CN116500898A - 基于特征流量辨识的火电机组agc负荷控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，包括：特征通流面积计算模型，该特征通流面积计算模型用于在Tn周期时获取每一汽轮机各级组的基础数据，基于所述基础数据得到测量特征通流面积；控制模块，该控制模块被配置成基于每一汽轮机各级组的测量特征通流面积来设定一个或者多个连续的控制信号；执行模块，该执行模块被配置成执行控制模块输出的一个或者多个连续的控制信号；本申请能够按照将不处于同一设定调控基准下的各个汽轮机各级组进行同步调节，使得处于不同调控基准下的各个汽轮机能够快速的全部调整到同一调控基准下。

Description

基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统
技术领域
本发明涉及一种火电机组控制技术，特别涉及一种基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统。
背景技术
目前AGC性能指标中K2值因阀门流量特性的影响指标不高，Kp值偏低，经常会受中调考核。虽经过逻辑优化等措施能来提高Kp指标，但AGC指令和功率信号的精度一直无法解决
为此，目前主流的技术通过特征通流面积的辨识方法来改善流量特性发生偏离的问题，比如在2011年8月第53卷第4期《汽轮机技术》发表的“基于特征通流面积的汽轮机变工况性能分析”，作者乔海朋，卢绪祥，邴汉昆，王运民。其阐述了基于留格尔公式提出的特征通流面积概念的定义及计算方法，在 IAPWS － IF97 公式基础上，利用 Visual Basic6.0 平台初步开发了汽轮机组通流部分特征通流面积计算软件，并以国产 600MW 超临界机组为研究对象，对机组变工况下级组的特征通流面积进行了计算和分析。研究结果表明:汽轮机级组的特征通流面积在通流部分尺寸不发生变化时，其值保持不变，并且变工况下其计算精度能满足工程要求，可以作为机组通流能力及通流部分故障诊断的准则参数，为机组通流部分的状态监测与故障的精确诊断提供依据。
再比如：在2016年6月第45卷第6期《热力发电》发表的“基于特征通流面积的汽轮机流量特性辨识方法”，作者王刚、李存文等。公开了一种新的流量特性曲线辨识方法。应用结果表明：该方法可有效辨识出汽轮机额定主蒸汽压力下的流量特性曲线；分段线性优化了流量管理函数；提高了顺序阀模式下汽轮机整体流量特性线性度；重新确定了阀间重叠度，为同类机组汽轮机的流量特性曲线辨识优化提供了参考。
上述给出了两种流量特性辨识方法，无论是采用哪种方式，都能够完成得到准确的阀门流量特性的影响参数，但是作为控制端，得到了阀门流量特性的影响参数还要进行对应的应用实施，目前火电机组能够实现独立控制和同步控制两种不同的模式，特别地是，对于同步控制，需要建立在独立运行平稳的基础上，且同步控制必须是不同的火电机组的阀门流量特性的影响参数具有较大的差异时，独立的调节每一个火电机组很难保证每一火电机组能够快速的达到设定负荷状态，且不能保证所有的火电机组处于同一水平控制，因此，必须要进行同步调整。但是，目前的同步调整只能够在同一水平控制，需要经过火电机组多次独立调控达到稳定且处于同一水平控制时才可以。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，包括：
特征通流面积计算模型，该特征通流面积计算模型用于在Tn周期时获取每一汽轮机各级组的基础数据，基于所述基础数据得到测量特征通流面积；
控制模块，该控制模块被配置成基于每一汽轮机各级组的测量特征通流面积来设定一个或者多个连续的控制信号；
执行模块，该执行模块被配置成执行控制模块输出的一个或者多个连续的控制信号；
其中，所述执行模块被配置成执行控制模块输出的一个控制信号，使得每一汽轮机各级组在对应控制信号下完成独立模式调整；
和/或，所述执行模块被配置成执行控制模块输出的多个连续的控制信号，多个连续的控制信号用于在独立模式调整的基础上对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成同步模式调整。
进一步地，所述基础数据包括：每一汽轮机各级组的AGC指令信号和功率反馈信号，第一压力级至高压缸排气口之间的压力级级组的实际进气流量、压力工况和第一温度数据，高压缸进气口的主汽压力工况和第二温度数据。
进一步地，所述控制模块具有：
