JP2009128972A - Control device for plant and control device for thermal power generation plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はプラントの制御装置、及びボイラを備えた火力発電プラントを制御する火力発電プラントの制御装置に関する。 The present invention relates to a plant control device and a thermal power plant control device that controls a thermal power plant including a boiler.
一般にプラントを制御する制御装置では、制御対象であるプラントから得られる計測信号を処理し、制御対象に与える操作信号を演算して制御信号として出力する。 In general, a control device that controls a plant processes a measurement signal obtained from a plant that is a control target, calculates an operation signal given to the control target, and outputs the operation signal as a control signal.
このプラントの制御装置には、プラントの計測信号がその目標値を満足するように、操作信号を計算するアルゴリズムが実装されている。 The plant control device is provided with an algorithm for calculating an operation signal so that the measurement signal of the plant satisfies the target value.
プラントの制御に用いられている制御アルゴリズムとして、PI(比例・積分)制御アルゴリズムがある。 As a control algorithm used for plant control, there is a PI (proportional / integral) control algorithm.
PI制御では、プラントの計測信号とその目標値との偏差に比例ゲインを乗じた値に、偏差を時間積分した値を加算して、制御対象に与える操作信号を演算する。 In PI control, a value obtained by integrating the deviation with time is added to a value obtained by multiplying the deviation between the plant measurement signal and its target value by a proportional gain, and an operation signal to be given to the control target is calculated.
PI制御を用いた制御アルゴリズムは、ブロック線図などで入力関係を記述することができるため、入力と出力の因果関係が分かりやすく、プラント制御においてPI制御は安定/安全な制御アルゴリズムであることから、実機への適用実績が多数ある。 The control algorithm using PI control can describe the input relationship with a block diagram, etc., so the causal relationship between input and output is easy to understand, and PI control is a stable / safe control algorithm in plant control. There are many actual application results.
しかし、プラント運転形態の変更や環境の変化など、事前に想定していない条件でプラントを運転する場合には、制御ロジックを変更するなどの作業が必要になる場合がある。 However, when the plant is operated under conditions that are not assumed in advance, such as a change in the plant operation mode or a change in the environment, an operation such as changing the control logic may be required.
一方、プラントの運転形態や環境の変化に対応して、制御方法を自動的に修正/変更する適応制御がある。 On the other hand, there is adaptive control that automatically corrects / changes the control method in response to changes in the operation mode and environment of the plant.
その1つの方法である学習アルゴリズムを用いたプラント制御方法として、例えば特開2000−35956号公報に記載された技術がある。 As a plant control method using a learning algorithm which is one of the methods, there is a technique described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-35956.
特開2000−35956号公報に記載された技術である学習アルゴリズムを用いたプラント制御方法では、制御装置に制御対象の特性を予測するモデルと、モデル出力がその目標値を達成するようなモデル入力の生成方法を学習する学習部を持たせている。 In a plant control method using a learning algorithm, which is a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-35956, a model for predicting characteristics of a control target in a control device and a model input for achieving a target value of a model output A learning unit for learning the generation method is provided.
また、学習アルゴリズムとして、文献の「強化学習」には、計測信号が運転目標値を達成した場合に正の評価値を与え、この評価値を基にActor−Critic、Q学習、実時間Dynamic Programmingなどのアルゴリズムを用いて操作信号の生成方法を学習する手法が記載されている。 Further, as a learning algorithm, the literature “reinforcement learning” gives a positive evaluation value when the measurement signal achieves the driving target value, and based on this evaluation value, Actor-Critic, Q learning, real-time dynamic programming A method of learning an operation signal generation method using an algorithm such as the above is described.
特開2000−35956号公報に記載された前記の学習アルゴリズムを用いたプラント制御技術をプラント制御に適用する際に、制御対象のプラントの特性を予測するモデルと実際のプラントの特性とが一致しない場合は、モデルの予測値とプラントの実測値には違いが生じる。 When applying the plant control technique using the learning algorithm described in JP 2000-35956 A to plant control, the model for predicting the characteristics of the plant to be controlled does not match the characteristics of the actual plant. In this case, there is a difference between the predicted value of the model and the measured value of the plant.
そのため、モデルの予測値では最適となる操作条件であっても、実際のプラントにとっては最適な操作条件とはならず、よってこの操作条件でプラントを制御した場合には適正な制御ができないことになる。 Therefore, even if the operating conditions are optimal with the predicted values of the model, they are not optimal operating conditions for the actual plant. Therefore, when the plant is controlled under these operating conditions, proper control cannot be performed. Become.
上記の現象を回避するプラント制御の方法として、実際のプラントの特性とモデルの特性とが一致するように実際のプラントの計測値を用いてモデルを修正する方法がある。 As a method of plant control for avoiding the above phenomenon, there is a method of correcting a model using measured values of an actual plant so that the characteristics of the actual plant coincide with the characteristics of the model.
しかしながら、上記の方法ではモデルを修正するのに必要な実際のプラントの計測データを蓄積するために長期間を要し、しかもデータを蓄積する期間中は期待する制御性能が発揮できないことになる。 However, in the above method, it takes a long time to accumulate actual plant measurement data necessary for correcting the model, and the expected control performance cannot be exhibited during the data accumulation period.
特開2000−35956号公報には、モデルと実際のプラントの特性とが一致しない場合に好適に対応する技術について全く記載されていない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-35956 does not describe any technique that suitably corresponds to the case where the model does not match the actual plant characteristics.
本発明の目的は、制御対象のプラントの特性を予測するモデルの特性が実際のプラントの特性と相違する場合にも、プラントの制御特性を良好に維持できるプラントの制御装置及び火力発電プラントの制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a plant control device and a thermal power plant control capable of maintaining good plant control characteristics even when the characteristics of a model for predicting the characteristics of the plant to be controlled are different from the actual plant characteristics. To provide an apparatus.
本発明のプラントの制御装置は、プラントの運転状態を計測した計測信号を用いてプラントを制御する操作信号を演算するプラントの制御装置において、前記制御装置に、プラントに送信する操作信号を生成する操作信号生成手段と、プラントの特性を模擬するモデルと、モデルで模擬した出力信号が予め設定された目標を満足するようにモデルの入力信号を生成する学習手段と、学習手段での学習結果に従って学習信号を計算する学習信号生成手段とを備え、更に、ある操作信号及び更新した操作信号をプラントに与えた結果として取得した該プラントの第1の計測信号及び第2の計測信号とその目標値との誤差である第1の誤差及び第2の誤差をそれぞれ計算する操作結果評価手段と、この操作結果評価手段で計算した第2の誤差が第1の誤差よりも大きい場合に操作信号生成手段で生成する前記操作信号の補正信号を生成する補正信号生成手段とを備え、前記補正信号生成手段はモデルから抽出したモデル特性の特徴量に基づいて補正信号を計算するように構成し、前記操作信号生成手段は、少なくとも前記学習信号生成手段で計算した学習信号と前記補正信号生成手段で計算した補正信号を用いて該プラントを制御する前記操作信号を計算するように構成したことを特徴とする。 The plant control device according to the present invention generates an operation signal to be transmitted to the plant in the plant control device that calculates an operation signal for controlling the plant using a measurement signal obtained by measuring the operation state of the plant. According to the learning result of the operation signal generating means, the model that simulates the characteristics of the plant, the learning means that generates the input signal of the model so that the output signal simulated by the model satisfies a preset target, and the learning result of the learning means Learning signal generation means for calculating a learning signal, and further, a first measurement signal and a second measurement signal of the plant obtained as a result of giving a certain operation signal and an updated operation signal to the plant, and a target value thereof The operation result evaluation means for calculating the first error and the second error, which are errors with respect to each other, and the second error calculated by the operation result evaluation means are the first error. Correction signal generation means for generating a correction signal for the operation signal generated by the operation signal generation means when the error is larger than the error, the correction signal generation means based on the feature quantity of the model characteristic extracted from the model The operation signal generation means calculates the operation signal for controlling the plant using at least the learning signal calculated by the learning signal generation means and the correction signal calculated by the correction signal generation means. It is characterized by having constituted so.
