CN110989708B

CN110989708B - 一种基于决策函数的压力前馈控制方法

Info

Publication number: CN110989708B
Application number: CN201911042312.8A
Authority: CN
Inventors: 张方; 郑瑞祥; 刘洋; 张莉; 黄道火; 蔚伟; 王天阔
Original assignee: Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: CN110989708A

Abstract

本发明公开了一种基于决策函数的压力前馈控制方法，属于火力发电领域。该方法包含压力偏差决策函数回路、条件函数回路、压力偏差前馈生成回路。第一部分压力偏差决策函数回路：根据主蒸汽压力设定值与主蒸汽压力实际值进行偏差计算（设定值‑实际值），对产生偏差值进行判断，决策出六种模式，三种实际值偏小模式，三种实际值偏大模式。第二部分条件函数回路：每一种模式都有对应的压力前馈分量，根据压力偏差决策函数回路决策出的模式，选择相应模式对应的前馈量。第三部分压力偏差前馈生成回路：根据六种模式生成的对应前馈量进行求和计算，并经过速率限制后输出，最为最终的压力前馈量（PF01）。

Description

一种基于决策函数的压力前馈控制方法

技术领域

本发明涉及火力发电领域，尤其涉及一种基于决策函数的压力前馈控制方法，用于提高直流锅炉机组协调控制系统主蒸汽压力调节品质。

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。因此技术人员对现有控制逻辑进行优化，更好的保证机组协调系统方面参数的稳定。

由于电网要求的提高，对协调方面参数的准确性、策略的合理性提出了更高的要求，一旦整定参数存在偏差、策略设置不合理及机组特性产生偏差，会对协调系统的调节品质造成很大的影响，从而无法满足电网考核的要求。其中主蒸汽压力是协调控制系统中重要的几个参数之一，主蒸汽压力调节品质的好坏，直接影响协调系统的调节品质。为了提高协调控制系统的适应性，防止控制对象特性发生变化或特殊工况导致主蒸汽压力偏差大，提高主蒸汽压力的调节品质，在正常运行的协调控制基础上，本发明提出了一种基于决策函数的压力前馈控制方法。

发明内容

本发明的目的是为了提高协调控制系统的适应性，防止控制对象发生变化或特殊工况（如启停磨、高低加解列、AGC指令频繁变化等）导致主蒸汽压力偏差大，提高主蒸汽压力的调节品质，提供了一种基于决策略函数的压力前馈控制方法，基于决策函数的压力前馈不与现有协调控制系统的压力前馈重叠，现有压力前馈为连续模拟量控制，基于决策函数的压力前馈为“开关式”模拟量控制，只有当现有协调控制系统调节的压力超过限值后才会起作用，提高现有协调控制系统的压力调节品质。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于决策函数的压力前馈控制方法，该方法包含压力偏差决策函数回路、条件函数回路、压力偏差前馈生成回路。

第一部分压力偏差决策函数回路。根据主蒸汽压力设定值与主蒸汽压力实际值进行偏差计算（设定值-实际值），对产生偏差值进行判断，决策出六种模式，三种实际值偏小模式，三种实际值偏大模式。其中当偏差在对应决策区域内，对应的模式触发为“1”，偏差不在决策区域内时，对应的模式恢复为“0”。

第二部分条件函数回路。每一种模式都有对应的压力前馈分量，根据压力偏差决策函数回路决策出的模式，选择相应模式对应的前馈量，其中当模式恢复为“0”时，模式对应的前馈量也为“0”。

第三部分压力偏差前馈生成回路。根据六种模式生成的对应前馈量进行求和计算，并经过速率限制后输出，最为最终的压力前馈量（PF01）。

具体如下：

S1.压力偏差决策回路：计算主蒸汽压力设定值与实际压力偏差；压力偏差大于零时，根据A1，A2，A3、B1、B2、B3值的大小，决策回路决策出M1、M2、M3模式中的一种或几种组合；压力偏差小于零时，根据A4，A5，A6、B4、B5、B6值的大小，决策函数决策出M4、M5、M6模式中的一种或几种组合；

