CN111878888A - 厂级热电机组联合供热方式下的控制调节系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统及方法，属于供热机组控制技术领域，对回水温度进行标定处理后，与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值；将第一运算值与供水温度进行比较，根据获得的数值偏差状态进行比例积分运算，得到第二运算值；将第一运算值通过前馈函数进行数值转换，得到前馈值；将第二运算值与前馈值进行累加，获取第三运算值；将第三运算值和调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得平衡调节指令；跟踪每台供热机组的手操器的状态数据流，并将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的供热机组的手操器。本发明自动修正供水温度的设定并送入到控制器，降低热网损耗，实现节能减排。
Description
技术领域
本发明涉及热电机组供热调控技术领域，具体涉及一种厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统及方法。
背景技术
近几年，随着城镇化的进程的不断推进，北方居民供热面积不断增长，目前电网绝大部分的直调机组都是供热机组，供热机组受制于热负荷需求灵活调节能力欠缺，同时新能源装机容量不断增长，新能源发电的特性需要常规机组参与电网调节，消纳新能源。
一个电厂供热机组一般是两台及以上，当多台机组共同参与调节时，如果多为手动调节或自动调节参数匹配不当，会导致供热控制不及时；当参与调峰需要最小供热机组数量时，机组之间的调整需要及时快速。
为更好的调配热负荷资源，提高利用率，同时兼顾新能源消纳面临的调峰需求，需要多机组联合自动调节，提升供热首站主控系统的作用，发挥不同时段各台机组参与热负荷和电负荷调节的能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种协调各级厂级供热机组，同时兼顾每台供热机组的个体运行情况的厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统及方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一方面，本发明提供的一种厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统，包括多台供热机组，还包括：
第一运算模块，对回水温度进行标定处理后，与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值；
第二运算模块，将第一运算值与供水温度进行比较，根据获得的数值偏差状态进行比例积分运算，得到第二运算值；
前馈运算模块，将第一运算值通过前馈函数进行数值转换，得到前馈值；
第三运算模块，将第二运算值与前馈值进行累加，获取第三运算值；
平衡指令计算模块，将第三运算值和调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得平衡调节指令，发送给总手操模块；
总手操模块，跟踪每台供热机组的手操器的状态数据流，并将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的手操器。
优选的，还包括标定计算单元，所述标定计算单元用于根据回水温度标定函数对回水温度进行计算，获得标定值。
优选的，还包括回水温度采集模块，用于采集回水温度并发送给所述标定计算单元。
优选的，所述总手操模块分别连接每台供热机组的手操器，每台供热机组的手操器分别连接一指令输出模块，所述指令输出模块用于输出平衡调节指令给供热机组，控制供热机组的运行状态。
第二方面，本发明提供一种厂级多机组联合供热方式下的控制调节方法，该方法包括如下步骤：
对回水温度进行标定处理后，与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值；
将第一运算值与供水温度进行比较，根据获得的数值偏差状态进行比例积分运算，得到第二运算值；
将第一运算值通过前馈函数进行数值转换，得到前馈值；
将第二运算值与前馈值进行累加，获取第三运算值；
将第三运算值和调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得平衡调节指令；
跟踪每台供热机组的手操器的状态数据流，并将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的供热机组的手操器。
优选的，根据回水温度标定函数对回水温度进行计算，获得标定值，将标定值与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值。
优选的，至少一个供热机组的手操器处于自动状态时，将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的供热机组的手操器，处于手动状态的供热机组的手操器只接该供热机组的单体控制指令。
优选的，当有供热机组出现故障，需要对电网进行调峰时，退出该出现故障的供热机组的手操器的自动状态，根据此时的调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得增加其余处于自动状态的供热机组的供热的平衡调节指令。
第三方面，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上所述的方法。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现如上所述的方法。
本发明有益效果：能自适应供热面积、供热季气温变化、机组供热投退等外部影响，根据回水温度自动修正供水温度的设定并送入到控制器，提升供水温度或降低供水温度，保障整个居民热网的温度控制始终满足要求的同时，降低热网损耗，实现节能减排；集中协调控制的同时，又能充分考虑单台机组状态，如果某台机组的带热负荷能力较强，可以增加本台机组的调节阀指令，自动降低其余机组的供热指令；集中协调控制能够考虑整体需求，又能发挥每台个体机组的能力，一定程度上提升了厂级多台机组的灵活调节能力，满足了冬季新能源大发时段消纳的需求，有能满足居民的要求。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的厂级热电机组联合供热方式下的控制调节系统的功能原理框图。
其中：1-第一运算模块；2-标定计算单元；3-第二运算模块；4-前馈运算模块；5-第三运算模块；6-平衡指令计算模块；7-总手操模块；8、9、10、11-手操器；12、13、14、15-指令输出模块。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例1