分析单元，用于基于Tn周期时每一汽轮机各级组的测量特征通流面积与设定的标准工况下的标准特征通流面积进行比对，来查看Tn周期时每一汽轮机各级组的测量特征通流面积是否超过设定的标准工况下的标准特征通流面积，如果超过，通过Tn周期时每一汽轮机各级组的测量特征通流面积与标准工况下的标准特征通流面积之间的差值来确定偏离度；
控制信号生成单元，用于基于所述偏离度对应的设置一个或者多个连续的控制信号，其中，所述偏离度是基于所述差值以参考偏离基准为基础换算得到的至少一个表示偏离大小的偏离值。
进一步地，所述同步模式调整是自动同步整定调整。
进一步地，所述自动同步整定调整包括如下步骤：
每一汽轮机各级组在接收控制信号后，在独立模式调整的基础上对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成逐步、同步模式调整；
每一次调整完毕后，进入自动整定调整，自动整定调整包括：由RTU镜像程序侦听在Tn周期时每一汽轮机各级组从网卡上传的数据包，对所述数据包进行检测和校验后，根据配置文件中的定义规则来截取对应的位置字段，对所述位置字段进行解析和工程量转换，得到监听AGC指令信号和监听功率信号，然后每一将监听AGC指令信号和监听功率信号与对应的标准AGC指令信号和标准功率反馈信号进行比对分析，基于分析结果在DCS模组中对监听AGC指令信号和监听功率反馈信号进行修正处理，以修正后的监听AGC指令信号和监听功率反馈信号来对应对每一汽轮机各级组进行修正调整。
进一步地，所述RTU镜像程序中设置有每一汽轮机各级组对应的接包进程以及基于接包进程设置的配置定义，其中配置定义为定义数据包中监听AGC指令信号和监听功率信号占据的位置字段。
进一步地，所述监听AGC指令信号与标准AGC指令信号之间的比对误差不超过1.8%，所述监听功率信号与对应的和标准功率反馈信号之间的比对误差不超过2%。
进一步地，所述执行模块包括：
执行逻辑控制单元；
独立执行单元以及同步执行单元；
所述独立执行单元用于执行控制模块输出的一个控制信号，此时，执行逻辑控制单元控制同步执行单元处于休眠状态，并控制每一汽轮机各级组的控制端，将每一汽轮机各级组调整为独立控制模式，在所述独立执行单元下使得每一汽轮机各级组在对应控制信号下完成独立模式调整；
当每一汽轮机各级组在独立模式调整下处于平稳状态，且各个汽轮机各级组不处于同一设定调控基准下，所述执行逻辑控制单元控制控制独立执行单元调整为休眠状态，将同步执行单元从休眠状态唤醒，并控制每一汽轮机各级组的控制端，将每一汽轮机各级组调整为同步模式调整，通过同步执行单元在多个连续的控制信号下对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成同步模式调整。
进一步地，所述同步执行单元接收多个连续的控制信号，依据多个连续的控制信号的排列形式，依次按照设定时间间隔进行单一控制信号的输出。
进一步地，多个连续的控制信号的排列形式为：
按照偏离值的的大小依次排列。
本申请公开了一种根据每一汽轮机各级组的测量特征通流面积设定一个或者多个连续的控制信号；在进行执行控制时，采用两种模式，模式一：所述执行模块被配置成执行控制模块输出的一个控制信号，使得每一汽轮机各级组在对应控制信号下完成独立模式调整；模式二：所述执行模块被配置成执行控制模块输出的多个连续的控制信号，多个连续的控制信号用于在独立模式调整的基础上对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成同步模式调整。
本申请能够按照将不处于同一设定调控基准下的各个汽轮机各级组进行同步调节，使得处于不同调控基准下的各个汽轮机能够快速的全部调整到同一调控基准下。
附图说明
图1为本发明的系统框架原理总图；
图2为本发明的系统框架原理详细图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供了一种基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，包括：
特征通流面积计算模型，该特征通流面积计算模型用于在Tn周期时获取每一汽轮机各级组的基础数据，基于所述基础数据得到测量特征通流面积；
控制模块，该控制模块被配置成基于每一汽轮机各级组的测量特征通流面积来设定一个或者多个连续的控制信号；
执行模块，该执行模块被配置成执行控制模块输出的一个或者多个连续的控制信号；
其中，所述执行模块被配置成执行控制模块输出的一个控制信号，使得每一汽轮机各级组在对应控制信号下完成独立模式调整；
