲线形状，对其进行分段设计，分为基准段、起始补偿段和终止补偿段，每段都加入智能判断规则，进行变参数调节，使其在整个负荷变动过程中始终能够动态调节，保证火电机组的协调控制品质；

所述的智能判断规则如下：在设定压力减实际压力得到的压力偏差大于正阈值的条件下，当压力设定的微分大于正阈值时，减缓速率、加强惯性、变负荷起始时起始补偿段补偿，当压力设定的微分小于正阈值且大于负阈值时，变负荷起始时起始补偿段补偿，当压力设定的微分小于负阈值时，正常速率、正常惯性、各段补偿信号归零；在压力偏差小于正阈值且大于负阈值的条件下，正常速率、正常惯性、各段补偿信号归零；在压力偏差小于负阈值的条件下，当压力设定的微分大于正阈值时，正常速率、正常惯性、各段补偿信号归零，当压力设定的微分小于正阈值且大于负阈值时，变负荷终止时终止补偿段补偿，当压力设定的微分小于负阈值时，减缓速率、加强惯性、变负荷起始时起始补偿段补偿。

2.根据权利要求1所述的火电机组智能滑压曲线设计方法，其特征在于，所述理想的智能滑压曲线形状通过下述步骤得到：由实际负荷指令按照负荷与压力的一维折线函数经过速率限制和一阶惯性环节形成滑压曲线基本形状，为一条带惯性的弧线；按照协调控制品质要求和机组的特性，在滑压曲线基本形状的基础上通过滑压曲线生成系统设计出理想的智能滑压曲线形状。

3.根据权利要求2所述的火电机组智能滑压曲线设计方法，其特征在于，滑压曲线生成系统按照机组模型特性设计，所述的机组模型如下：

，在上式中，⊿p _T 表示压力变化量，⊿N表示负荷变化量，⊿B表示煤量变化量，⊿μ表示调门变化量，G11表示调门对负荷的特性函数，G12表示煤量对负荷的特性函数，G21表示调门对压力的特性函数，G22表示煤量对压力的特性函数。