また本発明の火力発電プラントの制御装置は、火力発電プラントの運転状態を計測した計測信号を用いて火力発電プラントを制御する操作信号を演算する火力発電プラントの制御装置において、計測信号は火力発電プラントのボイラから排出される排ガスに含まれる窒素酸化物濃度、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、硫化酸化物濃度、水銀濃度、石炭の流量、ミルの分級機回転数、発電機出力のうちの少なくとも1つの計測信号を含んでおり、操作信号にはボイラの空気ダンパの開度、空気流量、空気温度、燃料流量、排ガス再循環流量の少なくとも1つの操作信号を含んでおり、前記制御装置に、火力発電プラントに送信する操作信号を生成する操作信号生成手段と、火力発電プラントの特性を模擬するモデルと、モデルで模擬した出力信号が予め設定された目標を満足するようにモデルの入力信号を生成する学習手段と、学習手段での学習結果に従って学習信号を計算する学習信号生成手段とを備え、更に、ある操作信号及び更新した操作信号をプラントに与えた結果として取得した該火力発電プラントの第1の計測信号及び第2の計測信号とその目標値との誤差である第1の誤差及び第2の誤差をそれぞれ計算する操作結果評価手段と、この操作結果評価手段で計算した第2の誤差が第1の誤差よりも大きい場合に操作信号生成手段で生成する前記操作信号の補正信号を生成する補正信号生成手段とを備え、前記モデルは火力発電プラントのボイラのバーナーパターン、負荷レベル、炭種毎に対応するモデルを複数備えており、前記操作結果評価手段は、ボイラのミルに供給する石炭流量の計測信号の値に基づいてバーナーパターンを把握する機能と、出力デマンドもしくは発電機出力の計測信号の値に基づいて負荷レベルを把握する機能と、ミル分級機回転数の計測信号の値に基づいて炭種を把握する機能を備えており、前記学習信号生成手段は、前記操作結果評価手段で把握した各条件に対応したモデルを用いて学習した結果に従って学習信号を生成するように構成し、前記操作信号生成手段は、少なくとも前記学習信号生成手段で計算した学習信号と前記補正信号生成手段で計算した補正信号を用いて該火力発電プラントを制御する前記操作信号を計算するように構成したことを特徴とする。 The thermal power plant control device of the present invention is a thermal power plant control device that calculates an operation signal for controlling the thermal power plant using a measurement signal obtained by measuring the operating state of the thermal power plant. Of nitrogen oxide concentration, carbon monoxide concentration, carbon dioxide concentration, sulfide oxide concentration, mercury concentration, coal flow rate, mill classifier rotation speed, generator output contained in exhaust gas discharged from the plant boiler At least one measurement signal, and the operation signal includes at least one operation signal of an opening of an air damper of the boiler, an air flow rate, an air temperature, a fuel flow rate, and an exhaust gas recirculation flow rate. , Operation signal generating means for generating an operation signal to be transmitted to the thermal power plant, a model for simulating the characteristics of the thermal power plant, and an output simulated by the model Learning means for generating an input signal of the model so that the signal satisfies a preset goal, and learning signal generation means for calculating a learning signal according to a learning result in the learning means, and further, an operation signal and update A first error and a second error, which are errors between the first measurement signal and the second measurement signal of the thermal power plant acquired as a result of giving the operation signal to the plant and the target value, are calculated. An operation result evaluation unit; and a correction signal generation unit that generates a correction signal of the operation signal generated by the operation signal generation unit when the second error calculated by the operation result evaluation unit is larger than the first error. The model includes a plurality of models corresponding to a burner pattern, a load level, and a coal type of a boiler of a thermal power plant, and the operation result evaluation means is provided for a boiler mill. A function to grasp the burner pattern based on the value of the measurement signal of the coal flow rate, a function to grasp the load level based on the value of the measurement signal of the output demand or generator output, and the measurement signal of the mill classifier rotation speed A function of grasping the coal type based on the value, wherein the learning signal generating means generates a learning signal according to a result learned using a model corresponding to each condition grasped by the operation result evaluating means. And the operation signal generation means calculates the operation signal for controlling the thermal power plant using at least the learning signal calculated by the learning signal generation means and the correction signal calculated by the correction signal generation means. It is characterized by comprising.
本発明によれば、制御対象のプラントの特性を予測するモデルの特性が実際のプラントの特性と相違する場合にも、プラントの制御特性を良好に維持できるプラントの制御装置及び火力発電プラントの制御装置が実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when the characteristic of the model which estimates the characteristic of the plant to be controlled is different from the characteristic of the actual plant, the plant control device and the control of the thermal power plant that can maintain the plant control characteristic well A device can be realized.
次に、本発明の実施例であるプラントの制御装置及び火力発電プラントの制御装置について、図面を参照して説明する。 Next, a plant control apparatus and a thermal power plant control apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施例であるプラントの制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。 FIG. 1 is a control block diagram showing the overall configuration of a plant control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図1において、本実施例のプラント100の制御装置は制御装置200によって制御されている。
In FIG. 1, the control device of the
制御装置200には演算装置として、計測信号変換手段300、操作結果評価手段400、基準信号生成手段500、学習信号生成手段600、学習手段610、モデル620、補正信号生成手段700、および操作信号生成手段800がそれぞれ備えられた構成となっている。
The
また、制御装置200は、データベースとして計測信号データベース230、モデル構築用データベース240、学習結果情報データベース250、補正信号計算用データベース260、及び操作信号データベース270を備えている。
The
また、制御装置200は、外部とのインターフェイスとして、外部入力インターフェイス210、及び外部出力インターフェイス220を持つ。
The
そしてこの制御装置200には、外部入力インターフェイス210を介してプラント100から該プラントの各種状態量を計測した計測信号1が該制御装置200に取り込まれており、また、外部出力インターフェイス220を介して制御装置200から前記プラント100に対して例えば供給される動作流体の流量を制御する操作信号23が送り出されている。
The
プラント100から制御装置200に取り込んだプラント100の各種状態量の計測信号1は、外部入力インターフェイス210を介した後に計測信号2として制御装置200に備えられたデータベースである計測信号データベース230に保存される。
The
制御装置200に備えられた演算装置である操作信号生成手段800で生成する操作信号22は、操作信号生成手段800から外部出力インターフェイス220に伝送すると共に、制御装置200に備えられたデータベースである操作信号データベース270に保存される。
The
また、制御装置200に備えられた演算装置である操作結果評価手段400では、計測信号データベースに保存されている計測信号3を用いてフラグ12、13、14、15を計算する。
Further, the operation
操作結果評価手段400で計算したフラグ12、13、14、15は、制御装置200に備えられた演算装置である基準信号生成手段500、学習信号生成手段600、補正信号生成手段700、操作信号生成手段800にそれぞれ送信される。
The
基準信号生成手段500、学習信号生成手段600、補正信号生成手段700、操作信号生成手段800では、送信されたフラグ12、13、14、15の値を基に、動作するか否かを決定する(例えば、フラグの値が0の時は動作せずに、フラグの値が1の時は動作する等)。
The reference
尚、フラグの値の決定方法は、図3を用いて後述する。 A method for determining the flag value will be described later with reference to FIG.
