CN109884889B - 一种提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，属于火力发电领域。本发明包括减负荷动态前馈生成回路、增负荷动态前馈生成回路、速率修正回路、增减负荷修正回路、压力偏差修正回路。本发明动态负荷前馈考虑到速率、增减负荷、压力偏差、不同负荷段对动态前馈的影响，根据不同的情况实时修正负荷动态前馈量，提高了燃煤机组协调控制系统的调节品质。

Description

一种提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控 制方法

技术领域

本发明涉及火力发电领域，尤其涉及一种提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法。

背景技术

随着经济的发展，大容量机组的比例越来越大，目前对于火力发电机组都要求自身具备能参与电网调频、调峰的能力，随着电力电网技术和智能电网技术的发展，电网调度中心对火力发电厂大中型机组的调节品质要求也越来越高，这些要求主要包括：大范围的负荷变动，良好的负荷静态、动态跟踪性能、稳定性能等。因此需要在原有控制逻辑的基础上，对现有逻辑进行优化改进，才能保证机组在满足电力系统负荷变化的要求时，更好地保证机组协调控制系统方面的参数稳定。

申请号为CN201611158933.9的发明专利提供了一种火电机组动态前馈协调控制方法，其根据负荷指令经过二阶微分模块与负荷指令一阶微分模块加权求和得到初始BIR指令；根据机组不同的负荷断指令，对初始BIR指令修正，得到修正后的BIR指令。但这种方法不能很好的解决机组负荷速率设定值改变时，主蒸汽压力存在大范围波动问题；机组高负荷升、降负荷过程中，主蒸汽压力容易超压或者欠压问题；小负荷变动时机组存在超压问题；机组在低负荷过程中，容易导致锅炉灭火等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，同时，为提高燃煤机组协调控制系统的调节品质。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，该方法包括减负荷动态前馈生成回路、增负荷动态前馈生成回路、速率修正回路、增减负荷修正回路、压力偏差修正回路。

第一部分，减负荷动态前馈生成回路。根据机组负荷指令进行微分计算，判断微分量的大小选择减负荷动态前馈量的变化速率，该速率作为速率限制模块的速率限制值，微分量经过限幅模块、速率限制模块后形成减负荷动态前馈量（F01），其中当负荷指令与目标指令接近时，减负荷动态前馈量以最大的速率恢复至“0”。

第二部分，增负荷动态前馈生成回路。根据机组负荷指令进行微分计算，判断微分量的大小选择减负荷动态前馈量的变化速率，该速率作为速率限制模块的速率限制值，微分量经过限幅模块、速率限制模块后形成减负荷动态前馈量（F02），其中当负荷指令与目标指令接近时，减负荷动态前馈量以最大的速率恢复至“0”。

第三部分，速率修正回路。减负荷动态前馈量与增负荷动态前馈量求和形成负荷动态前馈量，根据机组速率设定值形成速率修正量（F03），速率修正量与负荷动态前馈量（002输出）相乘修正负荷动态前馈量。

第四部分，增减负荷修正回路。根据机组负荷指令，分别形成增负荷修正量、减负荷修正量，依据机组增减负荷的不同状态，增负荷时选择增负荷修正量，减负荷时选择减负荷修正量，增、减负荷修正量（F04）与经速率修正回路修正后的负荷动态前馈量（003输出）相乘修正负荷动态前馈量。

第五部分，压力偏差修正回路。根据机组压力偏差（设定值-实际值），分别形成增负荷压力偏差修正量、减负荷压力偏差修正量，依据机组增减负荷的不同状态，增负荷时选择增负荷压力偏差修正量，减负荷时选择减负压力偏差修正量，增、减负荷压力偏差修正量（F05）与经速率修正、增减负荷修正回路修正后的负荷动态前馈量（004输出）相乘修正负荷动态前馈量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明动态负荷前馈考虑到速率、增减负荷、压力偏差、不同负荷段对动态前馈的影响，根据不同的情况实时修正负荷动态前馈量，具体优点如下：