为更好的调配热负荷资源，提高利用率，同时兼顾新能源消纳面临的调峰需求，需要多机组联合自动调节，提升供热首站主控系统的作用，发挥不同时段各台机组参与热负荷和电负荷调节的能力。本发明实施例提供一种厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统及方法。
图1为本发明实施例1所述的厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统的功能原理框图。
如图1所示，本发明实施例1提供的提供的一种厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统，包括多台供热机组，还包括：
第一运算模块1，对回水温度进行标定处理后，与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值；
第二运算模块3，将第一运算值与供水温度进行比较，根据获得的数值偏差状态进行比例积分运算，得到第二运算值；
前馈运算模块4，将第一运算值通过前馈函数进行数值转换，得到前馈值。其中，前馈函数为比例函数，F1(x)＝kx，其中，x为第一运算值，k为比例系数，k∈(0.5～0.8)。
第三运算模块5，将第二运算值与前馈值进行累加，获取第三运算值；
平衡指令计算模块6，将第三运算值和调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得平衡调节指令，发送给总手操模块。
其中，平衡计算过程：第三运算值与调节指令平均值进行作差比较，偏差进行积分计算，积分时间常数一般取3～5s。
总手操模块7，跟踪每台供热机组的手操器8、9、10、11的状态数据流，并将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的手操器。
还包括标定计算单元2，所述标定计算单元用于根据回水温度标定函数对回水温度进行计算，获得标定值。
其中，标定函数为线性函数：F2(x)＝{(A1,B1),(A2,B2)}，其中，A1为回水温度低限值，B1为相应的温度补偿高值；A2为回水温度高限值，B2为相应的温度补偿低值。
还包括回水温度采集模块，用于采集回水温度并发送给所述标定计算单元。所述总手操模块分别连接每台供热机组的手操器，每台供热机组的手操器分别连接一指令输出模块12、13、14、15，所述指令输出模块12、13、14、15用于输出平衡调节指令给供热机组，控制供热机组的运行状态。
本发明实施例1提供一种厂级多机组联合供热方式下的控制系统在使用时，对联合供热机组进行调节控制的方法包括如下步骤：
对回水温度进行标定处理后，与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值；
将第一运算值与供水温度进行比较，根据获得的数值偏差状态进行比例积分运算，得到第二运算值；
将第一运算值通过前馈函数进行数值转换，得到前馈值；
将第二运算值与前馈值进行累加，获取第三运算值；
将第三运算值和调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得平衡调节指令；
跟踪每台供热机组的手操器的状态数据流，并将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的供热机组的手操器。
其中，至少一个供热机组的手操器处于自动状态时，将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的供热机组的手操器，处于手动状态的供热机组的手操器只接该供热机组的单体控制指令。
当有供热机组出现故障，需要对电网进行调峰时，退出该出现故障的供热机组的手操器的自动状态，根据此时的调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得增加其余处于自动状态的供热机组的供热的平衡调节指令。
实施例2
如图1所示，本发明实施例2提供的一种厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统。
图1中：PV是过程变量，代表供水温度；PV1是回水温度；PV2是参与供热机组的调节指令平均值；sp是供水温度设定值。
第一运算模块1是加法器。标定计算单元2是根据回水温度标定的一个函数，函数的输出与sp通过第一运算模块1进行相加。
第二运算模块3是控制器，主要是根据第一运算模块1的输出与PV值进行比较运算。
前馈运算模块4中是前馈函数，第三运算模块5是加法器，第二运算模块3的输出与前馈运算模块4的输出通过第三运算模块5进行相加得到调节指令。
平衡指令计算模块6是平衡计算功能块。总手操模块7有手自动两种状态。模块8、9、10、11分别是每台运行供热机组的手操器，也有手自动两种状态。模块12、13、14、15指令输出模块。
厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统的功能介绍如下：
如图1所示，实线代表数据流自上而下进行传送，虚线代表手动状态下反向跟踪(控制器跟踪手操器的数据，能进行手自动无扰切换)。
在手动控制方式下：总手操模块7切换手动，模块8、9、10、11自动状态时，接受总手操模块7的手操指令，送到指令输出模块12、13、14、15。同时数据流从总手操模块7自动从下到上层层传递至模块6、5、3、1，跟踪总手操模块7的数据状态。
手动控制方式下，模块8、9、10、11可以部分自动状态，部分手动状态，手动状态的模块根据机组本身的运行状态进行单体控制，自动状态的模块仍接受总手操模块7的统控制指令。
在自动控制方式下：模块8、9、10、11中必须至少有一个为自动状态时，总手操模块7方可投入自动状态。自动方式的供热机组手操器才能接收上层中央控制系统的总指令，否则，只接受机组本身的单体控制，不受远方控制。
自动控制方式下，数据自上而下进行传递。第一运算模块1的输出和pv值送入到第二运算模块3，第二运算模块3根据数值偏差状态进行比例积分运算。第一运算模块1的输出送给前馈运算模块4(供水温度与多台机组联合控制下的调节开度非线性前馈函数)进行数值转换，产生一个前馈量。前馈量和第二运算模块3的运算值通过第三运算模块5进行累加后，送给平衡指令计算模块6，同时平衡指令计算模块6接收pv2数据，平衡指令计算模块6进行多台机组联合控制下的平衡计算，并把计算结果送给总手操模块7。总手操模块7把数据层层传递至各台机组的投入自动的手操器。
综上所述，本发明实施例所述的厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统及方法，能自适应供热面积、供热季气温变化、机组供热投退等外部影响，根据回水温度自动修正供水温度的设定并送入到控制器，提升供水温度或降低供水温度，保障整个居民热网的温度控制始终满足要求的同时，降低热网损耗，实现节能减排。