S2.条件函数回路：根据决策出触发的模式选择对应的前馈量，其中M1模式触发选择C1、M2模式触发选择C2、M3模式触发选择C3、M4模式触发选择C4、M5模式触发选择C5、M6模式触发选择C6，若模式不触发则为零；

S3.压力偏差前馈生成回路：根据条件函数回路生成的前馈量求和，并进行速率限制，最终生成压力前馈量（PF01）。

进一步的，在S1中，压力偏差=主蒸汽压力设定值-实际主蒸汽压力。

进一步的，在S1中，A1为0.7~1之间的一个常数；B1为0.7~1之间的一个常数；A2为0.4~0.7之间的一个常数；B2为0.4~0.7之间的一个常数；A3为0~0.4之间的一个常数；B3为0~0.4之间的一个常数；A4为-0.4~0之间的一个常数；B4为-0.4~0之间的一个常数；A5为-0.7~-0.4之间的一个常数；B5为-0.7~-0.4之间的一个常数；A6为-1~-0.7之间的一个常数；B6为-1~-0.7之间的一个常数。

进一步的，在S1中，决策函数具有的功能：压力偏差大于A1时，触发M1模式，压力偏差小于B1时，M1模式复位；压力偏差大于A2时，触发M2模式，压力偏差小于B2时，M2模式复位；压力偏差大于A3时，触发M3模式，压力偏差小于B3时，M3模式复位；压力偏差小于A4时，触发M4模式，压力偏差大于B4时，M4模式复位；压力偏差小于A5时，触发M5模式，压力偏差大于B5时，M5模式复位；压力偏差小于A6时，触发M6模式，压力偏差大于B6时，M5模式复位。

进一步的，在S2中，C1为50~60之间的一个常数；C2为30~40之间的一个常数；C3为15~25之间的一个常数；C4为-25~-15之间的一个常数；C5为-40~-30之间的一个常数；C6为-60~-50之间的一个常数。

进一步的，在S3中，速率限制值范围为机组容量的1%~5% MW/min。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明在现有协调控制系统基础上，新增一种基于决策函数的压力前馈，该压力前馈为“开关式”模拟量控制，具体优点如下：

1)可减少现有协调控制系统在发生特殊工况（如启停磨、高低加解列等）时主蒸汽压力的调节偏差。

2)可减少现有协调控制系统在AGC指令频繁变化时主蒸汽压力的调节偏差，并提高机组的影响性能。

3)基于决策函数的压力前馈不仅能用于传统PID的协调控制系统，还能用于采用先进算法的协调控制系统。

4)提高现有协调控制系统整定参数的裕量。

5)增加现有协调控制系统的适应性、容错性。

附图说明

图1是本发明实施例中基于决策函数的压力前馈控制方法图。

图2是本发明实施例中压力偏差决策函数回路图。

图3是本发明实施例中条件函数回路图。

图4是本发明实施例中压力偏差前馈生成回路图。

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4，本实施例中的基于决策函数的压力前馈控制方法，包含压力偏差决策回路、条件函数回路、压力偏差前馈生成回路。

压力偏差决策回路：

减法模块（101）的正端输入值为主蒸汽压力设定值，负端输入值为实际主蒸汽压力，输出至判断模块（102，103，104，105，106，107）；

判断模块（102）的输入值1为减法模块（101）的输出值；输入值2为常数模块（110）的输出值，值为A3；输入值3为常数模块（116）的输出值，值为B3。其中A3为0~0.4之间的一个常数，B3为0~0.4之间的一个常数，A3大于B3。当输入值1大于输入值2时，输出为“True”，触发M3模式；输入值1小于输入值3时，输出为“False”，M3模式复位。输出值至选择模块（201）。

判断模块（103）的输入值1为减法模块（101）的输出值；输入值2为常数模块（109）的输出值，值为A2；输入值3为常数模块（115）的输出值，值为B2。其中A2为0.4~0.7之间的一个常数，B2为0.4~0.7之间的一个常数，A2大于B2。当输入值1大于输入值2时，输出为“True”，触发M2模式；输入值1小于输入值3时，输出为“False”，M2模式复位。输出值至选择模块（202）。