1）根据机组同一负荷段增减负荷具有不同的特性，分别形成不同的增、减负荷动态前馈量。

2）机组小负荷变动时，增、减负荷动态前馈量按小速率进行变动，防止机组压力波动过大。

3）机组负荷指令与负荷目标值接近时，增、减负荷动态前馈量能快速恢复至“0”，维持机组负荷、压力的稳定。

4）负荷动态前馈量考虑到机组不同速率设定值，不同的速率设定值会形成不同的机组负荷动态前馈量，维持机组负荷、压力的稳定。

5）根据机组不同负荷段，增、减负荷的不同，分别形成增、减负荷修正系数，防止机组变负荷过程中超压、欠压、熄火等情况。

6）根据机组压力偏差情况，实时修正机组动态前馈量，维持机组压力的稳定。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是本发明实施例的减负荷动态前馈生成回路示意图。

图3是本发明实施例的增负荷动态前馈生成回路示意图。

图4是本发明实施例的速率修正回路示意图。

图5是本发明实施例的增减负荷修正回路示意图。

图6是本发明实施例的压力偏差修正回路示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例

参见图1至图6，本实施例中的提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，包括增负荷动态前馈生成回路、减负荷动态前馈生成回路、速率修正回路、增减负荷修正回路、压力偏差修正回路。

减负荷动态前馈生成回路：

微分作用模块101的输入值为机组负荷指令，输出至乘法模块102；

乘法模块102的输入值为微分作用模块101输出值、微分作用系数（2~6的常数），输出至判断模块104、选择模块103；

减法模块108的正端输入值为机组负荷目标值，负端输入值为机组负荷指令，输出至判断模块109；

判断模块109的输入值1为减法模块108的输出值，输入值2为常数“-2”，当输入值1大于输入值2时，输出为“True”，否则为“False”。输出至选择模块103；

判断模块104的输入值1为乘法模块102的输出值，输入值2为-3~-8的常数，当输入值1小于输入值2时，输出为“True”，否则为“False”。输出至选择模块105；

选择模块105的控制信号为判断模块104的输出值，输入值1为1~3的常数，输入值2为0.1~0.5的常数，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至乘法模块106、速率限制模块110；

乘法模块106的输入值为常数“-1”、选择模块105输出值，输出至速率限制模块110；

选择模块103的控制信号为判断模块109的输出值，输入值1为“0”的常数，输入值2为乘法模块102输出值，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至限幅模块107；

限幅模块107的输入值为选择模块103的输出值，输入值经上、下限幅，幅值范围在-15~0之间，输出至速率限制模块110；

速率限制模块110的减速率输入值为乘法模块106输出值，增速率输入值为选择模块105输出值，变量输入值为限幅模块107输出值，变量经增、减速率限制后，输出至加法块001，生成减负荷动态前馈F01。

增负荷动态前馈生成回路：

微分作用模块201的输入值为机组负荷指令，输出至乘法模块202；

乘法模块202的输入值为微分作用模块201输出值、微分作用系数（2~6的常数），输出至判断模块204、选择模块203；

减法模块208的正端输入值为机组负荷目标值，负端输入值为机组负荷指令，输出至判断模块209；

判断模块209的输入值1为减法模块208的输出值，输入值2为常数“2”，当输入值1大于输入值2时，输出为“True”，否则为“False”。输出至选择模块203；

判断模块204的输入值1为乘法模块202的输出值，输入值2为3~8的常数，当输入值1小于输入值2时，输出为“True”，否则为“False”。输出至选择模块205；

选择模块205的控制信号为判断模块204的输出值，输入值1为1~3的常数，输入值2为0.1~0.5的常数，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至乘法模块206、速率限制模块210；

乘法模块206的输入值为常数“-1”、选择模块205输出值，输出至速率限制模块210；

选择模块203的控制信号为判断模块209的输出值，输入值1为“0”的常数，输入值2为乘法模块202输出值，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至限幅模块207；