制御装置200に備えられた演算装置の操作信号生成手段800では、基準信号生成手段500で生成する基準信号17、学習信号生成手段600で生成する学習信号16、補正信号生成手段700で生成する補正信号18をそれぞれ用いて、操作信号22を計算する。
In the operation
制御装置200に備えられた演算装置の基準信号生成手段500では、計測信号データベース230に保存されている計測信号4を用いて基準信号17を計算する。
The reference signal generation means 500 of the arithmetic device provided in the
基準信号生成手段500は、PI制御(比例・積分制御)回路等で構成され、予め設計したロジックに基づいて基準信号17を計算するように形成されている。
The reference signal generating means 500 is composed of a PI control (proportional / integral control) circuit or the like, and is configured to calculate the
制御装置200に備えられた演算装置の学習信号計算手段600では、計測信号データベース230に保存されている計測信号4、操作信号データベース270に保存されている操作信号21、及び、学習情報データベース250に保存されている学習情報データ11を用いて、学習信号16を計算する。
In the learning signal calculation means 600 of the arithmetic device provided in the
学習情報データベース250に保存されている学習情報データ11は、学習手段610からの学習情報データ9、及びモデル620からのモデル出力7を用いて作成する。
The
制御装置200に備えられた演算装置のモデル620は、内部に構築した統計モデルや物理モデルを用いてプラント100の制御特性を模擬する機能を持つ。
The
制御装置200で生成した操作信号23を外部出力インターフェイス220を介してプラント100に与え、その制御結果であるプラント100の計測信号1を外部入力インターフェイス210を介して制御装置200で受信する。
The
これらの状況を、学習手段610とモデル620を組み合わせて動作させることでプラント100の制御特性を模擬しモデル出力7として出力する。
By operating these conditions in combination with the learning means 610 and the
すなわち、学習手段610で生成したモデル入力8をモデル620に与え、その制御結果であるモデル出力7を学習手段610が受信する。
That is, the
モデル620は、モデル構築用データベース240に保存されているモデル構築用データ6を用いて、学習手段610から入力するモデル入力8に対応するモデル出力7を計算して出力する。
The
モデル620は、例えばニューラルネットワークなどの統計モデルや、プラント100の物理モデルによって構築されている。
The
モデル構築用データベース240には、計測信号変換手段300にて計測信号データベース230から出力した計測信号4に含まれるノイズを除去することで生成される実機データ5、及び、モデル620を構築するために必要なモデルパラメータ等のモデル構築用データ6が保存される。
The
制御装置200に備えられた演算装置の学習手段610では、モデル620で計算されるモデル出力7が、所望の値となるようなモデル入力8の生成方法を学習する。
The learning means 610 of the arithmetic device provided in the
モデル出力7の目標値など、学習に用いるパラメータは学習情報データベース250に保存されており、これらの保存されている学習情報データ10を用いて学習手段610で学習する。
Parameters used for learning, such as a target value of the model output 7, are stored in the learning
学習手段610を実装する方法として強化学習がある。この強化学習では学習の初期段階においては試行錯誤的にモデル入力8を生成する。
Reinforcement learning is a method for implementing the learning means 610. In this reinforcement learning, the
学習手段610では、その後、学習を進めるに従って、モデル620で演算されたモデル出力7が所望の値となるようなモデル入力8を生成できるようになる。
Thereafter, the learning means 610 can generate the
このような学習アルゴリズムとして、文献の「強化学習」には、計測信号が運転目標値を達成した場合に正の評価値を与え、この評価値を基にActor−Critic、Q学習、実時間Dynamic Programmingなどのアルゴリズムを用いて操作信号の生成方法を学習する手法が記載されている。 As such a learning algorithm, the “reinforcement learning” in the literature gives a positive evaluation value when the measurement signal achieves the driving target value, and based on this evaluation value, Actor-Critic, Q learning, real-time dynamic A method of learning an operation signal generation method using an algorithm such as Programming is described.
学習手段610は、上述した強化学習の手法の他にも、進化的計算手法などの種々の最適化手法を適用することもできる。 The learning means 610 can apply various optimization methods such as an evolutionary calculation method in addition to the above-described reinforcement learning method.
学習手段610で学習した結果である学習情報データ9は、学習情報データベース250に保存される。
Learning information data 9 that is a result of learning by the learning means 610 is stored in the learning
制御装置200に備えられた演算装置の補正信号生成手段700では、操作信号データベース270に保存されている操作信号21、計測信号データベース230に保存されている計測信号4、学習情報データベース250に保存されている学習情報データ19、補正信号計算用データベース260に保存されている補正信号計算用データ20、及び学習情報データベース260に保存されている学習情報データ19を用いて、補正信号18を計算する。
In the correction signal generation means 700 of the arithmetic unit provided in the
補正信号生成手段700は、操作信号の値を増加させる機能、操作信号の値を減少させる機能、操作信号の値を現状の値に保持する機能、操作信号の値を基の値に戻す機能、操作信号の値を予め決めておいた値と一致させる機能のうち、少なくとも一つの機能を持つように構成されている。
The correction
また、補正信号生成手段700ではモデル620の特徴量を抽出して、補正信号18を計算することもできる。この補正信号生成手段700の動作の詳細は後述する。
Further, the correction signal generation means 700 can extract the feature amount of the
そして前記補正信号生成手段700で生成した補正信号18は、操作信号生成手段800によって生成する操作信号22を補正するようにこの操作信号生成手段800に出力される。
Then, the
操作信号生成手段800では、補正信号生成手段700から入力した補正信号18等に基づいて操作信号22を計算して出力し、制御装置200からは外部出力インターフェイス220を介して前記プラント100に対して、例えばボイラのバーナー、及びエアポートの空気流量を制御する操作信号23として出力する。
The operation
また、図1に示したように、制御装置200の近傍にはキーボード901とマウス902で構成される外部入力装置900と、保守ツール910と、画像表示装置950が設置されている。
As shown in FIG. 1, an
そしてプラント100の運転員は、キーボード901とマウス902で構成される外部入力装置900を用いて保守ツール入力信号51を生成し、この信号を保守ツール910に入力することによって、制御装置200に配置されている各種のデータベースの情報を、画像表示装置950に表示できるようにしている。
Then, an operator of the
保守ツール910は、外部入力インターフェイス920、データ送受信部930、及び外部出力インターフェイス940で構成されている。
The
外部入力装置900で生成した保守ツール入力信号51は、外部入力インターフェイス920を介して保守ツール910に取り込まれる。
The maintenance
保守ツール910のデータ送受信部930では、保守ツール入力信号52の情報に従って、制御装置200に配置されている各種データベースからデータベース情報50を取得するように構成されている。
The data transmission /
保守ツール910のデータ送受信処理部930では、データベース情報50を処理した結果得られる保守ツール出力信号53を、外部出力インターフェイス940に送信する。
The data transmission /
外部出力インターフェイス940はこの保守ツール出力信号53に基づいた出力信号54を画像表示装置950に送信して該画像表示装置950で表示する。
The
尚、上記した本発明の実施例であるプラントの制御装置200では、前記制御装置200に備えられたデータベースを構成する計測信号データベース230、モデル構築用データベース240、学習結果情報データベース250、補正信号計算用データベース260、及び操作信号データベース270、計測信号変換手段300、操作結果評価手段400、基準信号生成手段500、学習信号生成手段600、学習手段610、モデル620、補正信号生成手段700、及び操作信号生成手段800が制御装置200の内部に配置されているが、これらの全て、あるいは一部を制御装置200の外部に配置するように構成してもよい。
In the
図2は、図1に示した第1の実施例であるプラントの制御装置における制御の手順を示すフローチャート図である。 FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure in the plant control apparatus according to the first embodiment shown in FIG.
図2において、プラント100の制御装置200では本フローチャートのステップ1000、1010、1020、1030、1040、1050、1060を組み合わせてプラント100の制御を実行する。
In FIG. 2, the
また、図2に示すように、制御装置200は、A、B、Cの3つの運転モードを持つ。
Further, as shown in FIG. 2, the
まず最初に、初期モード決定のステップ1000では、初期モードを決定するが、本実施例における初期モードはモードAとなっている。 First, in step 1000 for determining the initial mode, the initial mode is determined. In this embodiment, the initial mode is mode A.
そこで次にモード判定のステップ1010に進み、このモード判定のステップ1010でモード判定を実施して、運転モードがAモードの場合は操作信号生成のステップ1020へ、運転モードがBモードの場合は操作信号生成のステップ1030へ、運転モードがCモードの場合は操作信号生成のステップ1040へそれぞれ進む。 Then, the process proceeds to step 1010 for mode determination. In step 1010 for mode determination, mode determination is performed. If the operation mode is A mode, the process proceeds to step 1020 for generating an operation signal. If the operation mode is B mode, the operation is performed. The process proceeds to step 1030 for signal generation, and to step 1040 for operation signal generation when the operation mode is the C mode.
