CN106094531B - 一种适用于agc工况的燃料量智能前馈控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力自动化技术领域，特别涉及一种适用于AGC工况的燃料量智能前馈控制器，该前馈控制器针对AGC快速变负荷的要求、机组蓄热情况及锅炉特性实现实时变化的较为精确的燃料量动态前馈，包括机组功率指令控制器、燃料量静态前馈控制器、第一惯性环节、模拟量常数、模拟量变量、第二惯性环节、延时器、运放和加法器。机组功率指令控制器、燃料量静态前馈控制器和第一惯性环节依次连接后接运放的反向输入端，燃料量静态前馈控制器的输出端接运放的同向输入端。模拟量变量和第二惯性环节依次连接后接延时器的第一输入端，模拟量常数接延时器的第二输入端，延时器的第三输入端外接机组变负荷输出端。延时器和运放接加法器的输入端。
Description
技术领域
本发明涉及电力自动化技术领域，特别涉及一种适用于AGC工况的燃料量智能前馈控制器。
背景技术
随着电网规模越来越大，自动化水平越来越高，自动发电控制(AGC)已经成为电网稳定运行的不可或缺部分。AGC功能的实现包括电网调度侧由联络线偏差计算或操作员手动设置，产生机组负荷指令，通过远动系统传输至机组侧，机组侧将该指令作为机组负荷指令送至机组协调控制系统，协调动作锅炉燃料量、风量水量、汽机调门等，使机组负荷紧密跟随AGC指令并保持机组运行热力参数稳定。电网对电厂的变负荷能力，尤其是速度要求越来越高，而作为电厂能量的产生部分——锅炉是一个带有燃烧延迟传热惯性的相对较慢的对象，与电网要求的快速响应存在一定的矛盾。常规的协调控制系统尤其是燃料量控制系统往往难以满足要求，经常会造成燃料动作慢影响机组AGC变负荷速率或者动作过大机组热力参数超限，因此合理的燃料量控制策略非常具有现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于AGC工况的燃料量智能前馈控制器，该前馈控制器针对AGC快速变负荷的要求、机组蓄热情况及锅炉特性实现实时变化的较为精确的燃料量动态前馈。
本发明的技术方案为：
一种适用于AGC工况的燃料量智能前馈控制器，包括机组功率指令控制器、燃料量静态前馈控制器、第一惯性环节、模拟量常数、模拟量变量、第二惯性环节、延时器、运放和加法器。机组功率指令控制器、燃料量静态前馈控制器和第一惯性环节依次连接后接运放的反向输入端，燃料量静态前馈控制器的输出端接运放的同向输入端。模拟量变量和第二惯性环节依次连接后接延时器的第一输入端，模拟量常数接延时器的第二输入端，延时器的第三输入端外接机组变负荷输出端。延时器和运放接加法器的输入端。
一种适用于AGC工况的燃料量智能前馈控制器的工作方法，包括以下步骤：
步骤1确定被控对象模型
采用阶跃响应法，对被控对象以一阶惯性环节加纯迟延结构进行模型辨识。
步骤2确定燃料-压力传递函数
T＝t3-t2-t1 式3
其中，Δu为燃料量阶跃幅度，Δy为主蒸汽压力最终稳态变化量，k为被控对象比例系数，t1为燃料量阶跃动作时间点，t2为主蒸汽压力发生响应时间点，t3为主蒸汽压力响应达到0.632Δy的时间点，T为被控对象惯性时间常数，τ为纯迟延时间常数，s为机组负荷，G为燃料量。
步骤3参数设置
将第一惯性环节的惯性时间设置为被控对象惯性时间常数T；将模拟量常数设置为0；将模拟量变量设置为r·τ，r为变负荷速率，τ由步骤2取得；将第二惯性环节的惯性时间设置为10s。
本发明的有益效果：本发明提出的适用于AGC工况的燃料量智能前馈控制器针对AGC快速变负荷的要求、机组蓄热情况及锅炉特性，实现了实时变化的较为精确的燃料量动态前馈。
附图说明
图1为现有的燃料量控制器的结构示意图。
图2为本发明中适用于AGC工况的燃料量智能前馈控制器的结构示意图。
图3为燃料量阶跃响模型示意图。
其中，1-第一惯性环节，2-模拟量常数，3-模拟量变量，4-第二惯性环节，5-延时器，6-运放，7-加法器，8-机组功率指令控制器，9-燃料量静态前馈控制器，10-机组变负荷输出端。
具体实施方式