限幅模块207的输入值为选择模块203的输出值，输入值经上、下限幅，幅值范围在0~15之间，输出至速率限制模块210；

速率限制模块210的减速率输入值为乘法模块206输出值，增速率输入值为选择模块205输出值，变量输入值为限幅模块207输出值，变量经增、减速率限制后，输出至加法块001，生成增负荷动态前馈F02。

速率修正回路：

函数模块输入值为机组速率设定值，输入值经函数模块301转换后，生成速率修正值F03，修正值范围在0.8~1.2之间，输出值乘法模块003。

增减负荷修正回路：

R/S触发器模块401输入端S的值为增负荷，输入端R的值为减负荷，输出至选择模块404；

函数模块402的输入值为负荷指令，经函数转换后，生成减负荷修正值，修正值范围在0.6~1.2之间，输出至选择模块404；

函数模块403的输入值为负荷指令，经函数转换后，生成增负荷修正值，修正值范围在0.6~1.2之间，输出至选择模块404；

选择模块404的控制信号输入值为R/S触发器模块401的输出值，输入值1为函数模块403的输出值，输入值2为函数模块402的输出值，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2，输出值为增减负荷修正值F04，输出至乘法模块004。

压力偏差修正回路：

R/S触发器模块501输入端S的值为增负荷，输入端R的值为减负荷，输出至选择模块504；

函数模块502的输入值为压力偏差（设定值-实际值），经函数转换后，生成减负荷压力偏差修正值，修正值范围在0.5~1.5之间，输出至选择模块504；

函数模块503的输入值为压力偏差（设定值-实际值），经函数转换后，生成增负荷压力偏差修正值，修正值范围在0.5~1.5之间，输出至选择模块504；

选择模块504的控制信号输入值为R/S触发器模块501的输出值，输入值1为函数模块503的输出值，输入值2为函数模块502的输出值，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2，输出值为压力偏差正值F05，输出至乘法模块005。

常规控制回路：

加法模块001的输入值1为速率限制模块110的输出值F01，输入值2为速率限制模块210的输出值F02，输入值1与输入值2相加，输出至选择模块002；

选择模块002的控制信号输入值为协调控制，输入值1为加法块001的输出值，输入值2为常数0，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2，输出值乘法模块003；

乘法模块003的输入值1为函数模块301的输出值F03，输入值2为选择模块002的输出值，输入值1与输入值2相乘，输出至乘法模块004；

乘法模块004的输入值1为选择模块404的输出值F04，输入值2为乘法模块003的输出值，输入值1与输入值2相乘，输出至乘法模块005；

乘法模块005的输入值1为选择模块504的输出值F05，输入值2为乘法模块004的输出值，输入值1与输入值2相乘，输出至惯性延迟模块006；

惯性延迟模块006的输入值为乘法模块005的输出值，经5s惯性延迟后，生成最终的负荷动态前馈量FF。

本实施例中的动态前馈量考虑到变负荷过程中压力偏差的影响；考虑到小负荷变动与大负荷变动不同的动态前馈量；考虑到满负荷在增、减负荷时出现超压、欠压的问题；考虑到在低负荷减负荷时容易出现熄火的问题；考虑到机组负荷变动时增、减特性不同的问题；考虑到机组不同速率下，不同的动态前馈量问题等，使机组在变负荷过程中提高协调控制系统的调节品质。

虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，其特征在于：包括增负荷动态前馈生成回路、减负荷动态前馈生成回路、速率修正回路、增减负荷修正回路、压力偏差修正回路；

S1.减负荷动态前馈生成回路：根据机组负荷指令及负荷改变量的大小，生成初始的减负荷动态前馈量（F01），其中负荷指令与目标值接近时，减负荷动态前馈量快速恢复至“0”；

S2.增负荷动态前馈生成回路：根据机组负荷指令及负荷改变量的大小，生成初始的增负荷动态前馈量（F02），其中负荷指令与目标值接近时，增负荷动态前馈量快速恢复至“0”；