モード判定のステップ1010で判定されて進んだ操作信号生成の各ステップ1020、1030、1040では、制御装置200に備えられた操作信号生成手段800を動作させて操作信号22を生成させることになる。
In each of the operation signal generation steps 1020, 1030, and 1040 determined and advanced in the mode determination step 1010, the
制御装置200に備えられた操作結果評価手段400が動作して、計測信号データベースに保存されている計測信号3を用いて前記操作結果評価手段400にて必要に応じて基準信号生成手段500、学習信号生成手段600、補正信号生成手段700を動作させるためのフラグ12、13、15を生成する。
The operation
運転モードが初期モードのAモードが設定された場合で、操作信号生成のステップ1020に進んだ場合には、基準信号生成手段500で生成した基準信号17を用いて、前記操作信号生成手段800に演算関数として備えた式(1)に基づき操作信号22を計算する。
When the operation mode is set to the initial mode A and the process proceeds to step 1020 for generating the operation signal, the operation
ここで、Soは操作信号、Sbは基準信号である。 Here, So is an operation signal, and Sb is a reference signal.
So = Sb ・・・(1)
また、運転モードがBモードに移行して操作信号生成のステップ1030に進んだ場合には、基準信号生成手段500で生成した基準信号17と、学習信号生成手段600で生成した学習信号16とを用いて、前記操作信号生成手段800に演算関数として備えた式(2)に基づき操作信号22を計算する。
So = Sb (1)
When the operation mode shifts to the B mode and the operation signal generation step 1030 is performed, the
ここで、Slは学習信号である。 Here, S1 is a learning signal.
So = Sb + Sl ・・・(2)
また、運転モードがCモードに移行して操作信号生成のステップ1040に進んだ場合には、基準信号生成手段500で生成した基準信号17と、学習信号生成手段600で生成した学習信号16と、補正信号生成手段700で生成した補正信号18とを用いて、前記操作信号生成手段800に演算関数として備えた式(3)に基づき操作信号22を計算する。
ここで、Srは補正信号である。
So = Sb + Sl (2)
Further, when the operation mode shifts to the C mode and proceeds to step 1040 of operation signal generation, the
Here, Sr is a correction signal.
So = Sb + Sl + Sr ・・・(3)
尚、本実施例の制御装置200では、操作信号生成手段800に演算関数として備えた式(1)〜(3)を用いて操作信号22を計算しているが、この制御装置200に例えば変化率制限器を用いて操作信号Soが急激に変化することを防ぐ機能や、上下限設定器を用いて、操作信号の値を予め設定された範囲内に制限する機能を付加しても良い。
So = Sb + Sl + Sr (3)
In the
モード判定にて判定されたモードA、B、Cに基づいて進む前記操作信号生成の各ステップ1020、1030、1040の何れかのステップを経た後に進行する、プラントへ操作信号送信、操作結果取得のステップ1050では、前記各ステップ1020、1030、1040のいずれかのステップで生成した操作信号生成手段800からの操作信号22を外部出力インターフェイス220を介して操作信号23としてプラント100に送信する。
The operation signal is transmitted to the plant and the operation result is acquired after proceeding through any one of the steps 1020, 1030, and 1040 of the operation signal generation that proceeds based on the modes A, B, and C determined in the mode determination. In step 1050, the
この操作信号23をプラント100に与えた結果として、その後、プラント100から運転状態を示す状態量である計測信号1を取得して制御装置200の計測信号データベース230に保存する。
As a result of giving the
前記ステップ1050を経た後に進む、操作結果評価、次モード決定のステップ1060では、制御装置200に備えた前記操作結果評価手段400において、計測信号データベース230に保存した計測信号3を用いてプラント100を操作した操作結果を評価し、次のモードを決定する。
In step 1060 of the operation result evaluation and next mode determination that proceeds after the step 1050, the operation
前記したようにプラント100を制御する運転モードの初期モードは、初期モード決定のステップ1000で設定されたモードAである。
As described above, the initial mode of the operation mode for controlling the
その後、学習信号生成手段600による学習結果を併用して操作信号を生成するBモードに移行する。 Thereafter, the mode is shifted to the B mode in which the learning signal generated by the learning signal generating means 600 is used together to generate the operation signal.
運転モードがBモードに移行した場合に操作結果評価手段400では、ある操作信号22a1をプラント100に与えた結果として取得した第1の計測信号Sm1と、更新した操作信号22a2をプラント100に与えた結果として該プラント100から取得した第2の計測信号Sm2と、これらの計測信号Sm1、Sm2の目標値Saとを用いて、前記第1の計測信号Sm1と前記目標値Saとの誤差である第1の誤差E1と、前記第2の計測信号Sm2と前記目標値Saとの誤差である第2の誤差E2を、この操作結果評価手段400にて式(4)、及び式(5)に基づいて計算する。
When the operation mode shifts to the B mode, the operation
ここで、E1は第1の誤差、E2は第2の誤差、Sm1は第1の計測値、Sm2は第2の計測値、Saは計測信号の目標値である。 Here, E1 is the first error, E2 is the second error, Sm1 is the first measurement value, Sm2 is the second measurement value, and Sa is the target value of the measurement signal.
計測値Sm1、Sm2は、ある一定期間の平均値、あるいは、瞬時値等を用いる。 As the measurement values Sm1 and Sm2, an average value for a certain period, an instantaneous value, or the like is used.
また、ABS(a)はaの絶対値を計算する関数を意味する。 ABS (a) means a function for calculating the absolute value of a.
E1 = ABS(Sm1 − Sa) ・・・(4)
E2 = ABS(Sm2 − Sa) ・・・(5)
第1の誤差E1よりも第2の誤差E2が大きい場合はモードCに移行し、第1の誤差E1よりも第2の誤差E2が小さい場合にはモードBとする。
E1 = ABS (Sm1-Sa) (4)
E2 = ABS (Sm2-Sa) (5)
When the second error E2 is larger than the first error E1, the mode is shifted to mode C, and when the second error E2 is smaller than the first error E1, the mode B is set.
すなわち、更新した操作信号をプラント100に与えた結果、制御特性が悪化した(計測信号と目標値との誤差が大きくなった)場合に運転モードはCモードに移行となり、操作信号生成手段800では補正信号生成手段700で生成した補正信号18を用いて操作信号22を計算する。
That is, as a result of giving the updated operation signal to the
後述するように、補正信号生成手段700では補正信号18は制御特性を良好に維持するように生成する。
As will be described later, the
その結果として、プラント100の制御性能が向上する効果が得られる。
As a result, an effect of improving the control performance of the
また、操作信号生成のステップ1040では、操作信号生成手段800に演算関数として備えた式(3)を用いて操作信号22を計算する方法の他にも、演算関数の式(4)、及び式(5)で計算した誤差E1、E2を用いて、又は式(6)〜(8)に基づいて操作信号22を計算することもできる。
In addition, in the operation signal generation step 1040, in addition to the method of calculating the
尚、α、βは重みパラメータ、εは予め定められた設計パラメータである。 Α and β are weight parameters, and ε is a predetermined design parameter.
So = Sb + α×Sl + β×Sr ・・・(6)
α ← α − ε(E2 − E1) ・・・(7)
β ← β + ε(E2 − E1) ・・・(8)
ここで、式(6)は、前回のαの値からε(E2 − E1)を減じて、αの値を更新することを意味する。
So = Sb + α × Sl + β × Sr (6)
α ← α−ε (E2−E1) (7)
β ← β + ε (E2 − E1) (8)
Here, equation (6) means that ε (E2−E1) is subtracted from the previous value of α to update the value of α.