判断模块（104）的输入值1为减法模块（101）的输出值；输入值2为常数模块（108）的输出值，值为A1；输入值3为常数模块（114）的输出值，值为B1。其中A1为0.7~1之间的一个常数，B1为0.7~1之间的一个常数，A1大于B1。当输入值1大于输入值2时，输出为“True”，触发M1模式；输入值1小于输入值3时，输出为“False”，M1模式复位。输出值至选择模块（203）。

判断模块（105）的输入值1为减法模块（101）的输出值；输入值2为常数模块（111）的输出值，值为A4；输入值3为常数模块（117）的输出值，值为B4。其中A4为-0.4~0之间的一个常数，B4为-0.4~0之间的一个常数，A4小于B4。当输入值1小于输入值2时，输出为“True”，触发M4模式；输入值1大于输入值3时，输出为“False”，M4模式复位。输出值至选择模块（204）。

判断模块（106）的输入值1为减法模块（101）的输出值；输入值2为常数模块（112）的输出值，值为A5；输入值3为常数模块（118）的输出值，值为B5。其中A5为-0.7~-0.4之间的一个常数，B5为-0.7~-0.4之间的一个常数，A5小于B5。当输入值1小于输入值2时，输出为“True”，触发M5模式；输入值1大于输入值3时，输出为“False”，M5模式复位。输出值至选择模块（205）。

判断模块（107）的输入值1为减法模块（101）的输出值；输入值2为常数模块（113）的输出值，值为A6；输入值3为常数模块（118）的输出值，值为B6。其中A6为-1~-0.7之间的一个常数，B6为-1~-0.7之间的一个常数，A6小于B6。当输入值1小于输入值2时，输出为“True”，触发M6模式；输入值1大于输入值3时，输出为“False”，M6模式复位。输出值至选择模块（206）。

条件函数回路：

选择模块（201）的控制信号为判断模块（102）的输出值；输入值1为常数模块（209）的输出值，值为C3，其中C3为15~25之间的一个常数。输入值2为“0”。当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至求和模块（301）。

选择模块（202）的控制信号为判断模块（103）的输出值；输入值1为常数模块（208）的输出值，值为C2，其中C2为30~40之间的一个常数。输入值2为“0”。当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至求和模块（301）。

选择模块（203）的控制信号为判断模块（104）的输出值；输入值1为常数模块（207）的输出值，值为C1，其中C1为50~60之间的一个常数。输入值2为“0”。当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至求和模块（301）。

选择模块（204）的控制信号为判断模块（105）的输出值；输入值1为常数模块（210）的输出值，值为C4，其中C4为-25~-15之间的一个常数。输入值2为“0”。当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至求和模块（302）。

选择模块（205）的控制信号为判断模块（106）的输出值；输入值1为常数模块（211）的输出值，值为C5，其中C5为-40~-30之间的一个常数。输入值2为“0”。当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至求和模块（302）。

选择模块（206）的控制信号为判断模块（107）的输出值；输入值1为常数模块（212）的输出值，值为C6，其中C6为-60~-50之间的一个常数。输入值2为“0”。当控制信号为“1”时，输出输入值1，否则输出输入值2。输出至求和模块（302）。

压力偏差前馈生成回路：

求和模块（301）的输入值1为选择模块（201）的输出值，输入值2为选择模块（202）的输出值，输入值3为选择模块（203）的输出值。将输入值1、输入值2、输入值3相加求和的结果作为输出值。输出至求和模块（303）。

求和模块（302）的输入值1为选择模块（204）的输出值，输入值2为选择模块（205）的输出值，输入值3为选择模块（206）的输出值。将输入值1、输入值2、输入值3相加求和的结果作为输出值。输出至求和模块（303）。

求和模块（303）的输入值1为求和模块（301）的输出值，输入值2为求和模块（302）的输出值。将输入值1、输入值2相加求和的结果作为输出值。输出至速率限制模块（304）。