S3.速率修正回路：根据机组速率设定值形成速率修正值（F03）；

S4.增减负荷修正回路：根据机组负荷指令、机组增减状态的不同，生成增减负荷修正值（F04）；

S5.压力偏差修正回路：根据机组压力偏差、机组增减状态的不同，生成压力偏差修正值（F05）；

S6.最终负荷动态前馈量（FF）=（减负荷动态前馈量（F01）+增负荷动态前馈量（F02））×速率修正值（F03）×增减负荷修正值（F04）×压力偏差修正值（F05）；

减负荷动态前馈生成回路：

微分作用模块（101）的输入值为机组负荷指令，输出至乘法模块（102）；

乘法模块（102）的输入值为微分作用模块（101）的输出值及微分作用系数，输出至判断模块（104）和选择模块（103）；

减法模块（108）的正端输入值为机组负荷目标值，负端输入值为机组负荷指令，输出至判断模块（109）；

判断模块（109）的输入值1为减法模块（108）的输出值，输入值2为常数“-2”，当输入值1大于输入值2时，输出为“True”，否则为“False”；输出至选择模块（103）；

判断模块（104）的输入值1为乘法模块（102）的输出值，输入值2为-3~-8的常数，当输入值1小于输入值2时，输出为“True”，否则为“False”；输出至选择模块（105）；

选择模块（105）的控制信号为判断模块（104）的输出值，输入值1为1~3的常数，输入值2为0.1~0.5的常数，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2；输出至乘法模块（106）和速率限制模块（110）；

乘法模块（106）的输入值为常数“-1”及选择模块（105）的输出值，输出至速率限制模块（110）；

选择模块（103）的控制信号为判断模块（109）的输出值，输入值1为“0”的常数，输入值2为乘法模块（102）的输出值，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2；输出至限幅模块（107）；

限幅模块（107）的输入值为选择模块（103）的输出值，输入值经上、下限幅，幅值范围在-15~0之间，输出至速率限制模块（110）；

速率限制模块（110）的减速率输入值为乘法模块（106）的输出值，增速率输入值为选择模块（105）的输出值，变量输入值为限幅模块（107）的输出值，变量经增、减速率限制后，输出至加法块（001），生成减负荷动态前馈（F01）；

增负荷动态前馈生成回路：

微分作用模块（201）的输入值为机组负荷指令，输出至乘法模块（202）；

乘法模块（202）的输入值为微分作用模块（201）的输出值及微分作用系数，输出至判断模块（204）和选择模块（203）；

减法模块（208）的正端输入值为机组负荷目标值，负端输入值为机组负荷指令，输出至判断模块（209）；

判断模块（209）的输入值1为减法模块（208）的输出值，输入值2为常数“2”，当输入值1大于输入值2时，输出为“True”，否则为“False”；输出至选择模块（203）；

判断模块（204）的输入值1为乘法模块（202）的输出值，输入值2为3~8的常数，当输入值1小于输入值2时，输出为“True”，否则为“False”；输出至选择模块（205）；

选择模块（205）的控制信号为判断模块（204）的输出值，输入值1为1~3的常数，输入值2为0.1~0.5的常数，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2；输出至乘法模块（206）和速率限制模块（210）；

乘法模块（206）的输入值为常数“-1”及选择模块（205）的输出值，输出至速率限制模块（210）；

选择模块（203）的控制信号为判断模块（209）的输出值，输入值1为“0”的常数，输入值2为乘法模块（202）的输出值，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2；输出至限幅模块（207）；

限幅模块（207）的输入值为选择模块（203）的输出值，输入值经上、下限幅，幅值范围在0~15之间，输出至速率限制模块（210）；

速率限制模块（210）的减速率输入值为乘法模块（206）的输出值，增速率输入值为选择模块（205）的输出值，变量输入值为限幅模块（207）的输出值，变量经增、减速率限制后，输出至加法块（001），生成增负荷动态前馈（F02）；