操作信号生成手段800に演算関数として備えた式(6)〜(8)を用いて操作信号22を計算することで、E2−E1の値が大きいほど、補正信号Srの重みパラメータであるβの値が大きくなり、補正信号生成手段700で生成される補正信号18の値が操作信号生成手段800にて生成される操作信号22に与える影響が大きくなる。
By calculating the
図3は、図1に示したプラントの制御装置の実施例である制御装置200における補正信号計算用データベース260に保存する情報の設定画面である。
FIG. 3 is a setting screen for information stored in the correction
そして制御装置200の補正信号生成手段700では、図4に示した画面で設定された各種の情報である、補正信号計算用データベース260に保存された情報を用いて補正信号18を計算する。
The correction signal generation means 700 of the
図3の画面を用いることによって、プラント100の運転員は操作端毎に、操作信号の値を増加させる機能、操作信号の値を減少させる機能、操作信号の値を現状の値に保持する機能、操作信号の値を元の値に戻す機能、操作信号の値を予め決めておいた値と一致させる機能、モデル特徴量に基づいて計算する機能のどの機能を用いるかを、任意に設定できる。
By using the screen of FIG. 3, the operator of the
また、操作端毎に操作量の操作範囲を設定することもできる。 In addition, the operation range of the operation amount can be set for each operation end.
前記のモデル特徴量としては、制御装置200のモデル構築用データベース240に保存されているモデルパラメータ、モデル出力特性曲線の偏極点情報等がある。
Examples of the model feature amount include model parameters stored in the
図4及び図5は、図1に示したプラントの制御装置の実施例である制御装置200に備えられた補正信号生成手段700による各動作を説明する図である。
4 and 5 are diagrams for explaining each operation by the correction signal generating means 700 provided in the
図4の図4(a)乃至図4(d)には、横軸にモデル又は実機への操作量、縦軸にモデル又は実機の被制御量をそれぞれ表示して、本実施例の制御装置200におけるモデル620のモデル特性とその学習結果とを示す1例を図示している。
4 (a) to 4 (d) in FIG. 4, the horizontal axis represents the operation amount to the model or the actual machine, and the vertical axis represents the controlled quantity of the model or the actual machine. An example showing model characteristics of a
尚、図4(a)乃至図4(d)には本実施例にてモデルの被制御量が最小となる操作条件を制御装置200の学習手段610で探索した場合を想定して表示している。
4 (a) to 4 (d) are displayed assuming that the operation condition that minimizes the controlled amount of the model in this embodiment is searched by the learning means 610 of the
図4(a)において、横軸のα1は現在の操作量、β1は学習(探索)した後の操作量を示している。 In FIG. 4A, α1 on the horizontal axis indicates the current operation amount, and β1 indicates the operation amount after learning (searching).
図4(a)に示すように、操作量をα1から学習(探索)後の操作量β1に更新することで、モデル620上ではモデル特性曲線によって示される被制御量が減少する。
As shown in FIG. 4A, the controlled variable indicated by the model characteristic curve is reduced on the
従って、モデル特性と実機であるプラントのプラント特性が一致していれば、操作量をα1からβ1に更新することで、操作量に対するプラント100の被制御量は減少することになる。
Therefore, if the model characteristic and the plant characteristic of the plant that is the actual machine match, the controlled variable of the
しかし、モデル誤差があり、モデル特性と実機のプラント特性とが一致しない場合には、学習した結果を用いてプラント100を操作すると、逆にプラント100の被制御量が増加する可能性がある。
However, if there is a model error and the model characteristics do not match the actual plant characteristics, operating the
図4(b)は、操作量をα1から学習後のβ1に更新した結果、モデル特性曲線が上昇してプラント100の被制御量が増加した例を示している。
FIG. 4B shows an example in which, as a result of updating the manipulated variable from α1 to β1 after learning, the model characteristic curve rises and the controlled amount of the
ところで、モデル誤差に起因する制御特性の悪化は、新たに取得したプラント100の計測信号1を用いてモデル620を修正することによってモデル誤差を減少させ、その後、修正したモデル620を対象に制御装置200の学習手段610によってモデル620に対する操作方法を再学習することで、抑制できる。
By the way, the deterioration of the control characteristics due to the model error reduces the model error by correcting the
しかしこの方法を用いる場合には、モデル620を修正する多数の計測信号1のデータを蓄積するために長期間を要する場合が多く、そのデータ蓄積の期間中は期待する制御性能を発揮できないことになる。
However, when this method is used, it often takes a long time to accumulate data of a large number of
特に長期間にわたってプラント100を制御特性が悪い状態で運転することが許されない場合には、上記した方法を適用することは難しい。
In particular, when the
そこで、本実施例の制御装置200に備えられている補正信号生成手段700は、上記方法による問題を解決するものである。
Therefore, the correction signal generation means 700 provided in the
すなわち、本実施例の制御装置200では、モデル620に対する操作量をα1から学習後のβ1に更新し、制御対象のプラント100の被制御量が増加した場合には、制御装置200の運転モードは初期モードのAモードからCモードに変更される(図2参照)。
That is, in the
変更されたCモードでは、制御装置200に備えた補正信号生成手段700にて制御特性を良好に維持するための補正信号18を生成し、この補正信号18に基づいて操作信号生成手段800にて制御対象のプラント100に対する指令信号となる操作信号22を生成する。
In the changed C mode, the correction signal generating means 700 provided in the
前記補正信号生成手段700は、図4(a)に示したモデル特性曲線を利用して補正信号18を生成する機能を持っている。
The correction signal generation means 700 has a function of generating the
即ち、補正信号生成手段700では、モデル特性曲線に基づいてこのモデル特性曲線の偏極点数を算出し、この偏極点の数に基づいて補正信号18を計算する。
That is, the correction
そしてモデル特性曲線の偏極点数が偶数の時は操作量を減少させ、奇数の時は操作量を増加させる。 When the number of polarization points of the model characteristic curve is an even number, the operation amount is decreased, and when the number is an odd number, the operation amount is increased.
上記した方法によって被制御量が減少し、モデル特性が所望の特性に近づくことの理由を、図4(a)〜図4(f)を用いて説明する。 The reason why the controlled amount is reduced by the above-described method and the model characteristic approaches the desired characteristic will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (f).
まず、図4(a)に示すように、操作量がα1とβ1の間にあるモデル特性曲線の偏極点数が偶数の場合を説明する。 First, as shown in FIG. 4A, a case where the number of polarization points of a model characteristic curve having an operation amount between α1 and β1 is an even number will be described.
図4(a)に示したモデル特性曲線の例では、偏極点数は0個であり、偶数である。 In the example of the model characteristic curve shown in FIG. 4A, the number of polarization points is 0, which is an even number.
この場合、図4(b)に示すように、実機特性曲線として実線で表した実機特性における偏極点の位置が操作量のα1とβ1の間となると、操作量β1の時の被制御量が操作量α1の時の被制御量よりも大きくなる。 In this case, as shown in FIG. 4B, if the position of the polarization point in the actual machine characteristic represented by the solid line as the actual machine characteristic curve is between α1 and β1 of the manipulated variable, the controlled variable at the manipulated variable β1 is It becomes larger than the controlled amount at the time of the operation amount α1.
また、実機特性曲線として実線で表した実機特性における偏極点の位置がβ1よりも大きい場合は、図4(c)に示すようになり、操作量β1の時の被制御量は操作量α1の時の被制御量よりも小さくなる。 Further, when the position of the polarization point in the actual machine characteristic represented by the solid line as the actual machine characteristic curve is larger than β1, the control quantity when the manipulated variable β1 is as shown in FIG. 4C is the manipulated variable α1. It becomes smaller than the controlled amount at the time.
そこで実機特性が図4(b)に示したように偏極点の位置が操作量のα1とβ1の間となる特性である場合には、操作量を減少させることで被制御量を減少することが可能になる。 Therefore, when the actual machine characteristic is such that the position of the polarization point is between α1 and β1 of the manipulated variable as shown in FIG. 4B, the controlled variable is decreased by reducing the manipulated variable. Is possible.