速率限制模块（304）的输入值为求和模块（303）的输出值，速率限制范围为机组容量的1%~5% MW/min，输入值经速率限制后输出至求和模块（002）。

常规回路：

锅炉主控控制器（001）的设定值为主蒸汽压力设定值，反馈值为实际主蒸汽压力，经控制器运算后，输出控制量至求和模块（002），其中亦可用其他算法代替锅炉主控制器。

求和模块（002）的输入值1为锅炉主控制器（001）的输出值，输入值2为锅炉主控其他前馈量，输入值3为速率限制模块（304）的输出值。将输入值1、输入值2、输入值3相加求和的结果作为输出值，输出值作为锅炉主控输出量。

本实施例中基于决策函数的压力前馈考虑到因AGC指令频繁变化、机组发生特殊工况、机组动态特定发生变化等影响协调控制系统主蒸汽压力调节品质；增加协调控制系统整定参数的裕量；增加协调控制系统的适应性和容错性。

AGC指令频繁变化、机组发生特殊工况、机组动态特定发生变化等其他状况导致主蒸汽压力偏差超过限值，进入到决策函数的决策区域内，基于决策函数的压力前馈开始起作用。偏差大于“0”时并超过一定限制（根据A3值的大小决定），决策函数决策出M1、M2、M3模式一种或几种组合；偏差小于“0”时并超过一定限制（根据A4值的大小决定），决策函数决策出M4、M5、M6模式一种或几种组合。条件函数根据决策出的模式选择对应的前馈量（由C1、C2、C3、C4、C5、C6值决定），对条件函数生成的前馈量求和，并进行速率限制作为最终的压力前馈量（PF01）。

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改，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于决策函数的压力前馈控制方法，其特征在于：包含压力偏差决策函数回路、条件函数回路、压力偏差前馈生成回路；

S1.压力偏差决策函数回路：计算主蒸汽压力设定值与实际压力偏差；压力偏差大于零时，根据A1，A2，A3、B1、B2、B3值的大小，决策函数决策出M1、M2、M3模式中的一种或几种组合；压力偏差小于零时，根据A4，A5，A6、B4、B5、B6值的大小，决策函数决策出M4、M5、M6模式中的一种或几种组合；

S3.压力偏差前馈生成回路：根据条件函数回路生成的前馈量求和，并进行速率限制，最终生成压力前馈量；

在S1中，A1为0.7~1之间的一个常数；B1为0.7~1之间的一个常数；A2为0.4~0.7之间的一个常数；B2为0.4~0.7之间的一个常数；A3为0~0.4之间的一个常数；B3为0~0.4之间的一个常数；A4为-0.4~0之间的一个常数；B4为-0.4~0之间的一个常数；A5为-0.7~-0.4之间的一个常数；B5为-0.7~-0.4之间的一个常数；A6为-1~-0.7之间的一个常数；B6为-1~-0.7之间的一个常数；其中，A1大于B1，A2大于B2，A3大于B3，A4小于B4，A5小于B5，A6小于B6；

在S1中，决策函数具有的功能：压力偏差大于A1时，触发M1模式，压力偏差小于B1时，M1模式复位；压力偏差大于A2时，触发M2模式，压力偏差小于B2时，M2模式复位；压力偏差大于A3时，触发M3模式，压力偏差小于B3时，M3模式复位；压力偏差小于A4时，触发M4模式，压力偏差大于B4时，M4模式复位；压力偏差小于A5时，触发M5模式，压力偏差大于B5时，M5模式复位；压力偏差小于A6时，触发M6模式，压力偏差大于B6时，M5模式复位。

2.根据权利要求1所述的基于决策函数的压力前馈控制方法，其特征在于：在S1中，压力偏差=主蒸汽压力设定值-实际主蒸汽压力。

3.根据权利要求1所述的基于决策函数的压力前馈控制方法，其特征在于：在S2中，C1为50~60之间的一个常数；C2为30~40之间的一个常数；C3为15~25之间的一个常数；C4为-25~-15之间的一个常数；C5为-40~-30之间的一个常数；C6为-60~-50之间的一个常数。

4.根据权利要求1所述的基于决策函数的压力前馈控制方法，其特征在于：在S3中，速率限制值范围为机组容量的1%~5% MW/min。