和/或，所述执行模块被配置成执行控制模块输出的多个连续的控制信号，多个连续的控制信号用于在独立模式调整的基础上对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成同步模式调整。
在上述中，特征通流面积计算模型基于基础数据建立，所述基础数据包括：每一汽轮机各级组的AGC指令信号和功率反馈信号，第一压力级至高压缸排气口之间的压力级级组的实际进气流量、压力工况和第一温度数据，高压缸进气口的主汽压力工况和第二温度数据。其中，基础数据通过采集系统进行采集，可以将每一火电机各级组原有配置的采集系统接入到本系统中。系统在服务器中构建，系统服务器安装于一次调频同源机柜，也可以和一次调频同源装置共用一台服务器，整个系统可以通过DCS以通讯的方式读取每一火电机各级组实际运行数据，通讯协议为：modbus协议或opc。同时服务器上设置有各种接口，至少设置有用于接入采集系统的采集接口。为保证分析数据的真实性和有效性，本申请中通讯速率为1秒。将来自于机组运行数据、结合热力学中稳定状态的判断数据等作为基础数据，对基础数据的要求为，基础数据是结合热力学中稳定状态的判断依据和机组实际生产运行要求，以机组采样参数作为指标，采用机组热力稳定数据筛选原则及稳定数据筛选方法，可保证筛选结果不失真且高效的提取到了机组稳定数据。
在上述中，比如采用modbus协议，可以利用modbus协议juyou的modbus程序，此程序负责从DCS处采集机组AGC指令信号和功率反馈信号，实现对DCS数据的采集。
在上述中，所述控制模块具有：分析单元，用于基于Tn周期时每一汽轮机各级组的测量特征通流面积与设定的标准工况下的标准特征通流面积进行比对，来查看Tn周期时每一汽轮机各级组的测量特征通流面积是否超过设定的标准工况下的标准特征通流面积，如果超过，通过Tn周期时每一汽轮机各级组的测量特征通流面积与标准工况下的标准特征通流面积之间的差值来确定偏离度；
控制信号生成单元，用于基于所述偏离度对应的设置一个或者多个连续的控制信号，其中，所述偏离度是基于所述差值以参考偏离基准为基础换算得到的至少一个表示偏离大小的偏离值。
在本申请中，参考偏离基准是阶梯式设置的多个数值范围，基于所述偏离度生成几个连续的控制信号，主要是看所述偏离度跨越了多少个阶梯式的数值范围。
进一步地，所述同步模式调整是自动同步整定调整。所述自动同步整定调整包括如下步骤：每一汽轮机各级组在接收控制信号后，在独立模式调整的基础上对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成逐步、同步模式调整；每一次调整完毕后，进入自动整定调整，自动整定调整包括：由RTU镜像程序侦听在Tn周期时每一汽轮机各级组从网卡上传的数据包，对所述数据包进行检测和校验后，根据配置文件中的定义规则来截取对应的位置字段，对所述位置字段进行解析和工程量转换，得到监听AGC指令信号和监听功率信号，然后每一将监听AGC指令信号和监听功率信号与对应的标准AGC指令信号和标准功率反馈信号进行比对分析，基于分析结果在DCS模组中对监听AGC指令信号和监听功率反馈信号进行修正处理，以修正后的监听AGC指令信号和监听功率反馈信号来对应对每一汽轮机各级组进行修正调整。
所述RTU镜像程序中设置有每一汽轮机各级组对应的接包进程以及基于接包进程设置的配置定义，其中配置定义为定义数据包中监听AGC指令信号和监听功率信号占据的位置字段。
所述监听AGC指令信号与标准AGC指令信号之间的比对误差不超过1.8%，所述监听功率信号与对应的和标准功率反馈信号之间的比对误差不超过2%。
在上述中，RTU镜像程序从网卡监听到上传来的一个数据包后，接包进程根据配置定义，以及RTU数据包标准协议检测数据包的有效性，包括该数据包的完整性、是否重复等做进一步的校验，如出现错误，认为该数据包无效，将其丢弃处理。对于数据采集模块RTU镜像程序所收集的数据包，根据配置文件中定义的规则截取位置字段，并对解析出的数据进行工程量转。处理好的数据写入数据库，同时将结果返回给RTU镜像程序。
在上述中，所述执行模块包括：
执行逻辑控制单元；
独立执行单元以及同步执行单元；
所述独立执行单元用于执行控制模块输出的一个控制信号，此时，执行逻辑控制单元控制同步执行单元处于休眠状态，并控制每一汽轮机各级组的控制端，将每一汽轮机各级组调整为独立控制模式，在所述独立执行单元下使得每一汽轮机各级组在对应控制信号下完成独立模式调整；