すなわち、破線で表したモデル特性曲線の偏極点数が偶数の時は、操作量をα1に近づけるように減少することでプラント100の被制御量を減少できる。
That is, when the number of polarization points of the model characteristic curve represented by a broken line is an even number, the controlled variable of the
次に、図4(d)乃至図4(f)に示したようにモデル620に異なったモデル特性曲線を有するモデルを備えて、操作量のα2とβ2の間にあるモデル特性曲線の偏極点数が奇数の場合について説明する。
Next, as shown in FIGS. 4D to 4F, the
図4(d)に示した例では、モデル特性曲線の偏極点数は1個であり、奇数である。 In the example shown in FIG. 4D, the number of polarization points of the model characteristic curve is one and is an odd number.
この場合、図4(e)に示すように、実線で表した実機特性曲線における偏極点の位置が破線で表したモデル特性曲線の偏極点よりも操作量β2寄りになると、操作量β2の時の被制御量が操作量α2の時の被制御量よりも大きくなる。 In this case, as shown in FIG. 4E, when the position of the polarization point in the actual machine characteristic curve represented by the solid line is closer to the operation amount β2 than the polarization point of the model characteristic curve represented by the broken line, The controlled amount becomes larger than the controlled amount when the operation amount α2.
また、逆に実機特性曲線における偏極点の位置がモデル特性の偏極点よりも操作量α2寄りの場合は、実機特性曲線は図4(f)に実線で示したようになり、操作量β2の時の被制御量は操作量α2の時の被制御量よりも小さくなる。 On the contrary, when the position of the polarization point in the actual machine characteristic curve is closer to the operation amount α2 than the polarization point of the model characteristic, the actual machine characteristic curve becomes as shown by the solid line in FIG. The controlled amount at the time is smaller than the controlled amount at the operation amount α2.
このことから実機特性が、図4(e)に示すような実機特性曲線である場合には、操作量を増加させることで操作量に対する被制御量を減少させることができる。 Therefore, when the actual machine characteristic is an actual machine characteristic curve as shown in FIG. 4E, the controlled amount with respect to the manipulated variable can be decreased by increasing the manipulated variable.
すなわち、モデル特性曲線の偏極点数が奇数の時は、操作量を減少させることで、制御対象のプラント100の被制御量を減少させることができる。
That is, when the number of polarization points of the model characteristic curve is an odd number, the controlled variable of the
尚、上記図4では、モデル特性曲線の偏極点数が偶数である図4(a)〜図4(c)の場合をパターン1として左側に表し、モデル特性曲線の偏極点数が奇数である図4(d)〜図4(f)の場合をパターン2として右側に表している。
In FIG. 4, the case of FIGS. 4A to 4C where the number of polarization points of the model characteristic curve is an even number is shown on the left as
そこで、補正信号生成手段700では、上記したモデル特性曲線の偏極点数の情報を用いて、操作量を増加、減少させる補正信号18を生成して操作信号生成手段800に出力するように構成している。
Therefore, the correction
また、図4(a)、図4(d)に示したのようなモデル特性曲線の偏極点の位置を強調したグラフ、及びモデル特性曲線の偏極点の数を図1に示した制御装置200に付設した保守ツール910の画像表示装置950上に表示させることで、プラント100の運転員は補正信号生成手段700で生成する補正信号18の生成根拠を知ることができ、補正信号18の妥当性を評価することができる。
Further, a graph emphasizing the position of the polarization point of the model characteristic curve as shown in FIGS. 4A and 4D, and the number of the polarization points of the model characteristic curve shown in FIG. By displaying the image on the
図5は、本実施例の制御装置200における補正信号生成手段700によって、プラント100を対象に最適な操作方法を学習する動作を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of learning an optimum operation method for the
学習のための探索範囲は、制御装置200の学習手段610とモデル620を組み合わせて決定する。
The search range for learning is determined by combining learning means 610 and
図5(a)に横軸が操作量、縦軸が被制御量としてプラント100を制御する場合のモデル特性を実線で示すように、学習手段610では、モデル出力と目標値との誤差が最小となる操作条件を中心に、予め定められた閾値の範囲を試行錯誤の範囲に設定する。
In FIG. 5 (a), the learning means 610 minimizes the error between the model output and the target value, as shown by a solid line in the model characteristics when the
次に補正信号生成手段700では、学習手段610で定めた試行錯誤の範囲内で操作信号を変化させる操作量の探査範囲にして、プラント100の計測信号と計測信号の目標値との誤差が最小となるように操作信号を計算する。
Next, in the correction signal generation means 700, the error between the measurement signal of the
そして学習手段610による学習結果は、例えば図5(b)に示すような形態で学習情報データベース250に保存される。
And the learning result by the learning means 610 is preserve | saved in the learning
図5(b)は被制御量がγ1より大きい時は操作量を減少させ、被制御量がγ1より小さい時は操作量を増加するような補正信号18を補正信号生成手段700によって生成することを意味している。
In FIG. 5B, the correction signal generation means 700 generates a
図5(b)に示した補正信号のグラフを、画像表示装置950上に表示することで、プラント100の運転員は補正信号18の生成根拠を知ることができ、補正信号18の妥当性を評価できる。
By displaying the correction signal graph shown in FIG. 5B on the
図6は、本実施例の制御装置200に備えた補正信号生成手段700で行う操作信号を変化させる試行錯誤の範囲を変更するインターフェイスを説明する図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an interface for changing the range of trial and error for changing the operation signal performed by the correction signal generation means 700 provided in the
図6の画面に示された各種の情報を用いることで、図5(a)、図5(b)で説明した操作量の探索範囲を図6の画面に閾値に基づく探査範囲1と比較して手動修正に基づく探査範囲2として示したように手動で設定することができる。
By using various types of information shown in the screen of FIG. 6, the search range of the operation amount described in FIGS. 5A and 5B is compared with the
この結果、プラント100の運転に熟知した運転員が前記図5の探索範囲を設定することで、最適操作条件の探索中もプラント100を安全に運転できる効果が得られる。
As a result, an operator who is familiar with the operation of the
上記した本発明の実施例によれば、制御対象のプラントの特性を予測するモデルの特性が実際のプラントの特性と相違する場合にも、プラントの制御特性を良好に維持できるプラントの制御装置が実現できる。 According to the above-described embodiment of the present invention, there is provided a plant control apparatus that can satisfactorily maintain the plant control characteristics even when the characteristics of the model for predicting the characteristics of the plant to be controlled are different from the actual plant characteristics. realizable.
次に、本発明の第2の実施例である火力発電プラントの制御装置について、図面を参照して説明する。 Next, a thermal power plant control apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図7は本発明の第2の実施例である火力発電プラントの制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。 FIG. 7 is a control block diagram showing the overall configuration of a thermal power plant control apparatus according to the second embodiment of the present invention.
また、後述する図8には図7に示した本発明の第2の実施例である火力発電プラントの制御装置の制御対象となる火力発電プラントとして、燃料に石炭を用いるボイラを備えた火力発電プラントの概略構成を示す。 Further, in FIG. 8 described later, as a thermal power plant to be controlled by the thermal power plant control apparatus according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7, thermal power generation provided with a boiler using coal as fuel. The schematic structure of a plant is shown.
図7に示した第2の実施例である火力発電プラントの制御装置は、図1に示した第1の実施例であるプラントの制御装置と基本構造が共通しているので、共通した構成部分についての説明は省略し、相違する構成部分についてのみ以下に説明する。 The thermal power plant control apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 7 has the same basic structure as the plant control apparatus according to the first embodiment shown in FIG. The description about is omitted, and only different components will be described below.