集中协调控制的同时，又能充分考虑单台机组状态。如，假设模块11对应的机组存在供热故障或电网需要机组进行调峰时，此时可以退出模块11的自动状态，通过手动控制减少供热量或不参与供热。此时模块6根据PV2进行平衡计算，增加其余参与供热自动调节的机组的指令，以保持热网温度不变。如果某台机组的带热负荷能力较强，可以增加本台机组的调节阀指令，同时在模块6的平衡作用下自动降低其余机组的供热指令。
集中协调控制能够考虑整体需求，又能发挥每台个体机组的能力，一定程度上提升了厂级多台机组的灵活调节能力，满足了冬季新能源大发时段消纳的需求，有能满足居民的要求。
实施例3
本发明实施例3提供一种计算机存储设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行联合供热机组进行调节控制的方法。该方法包括如下步骤：
对回水温度进行标定处理后，与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值；
将第一运算值与供水温度进行比较，根据获得的数值偏差状态进行比例积分运算，得到第二运算值；
将第一运算值通过前馈函数进行数值转换，得到前馈值；
将第二运算值与前馈值进行累加，获取第三运算值；
将第三运算值和调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得平衡调节指令；
跟踪每台供热机组的手操器的状态数据流，并将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的供热机组的手操器。
其中，至少一个供热机组的手操器处于自动状态时，将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的供热机组的手操器，处于手动状态的供热机组的手操器只接该供热机组的单体控制指令。
当有供热机组出现故障，需要对电网进行调峰时，退出该出现故障的供热机组的手操器的自动状态，根据此时的调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得增加其余处于自动状态的供热机组的供热的平衡调节指令。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统，包括多台供热机组，其特征在于，还包括：
第一运算模块，对回水温度进行标定处理后，与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值；
第二运算模块，将第一运算值与供水温度进行比较，根据获得的数值偏差状态进行比例积分运算，得到第二运算值；
前馈运算模块，将第一运算值通过前馈函数进行数值转换，得到前馈值；
第三运算模块，将第二运算值与前馈值进行累加，获取第三运算值；
平衡指令计算模块，将第三运算值和调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得平衡调节指令，发送给总手操模块；
总手操模块，跟踪每台供热机组的手操器的状态数据流，并将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的手操器。
2.根据权利要求1所述的厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统，其特征在于：
还包括标定计算单元，所述标定计算单元用于根据回水温度标定函数对回水温度进行计算，获得标定值。
3.根据权利要求2所述的厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统，其特征在于：
还包括回水温度采集模块，用于采集回水温度并发送给所述标定计算单元。
4.根据权利要求1-3任一项所述的厂级多机组联合供热方式下的控制调节系统，其特征在于：
所述总手操模块分别连接每台供热机组的手操器，每台供热机组的手操器分别连接一指令输出模块，所述指令输出模块用于输出平衡调节指令给供热机组，控制供热机组的运行状态。
5.一种厂级多机组联合供热方式下的控制调节方法，包括多台供热机组，其特征在于，该方法包括如下步骤：
对回水温度进行标定处理后，与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值；
将第一运算值与供水温度进行比较，根据获得的数值偏差状态进行比例积分运算，得到第二运算值；
将第一运算值通过前馈函数进行数值转换，得到前馈值；
将第二运算值与前馈值进行累加，获取第三运算值；
将第三运算值和调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得平衡调节指令；
跟踪每台供热机组的手操器的状态数据流，并将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的供热机组的手操器。
6.根据权利要求5所述的厂级多机组联合供热方式下的控制调节方法，其特征在于：
根据回水温度标定函数对回水温度进行计算，获得标定值，将标定值与供水温度设定值进行加法运算获得第一运算值。
7.根据权利要求6所述的厂级多机组联合供热方式下的控制调节方法，其特征在于：
至少一个供热机组的手操器处于自动状态时，将平衡调节指令发送给处于自动控制状态的供热机组的手操器，处于手动状态的供热机组的手操器只接该供热机组的单体控制指令。
8.根据权利要求7所述的厂级多机组联合供热方式下的控制调节方法，其特征在于：
当有供热机组出现故障，需要对电网进行调峰时，退出该出现故障的供热机组的手操器的自动状态，根据此时的调节指令平均值进行多台机组联合控制下的平衡计算，获得增加其余处于自动状态的供热机组的供热的平衡调节指令。
9.一种计算机设备，其特征在于：包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求5-8任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征正在于：所述计算机程序被处理器执行时能够实现如权利要求5-8任一项所述的方法。
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Denomination of invention: Control and Regulation System and Method for Combined Heating of Plant level Thermal Power Units Effective date of registration: 20231019 Granted publication date: 20210716 Pledgee: Jinan Shengfu Branch of Qilu Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG HEXIN INTELLIGENT TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980061809 |
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