当每一汽轮机各级组在独立模式调整下处于平稳状态，且各个汽轮机各级组不处于同一设定调控基准下，所述执行逻辑控制单元控制控制独立执行单元调整为休眠状态，将同步执行单元从休眠状态唤醒，并控制每一汽轮机各级组的控制端，将每一汽轮机各级组调整为同步模式调整，通过同步执行单元在多个连续的控制信号下对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成同步模式调整。
进一步地，所述同步执行单元接收多个连续的控制信号，依据多个连续的控制信号的排列形式，依次按照设定时间间隔进行单一控制信号的输出。
进一步地，多个连续的控制信号的排列形式为：
按照偏离值的的大小依次排列。
本发明的原理为：本申请公开了一种根据每一汽轮机各级组的测量特征通流面积设定一个或者多个连续的控制信号；在进行执行控制时，采用两种模式，模式一：所述执行模块被配置成执行控制模块输出的一个控制信号，使得每一汽轮机各级组在对应控制信号下完成独立模式调整；模式二：所述执行模块被配置成执行控制模块输出的多个连续的控制信号，多个连续的控制信号用于在独立模式调整的基础上对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成同步模式调整。其中，所述同步模式调整是自动同步整定调整。所述自动同步整定调整包括如下步骤：每一汽轮机各级组在接收控制信号后，在独立模式调整的基础上对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成逐步、同步模式调整；每一次调整完毕后，进入自动整定调整，自动整定调整包括：由RTU镜像程序侦听在Tn周期时每一汽轮机各级组从网卡上传的数据包，对所述数据包进行检测和校验后，根据配置文件中的定义规则来截取对应的位置字段，对所述位置字段进行解析和工程量转换，得到监听AGC指令信号和监听功率信号，然后每一将监听AGC指令信号和监听功率信号与对应的标准AGC指令信号和标准功率反馈信号进行比对分析，基于分析结果在DCS模组中对监听AGC指令信号和监听功率反馈信号进行修正处理，以修正后的监听AGC指令信号和监听功率反馈信号来对应对每一汽轮机各级组进行修正调整。
在进行执行时，分为独立执行单元以及同步执行单元；
所述独立执行单元用于执行控制模块输出的一个控制信号，此时，执行逻辑控制单元控制同步执行单元处于休眠状态，并控制每一汽轮机各级组的控制端，将每一汽轮机各级组调整为独立控制模式，在所述独立执行单元下使得每一汽轮机各级组在对应控制信号下完成独立模式调整；
当每一汽轮机各级组在独立模式调整下处于平稳状态，且各个汽轮机各级组不处于同一设定调控基准下，所述执行逻辑控制单元控制控制独立执行单元调整为休眠状态，将同步执行单元从休眠状态唤醒，并控制每一汽轮机各级组的控制端，将每一汽轮机各级组调整为同步模式调整，通过同步执行单元在多个连续的控制信号下对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成同步模式调整。
除上述描述的功能和特征外，需要指出的是，本申请中的特征通流面积计算模型主要涉及两个主要的方面，实际进气量计算：调节级后第一压力级至高压缸排气口之间的压力级级组；主汽压力变工况：高压缸入口至调节级后作为级组，其辨识误差应小于1.8%。
本申请能够定时进行机组实际流量的辨识，如发现多个机组实际流量曲线与优化后实际流量曲线变差变大，则进入至同步调整模式。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，包括：
特征通流面积计算模型，该特征通流面积计算模型用于在Tn周期时获取每一汽轮机各级组的基础数据，基于所述基础数据得到测量特征通流面积；
控制模块，该控制模块被配置成基于每一汽轮机各级组的测量特征通流面积来设定一个或者多个连续的控制信号；
执行模块，该执行模块被配置成执行控制模块输出的一个或者多个连续的控制信号；
其中，所述执行模块被配置成执行控制模块输出的一个控制信号，使得每一汽轮机各级组在对应控制信号下完成独立模式调整；
和/或，所述执行模块被配置成执行控制模块输出的多个连续的控制信号，多个连续的控制信号用于在独立模式调整的基础上对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成同步模式调整。