図7の火力発電プラントの制御装置において、燃料に石炭を用いるボイラ101を備えた火力発電プラント100aは制御装置200によって制御されている。
In the control device for the thermal power plant of FIG. 7, the thermal power plant 100 a including the
本実施例の制御装置200では、火力発電プラント100aの各種状態量である、例えばボイラ101出口の燃焼ガスの酸素濃度、もしくは一酸化炭素濃度を計測した計測信号1が該制御装置200に取り込まれており、また、外部出力インターフェイス220を介して制御装置200から前記火力発電プラント100aに対して、例えばボイラ101のバーナー102、及びエアポート103の空気流量を制御する操作信号23が送り出されている。
In the
本実施例の制御装置200を用いることによって、火力発電プラント100aに備えられたボイラ101の空気ダンパの開度、空気流量、空気温度、燃料流量、排ガス再循環流量の少なくとも1つを対象にして制御することで、火力発電プラント100aから排出される排ガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、硫化酸化物濃度、水銀濃度の少なくとも1つを所望の値に制御することが可能となる。
By using the
本実施例において制御装置200を構成するモデル620では、モデル構築用データベース240に保存されているモデル構築用データ6である空気ダンパの開度、空気流量、空気温度、燃料流量、排ガス再循環流量を入力して、その時の窒素酸化物、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、硫化酸化物濃度、水銀濃度の値を予測演算して出力するように構成されている。
In the
図1に示した第1の実施例であるプラントの制御装置と、図7に示した第2の実施例である火力発電プラントの制御装置とでは、図7に示した第2の実施例の制御装置200では学習手段610とモデル620とが複数備えられている点で異なっている。
The plant control apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 and the thermal power plant control apparatus of the second embodiment shown in FIG. 7 are the same as those in the second embodiment shown in FIG. The
本実施例の制御装置200では、このように学習手段610とモデル620とを複数備えることで、火力発電プラント100aの運転条件の切り替えに対応することが可能となっている。
In the
火力発電プラント100aはボイラ101のバーナーパターン、負荷レベル、炭種を変更する運転を実施すると、プラント特性が大きく変化する。
When the thermal power plant 100a performs an operation of changing the burner pattern, load level, and coal type of the
プラント特性が大きく変化した場合でも火力発電プラント100aの運転状態を良好に保つ方法として、本実施例では、制御装置200にモデル切替手段630を設置し、このモデル切替手段630の中に各種の運転条件に対応した複数のモデル620を用意すると共に、これらの各種の運転条件に対応させて用意した複数のモデル620を対象に操作方法を学習する複数の学習手段610をそれぞれ配置することにより構成している。
In the present embodiment, a
また、本実施例で運転条件毎に備えられたモデル620を対象にして用意された学習手段610でそれぞれ学習した学習情報データ9の種類は、モデル620の種類の数だけ存在することになる。
In addition, there are as many types of learning information data 9 learned by the learning means 610 prepared for the
そしてこれらの学習手段610でそれぞれ学習した学習結果は、学習情報データベース250に保存される。
The learning results learned by these learning means 610 are stored in the learning
また、学習信号生成手段600で学習信号16を生成する時に、どの学習結果を用いるかの決定、すなわち、現在のプラント運転条件の判定は、操作結果評価手段400で実施される。
Further, when the
図8には図7に示した本発明の第2の実施例である火力発電プラントの制御装置の制御対象となる燃料に石炭を用いるボイラを備えた火力発電プラントの概略構成を示す。 FIG. 8 shows a schematic configuration of a thermal power plant including a boiler that uses coal as fuel to be controlled by the thermal power plant control apparatus according to the second embodiment of the present invention shown in FIG.
まず、図8(a)を用いてボイラ101を備えた火力発電プラント100aの発電の仕組みについて説明する。
First, the power generation mechanism of the thermal power plant 100a including the
図8(a)において、燃料となる石炭はミル110にて粉砕して微粉炭として石炭搬送用の1次空気、及び燃焼調整用の2次空気と共にボイラ101に設置したバーナー102を通じてボイラ101に投入し、ボイラ101の火炉内部で燃料の石炭を燃焼する。
In FIG. 8 (a), coal as fuel is pulverized by a
燃料の石炭と1次空気は配管134から、2次空気は配管141からバーナー102に導かれる。
The fuel coal and the primary air are led from the
また、2段燃焼用のアフタエアを、ボイラ101に設置したアフタエアポート103を通じてボイラ101に投入する。このアフタエアは、配管142からアフタエアポート103に導かれる。
Further, after-air for two-stage combustion is introduced into the
燃料の石炭をボイラ101の火炉の内部で燃焼させて発生した高温の燃焼ガスは、ボイラ101の火炉を矢印で示した経路に沿って下流側に流れ、ボイラ101に配置された熱交換器106を通過して熱交換した後、燃焼排ガスとなってボイラ101から排出されてボイラ101の外部に設置されたエアーヒーター104に流下する。
High-temperature combustion gas generated by burning fuel coal inside the furnace of the
エアーヒーター104を通過した燃焼排ガスはその後、図示していない排ガス処理装置で燃焼排ガスに含まれている有害物質を除去した後に、煙突をから大気に放出される。
The combustion exhaust gas that has passed through the
ボイラ101を循環する給水は、タービン108に設置された図示していない復水器から給水ポンプ105を介してボイラ101に導かれ、ボイラ101の火炉に設置した熱交換器106においてボイラ101の火炉の内部を流下する燃焼ガスによって加熱されて高温高圧の蒸気となる。
The feed water circulating in the
尚、本実施例では熱交換器106の数を1個として図示しているが、熱交換器を複数個配置してもよい。
In this embodiment, the number of
熱交換器106で発生した高温高圧の蒸気は、タービンガバナ弁107を介して蒸気タービン108に導かれ、蒸気の持つエネルギーによって蒸気タービン108を駆動し、この蒸気タービン108に連結した発電機109を回転させて発電する。
The high-temperature and high-pressure steam generated in the
次に、ボイラ101の火炉に設置されたバーナー102からボイラ101の火炉内に投入される1次空気及び2次空気、ボイラ101の火炉に設置されたアフタエアポート103からボイラ101の火炉内に投入されるアフタエアの経路について説明する。
Next, the primary air and the secondary air introduced into the
1次空気は、ファン120から配管130に導かれ、途中でエアーヒーター104の内部を通過する配管132とエアーヒーター104をバイパスする配管131とに分岐し、これらの配管132及び配管131を流下した1次空気は再び配管133にて合流してミル110に導かれる。
The primary air is guided from the
エアーヒーター104を通過する空気は、ボイラ101の火炉から排出される燃焼排ガスにより加熱される。
Air passing through the
この1次空気を用いてミル110で生成される石炭(微粉炭)を配管133を通じてバーナー102に搬送する。
The primary air is used to convey coal (pulverized coal) generated in the
2次空気及びアフタエアは、ファン121から配管140に導かれ、エアーヒーター104の内部を通過する配管140を流下して加熱された後に、配管140の下流側で2次空気用の配管141と、アフタエア用の配管142とに分岐して、それぞれボイラ101の火炉に設置されたバーナー102とアフタエアポート103に導かれるように構成されている。
The secondary air and the after air are led from the
本実施例であるボイラを備えた火力発電プラント100aの制御装置200は、ボイラの排ガス中のNOxおよびCO濃度を低減するため、バーナー102からボイラ101に投入する空気量と、アフタエアポート103からボイラ101に投入する空気量を調整する機能を持っている。
The
火力発電プラント100aには、該火力発電プラント100aの運転状態を検出する様々な計測器が配置されており、これらの計測器から取得されたプラントの計測信号は、計測信号1として制御装置200に送信される。
Various measuring devices for detecting the operating state of the thermal power plant 100a are arranged in the thermal power plant 100a, and plant measurement signals obtained from these measuring devices are transmitted to the
火力発電プラント100aの運転状態を検出する様々な計測器として、例えば図8には流量計測器150、温度計測器151、圧力計測器152、発電出力計測器153、及びO2濃度及び/又はCO濃度を計測する濃度計測器154がそれぞれ図示されている。
As various measuring instruments for detecting the operating state of the thermal power plant 100a, for example, in FIG. 8, a