现有的燃料量控制器的结构如图1所示，其燃料量指令由两部分构成：
一、主蒸汽压力PID控制器，使机组运行过程中主蒸汽压力始终保持在主蒸汽压力设定值附近。
二、燃料量静态前馈f(x)，代表着一定负荷指令需求一定的燃料量，其中f(x)为分段函数，代表着稳态工况下，功率指令与燃料量的一一对应关系，可选取0％、25％、50％、75％、100％负荷点对应的燃料量作为参数对其进行设置。
此控制策略在慢速变负荷过程，可以较好的满足主蒸汽压力及其他热力参数的稳定，但在快速变负荷时，无法迅速的补充机组蓄热，缺失的蓄热要依靠PID的反馈控制来补偿，很容易造成过调或欠调。
针对上述技术问题，实施例设计了一种适用于AGC工况的燃料量智能前馈控制器，其结构如图2所示。实施例涉及的控制器，可以通过目前在火电机组中普遍采用的分散控制系统(DCS)组态实现。图2中虚线框内的部分为燃料量智能前馈控制器部分，图2中亦标出了控制器与传统控制策略的接口方法。
实施例的燃料量智能前馈控制器包括机组功率指令控制器8、燃料量静态前馈控制器9、第一惯性环节1、模拟量常数2、模拟量变量3、第二惯性环节4、延时器5、运放6和加法器7。机组功率指令控制器8、燃料量静态前馈控制器9和第一惯性环节1依次连接后接运放6的反向输入端，燃料量静态前馈控制器9的输出端接运放6的同向输入端。模拟量变量3和第二惯性环节4依次连接后接延时器5的第一输入端，模拟量常数2接延时器5的第二输入端，延时器5的第三输入端外接机组变负荷输出端10。延时器5和运放6接加法器7的输入端。
工作方法包括以下步骤：
步骤1确定被控对象模型
采用阶跃响应法，对被控对象以一阶惯性环节加纯迟延结构进行模型辨识。
步骤2确定燃料-压力传递函数
T＝t3-t2-t1 式3
其中，Δu为燃料量阶跃幅度，Δy为主蒸汽压力最终稳态变化量，k为被控对象比例系数，t1为燃料量阶跃动作时间点，t2为主蒸汽压力发生响应时间点，t3为主蒸汽压力响应达到0.632Δy的时间点，T为被控对象惯性时间常数，τ为纯迟延时间常数，s为机组负荷，G为燃料量。
步骤3参数设置
将第一惯性环节1的惯性时间设置为被控对象惯性时间常数T；将模拟量常数2设置为0；将模拟量变量3设置为r·τ，r为变负荷速率，τ由步骤2取得；将第二惯性环节4的惯性时间设置为10s。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (1)
1.一种适用于AGC工况的燃料量智能前馈控制器，包括机组功率指令控制器(8)和燃料量静态前馈控制器(9)，其特征在于，其还包括第一惯性环节(1)、模拟量常数(2)、模拟量变量(3)、第二惯性环节(4)、延时器(5)、运放(6)和加法器(7)；所述机组功率指令控制器(8)、燃料量静态前馈控制器(9)和第一惯性环节(1)依次连接后接运放(6)的反向输入端，所述燃料量静态前馈控制器(9)的输出端接运放(6)的同向输入端；所述模拟量变量(3)和第二惯性环节(4)依次连接后接延时器(5)的第一输入端，所述模拟量常数(2)接延时器(5)的第二输入端，所述延时器(5)的第三输入端外接机组变负荷输出端(10)，所述延时器(5)和运放(6)接加法器(7)的输入端；
上述关键参数采用如下步骤计算及设置：
步骤1 确定被控对象模型
采用阶跃响应法，对被控对象以一阶惯性环节加纯迟延结构进行模型辨识；
步骤2 确定燃料-压力传递函数
T＝t3-t2-t1 式3
其中，Δu为燃料量阶跃幅度，Δy为主蒸汽压力最终稳态变化量，k为被控对象比例系数，t1为燃料量阶跃动作时间点，t2为主蒸汽压力发生响应时间点，t3为主蒸汽压力响应达到0.632Δy的时间点，T为被控对象惯性时间常数，τ为纯迟延时间常数，s为机组负荷，G为燃料量；
步骤3 参数设置
将第一惯性环节(1)的惯性时间设置为被控对象惯性时间常数T；将模拟量常数(2)设置为0；将模拟量变量(3)设置为r·τ，r为变负荷速率，τ由步骤2取得；将第二惯性环节(4)的惯性时间设置为10s。
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