2.根据权利要求1所述的基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，所述基础数据包括：每一汽轮机各级组的AGC指令信号和功率反馈信号，第一压力级至高压缸排气口之间的压力级级组的实际进气流量、压力工况和第一温度数据，高压缸进气口的主汽压力工况和第二温度数据。
3.根据权利要求1所述的基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，所述控制模块具有：
分析单元，用于基于Tn周期时每一汽轮机各级组的测量特征通流面积与设定的标准工况下的标准特征通流面积进行比对，来查看Tn周期时每一汽轮机各级组的测量特征通流面积是否超过设定的标准工况下的标准特征通流面积，如果超过，通过Tn周期时每一汽轮机各级组的测量特征通流面积与标准工况下的标准特征通流面积之间的差值来确定偏离度；
控制信号生成单元，用于基于所述偏离度对应的设置一个或者多个连续的控制信号，其中，所述偏离度是基于所述差值以参考偏离基准为基础换算得到的至少一个表示偏离大小的偏离值。
4.根据权利要求1所述的基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，所述同步模式调整是自动同步整定调整。
5.根据权利要求1所述的基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，所述自动同步整定调整包括如下步骤：
每一汽轮机各级组在接收控制信号后，在独立模式调整的基础上对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成逐步、同步模式调整；
每一次调整完毕后，进入自动整定调整，自动整定调整包括：由RTU镜像程序侦听在Tn周期时每一汽轮机各级组从网卡上传的数据包，对所述数据包进行检测和校验后，根据配置文件中的定义规则来截取对应的位置字段，对所述位置字段进行解析和工程量转换，得到监听AGC指令信号和监听功率信号，然后每一将监听AGC指令信号和监听功率信号与对应的标准AGC指令信号和标准功率反馈信号进行比对分析，基于分析结果在DCS模组中对监听AGC指令信号和监听功率反馈信号进行修正处理，以修正后的监听AGC指令信号和监听功率反馈信号来对应对每一汽轮机各级组进行修正调整。
6.根据权利要求5所述的基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，所述RTU镜像程序中设置有每一汽轮机各级组对应的接包进程以及基于接包进程设置的配置定义，其中配置定义为定义数据包中监听AGC指令信号和监听功率信号占据的位置字段。
7.根据权利要求5所述的基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，
所述监听AGC指令信号与标准AGC指令信号之间的比对误差不超过1.8%，所述监听功率信号与对应的和标准功率反馈信号之间的比对误差不超过2%。
8.根据权利要求1所述的基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，所述执行模块包括：
执行逻辑控制单元；
独立执行单元以及同步执行单元；
所述独立执行单元用于执行控制模块输出的一个控制信号，此时，执行逻辑控制单元控制同步执行单元处于休眠状态，并控制每一汽轮机各级组的控制端，将每一汽轮机各级组调整为独立控制模式，在所述独立执行单元下使得每一汽轮机各级组在对应控制信号下完成独立模式调整；
当每一汽轮机各级组在独立模式调整下处于平稳状态，且各个汽轮机各级组不处于同一设定调控基准下，所述执行逻辑控制单元控制控制独立执行单元调整为休眠状态，将同步执行单元从休眠状态唤醒，并控制每一汽轮机各级组的控制端，将每一汽轮机各级组调整为同步模式调整，通过同步执行单元在多个连续的控制信号下对每一汽轮机各级组在间隔设定的多个连续的控制信号下完成同步模式调整。
9.根据权利要求8所述的基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，所述同步执行单元接收多个连续的控制信号，依据多个连续的控制信号的排列形式，依次按照设定时间间隔进行单一控制信号的输出。
10.根据权利要求8所述的基于特征流量辨识的火电机组AGC负荷控制系统，其特征在于，多个连续的控制信号的排列形式为：
按照偏离值的大小依次排列。
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