速率修正回路：

函数模块输入值为机组速率设定值，输入值经函数模块（301）转换后，生成速率修正值（F03），修正值范围在0.8~1.2之间，输出至乘法模块（003）；

增减负荷修正回路：

R/S触发器模块（401）输入端S的值为增负荷，输入端R的值为减负荷，输出至选择模块（404）；

函数模块（402）的输入值为负荷指令，经函数转换后，生成减负荷修正值，修正值范围在0.6~1.2之间，输出至选择模块（404）；

函数模块（403）的输入值为负荷指令，经函数转换后，生成增负荷修正值，修正值范围在0.6~1.2之间，输出至选择模块（404）；

选择模块（404）的控制信号输入值为R/S触发器模块（401）的输出值，输入值1为函数模块（403）的输出值，输入值2为函数模块（402）的输出值，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2，输出值为增减负荷修正值（F04），输出至乘法模块（004）；

压力偏差修正回路：

R/S触发器模块（501）输入端S的值为增负荷，输入端R的值为减负荷，输出至选择模块（504）；

函数模块（502）的输入值为压力偏差，经函数转换后，生成减负荷压力偏差修正值，修正值范围在0.5~1.5之间，输出至选择模块（504）；

函数模块（503）的输入值为压力偏差，经函数转换后，生成增负荷压力偏差修正值，修正值范围在0.5~1.5之间，输出至选择模块（504）；

选择模块（504）的控制信号输入值为R/S触发器模块（501）的输出值，输入值1为函数模块（503）的输出值，输入值2为函数模块（502）的输出值，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2，输出值为压力偏差正值（F05），输出至乘法模块（005）；

常规控制回路：

加法模块（001）的输入值1为速率限制模块（110）的输出值（F01），输入值2为速率限制模块（210）的输出值（F02），输入值1与输入值2相加，输出至选择模块（002）；

选择模块（002）的控制信号输入值为协调控制，输入值1为加法块（001）的输出值，输入值2为常数0，当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2，输出至乘法模块（003）；

乘法模块（003）的输入值1为函数模块（301）的输出值（F03），输入值2为选择模块（002）的输出值，输入值1与输入值2相乘，输出至乘法模块（004）；

乘法模块（004）的输入值1为选择模块（404）的输出值（F04），输入值2为乘法模块（003）的输出值，输入值1与输入值2相乘，输出至乘法模块（005）；

乘法模块（005）的输入值1为选择模块（504）的输出值（F05），输入值2为乘法模块（004）的输出值，输入值1与输入值2相乘，输出至惯性延迟模块（006）；

惯性延迟模块（006）的输入值为乘法模块（005）的输出值，经5s惯性延迟后，生成最终的负荷动态前馈量（FF）。

2.根据权利要求1所述的提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，其特征在于：在S1中，减负荷动态前馈量（F01）根据机组负荷指令微分作用获得；在S2中，增负荷动态前馈量（F02）根据机组负荷指令微分作用获得。

3.根据权利要求1所述的提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，其特征在于：

在S1、S2中，乘法模块（102）的输入值中的微分作用系数范围为2~6；

小负荷变动时，选择模块（105、205）输入值2的初始增负荷动态前馈、减负荷动态前馈的变化速率范围为0.1~0.5；

大负荷变动时，选择模块（105、205）输入值1初始增负荷动态前馈、减负荷动态前馈的变化速率范围为1~3；

限幅模块（107，207）的上限、下限幅度中的初始增负荷动态前馈、减负荷动态前馈限幅范围为0~15。

4.根据权利要求1所述的提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，其特征在于：在S3中，函数模块输入值为机组速率设定值，输入值经函数模块（301）转换后，生成速率修正值（F03），修正值范围在0.8~1.2之间。

5.根据权利要求1所述的提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，其特征在于：在S4中，机组增减负荷状态的不同，根据机组负荷指令，生成增减负荷修正值（F04），修正值范围在0.6~1.2之间。

6.根据权利要求1所述的提高燃煤发电机组协调控制系统调节品质的动态前馈控制方法，其特征在于：在S5中，机组增减负荷状态的不同，根据机组压力偏差：设定值-实际值，生成压力偏差修正值（F05），修正值范围在0.5~1.5之间。

Images