流量計測器150は給水ポンプ105からボイラ101に供給される給水の流量を計測する。また、温度計測器151及び圧力計測器152は、ボイラ101に配設された熱交換器106において該ボイラ101を流下する燃焼ガスとの熱交換で発生した蒸気を蒸気タービン108に供給する蒸気の温度及び圧力をそれぞれ計測する。
The flow
前記熱交換器106で発生した蒸気で駆動される蒸気タービン108によって回転される発電機109によって発電された電力量は発電出力計測器153で計測する。
The amount of power generated by the
また、ボイラ101を流下する燃焼排ガスに含まれている成分(CO、NOxなど)の濃度に関する情報は、ボイラ101の下流側であるボイラ出口の流路に設けたO2濃度及び/又はCO濃度を計測する濃度計測器154で計測される。
In addition, information on the concentration of components (CO, NOx, etc.) contained in the combustion exhaust gas flowing down the
尚、一般的には図8に図示した以外にも多数の計測器が火力発電プラント100に配置されているが、ここでは図示を省略する。
In general, many measuring instruments other than those shown in FIG. 8 are arranged in the
図8(b)は、火力発電プラント100aを構成するボイラ101の下流側に設置されたエアーヒーター104と、このエアーヒーター104に配設された配管を示す部分拡大図である。
FIG. 8B is a partially enlarged view showing the
図8(b)に示すように、エアーヒーター104の内部に配設された配管140の下流側で分岐した2次空気用の配管141及びアフタエア用の配管142、エアーヒーター104の内部に配設された配管132、及びエアーヒーター104をバイパスした配管131には空気ダンパ162、163、161、160がそれぞれ配置されている。
As shown in FIG. 8B, the
そしてこれらの空気ダンパ160〜163を操作することによって配管131、132、141、142内で空気が通過する面積を変更し、これらの配管131、132、141、142を通過する空気流量を個別に調整する。
Then, by operating these
そして火力発電プラント100aを制御する制御装置200によって生成されて該火力発電プラント100aに出力される操作信号18を用いて、給水ポンプ105、ミル110、空気ダンパ160、161、162、163などの機器を操作する。
Then, using the
尚、本実施例である火力発電プラントの制御装置では、給水ポンプ105、ミル110、空気ダンパ160、161、162、163などの火力発電プラントの状態量を調節する機器のことを操作端と呼び、これを操作するのに必要な指令信号を操作信号と呼ぶ。
In the thermal power plant control apparatus according to this embodiment, devices that adjust the state quantities of the thermal power plant, such as the
また、燃焼用等の空気、あるいは微粉炭等の燃料をボイラ101に投入する際に、その吐出角度を上下左右に動かすことの出来る機能をボイラ101に設置したバーナー102、及びアフタエアポート103に付加して、これらのバーナー102及びアフタエアポート103の取付け角度を調節する指令信号を前記操作信号18に含めることもできる。
In addition, when air such as combustion or fuel such as pulverized coal is introduced into the
次に図9を用いて本実施例の制御装置200に設置した操作結果評価手段400によるプラント運転条件の判定方法を説明する。
Next, the determination method of the plant operation condition by the operation result evaluation means 400 installed in the
図9(a)乃至図9(c)において、操作結果評価手段400は、ミル110に供給する石炭流量の計測信号の値に基づいてボイラ101のバーナーパターンを把握する機能と、出力デマンドもしくは発電機109の出力の計測信号の値に基づいて負荷レベルを把握する機能と、ミル分級機回転数の計測信号の値に基づいて炭種を把握する機能を持つ。
9 (a) to 9 (c), the operation result evaluation means 400 has a function of grasping the burner pattern of the
図9(a)は操作結果評価手段400によってボイラ101のバーナーパターンを把握する機能を説明する図である。
FIG. 9A is a diagram for explaining a function of grasping the burner pattern of the
横軸の時間がt1の時は、縦軸に石炭の流量が示されているように、ミル110を構成するミルA、B、Dからボイラ101に石炭が供給されており、時間t2を境にミルCから石炭の供給が始まる(例えば、時間がt3の時は、ミルA、B、C、Dのすべてから石炭が供給される)。
When the time on the horizontal axis is t1, the coal is supplied to the
図9(a)右側のボイラの概略図に示すように、ミルA、B、C、Dからは、ボイラ101の缶前及び缶後に水平方向に沿って設置したそれぞれ5本のバーナーへ石炭を供給している。
As shown in the schematic diagram of the boiler on the right side of FIG. 9 (a), from the mills A, B, C and D, coal is supplied to each of five burners installed along the horizontal direction before and after the
操作結果評価手段400では計測データベース130を通じて火力発電プラント100aの計測信号3として検出した、図9(a)に示したミルA、B、C、Dから供給される石炭供給量、及びミルA、B、C、Dとボイラ101に設置した5本のバーナーとの対応関係から、バーナーパターンを把握することができる。
The operation
上記のバーナーパターンを把握することによって、ボイラ101の火炉内における燃焼状態を把握することが可能となる。
By grasping the above burner pattern, it is possible to grasp the combustion state of the
図9(b)は操作結果評価手段400によって火力発電プラント100aの負荷レベルを把握する機能を説明する図である。
FIG. 9B is a diagram for explaining the function of grasping the load level of the thermal power plant 100a by the operation
発電機出力は図8に示した発電出力計測器153によって発電機109の発電量を計測したものであり、図9(b)で横軸の時間がt4の時の縦軸に示した火力発電プラント100aの発電機出力量はM4、時間がt5の時の発電機出力量はM5であることを示している。
The generator output is obtained by measuring the power generation amount of the
このように、発電出力計測器153で計測した発電機出力の計測信号の値に基づいて火力発電プラント100aの負荷レベルを把握できる。
In this way, the load level of the thermal power plant 100a can be grasped based on the value of the measurement signal of the generator output measured by the power generation
図9(c)は操作結果評価手段400によって火力発電プラント100aのボイラ101の燃料に使用される第1の炭種判別方法を説明する図である。
FIG. 9C is a diagram for explaining a first coal type discrimination method used for the fuel of the
図8に示した火力発電プラントのミル110に設置されている燃料の石炭を粉砕した微粉炭をボイラ101に供給するミル分級機に関して、図9(c)には横軸の時間がt6の時における縦軸に示したミル分級機の回転数はR6、時間がt7の時の回転数はR7であることを示している。
With respect to the mill classifier that supplies the
ミル分級機の回転数は、ボイラ101にミル110から供給される燃料の微粉炭の粒度が目標値となるように調整される。
The rotational speed of the mill classifier is adjusted so that the particle size of the pulverized coal supplied from the
石炭の硬さは炭種毎に異なるため、微粉炭の粒度が目標値と一致する際の分級機回転数は炭種毎に異なることになる。 Since the hardness of the coal varies depending on the coal type, the classifier rotation speed when the particle size of the pulverized coal matches the target value varies depending on the coal type.
従って、この分級機回転数からボイラ101に供給される石炭の炭種を判別することができる。
Therefore, the coal type of coal supplied to the
制御装置200の学習信号生成手段600では下記の手順で学習信号16を生成する。
The learning signal generating means 600 of the
まず、操作結果評価手段400では計測信号データベース230を通じて得た火力発電プラント100aの計測信号3に基づいて該操作結果評価手段400で把握した前記バーナーパターンを把握する機能、負荷レベルを把握する機能、及び炭種を把握する機能により判定したプラント運転条件に対応したフラグ13を生成して学習信号生成手段600にこのフラグ13を出力する。
First, the operation result evaluation means 400 has a function of grasping the burner pattern grasped by the operation result evaluation means 400 based on the
モデル620では操作結果評価手段400で判定したプラント運転条件に対応したモデル620を用いてこのモデル620に対応した学習手段610にて学習した学習情報データ9を生成し、学習情報データベース250を経由して学習情報データ11として前記学習信号生成手段600に出力させる。
In the
学習信号生成手段600ではこれらのフラグ13及び学習情報データ11に基づいて学習信号16を演算して生成し、操作信号生成手段800に出力するように構成している。
The learning
図10は、本実施例の制御装置200に設置した操作結果評価手段400における第2の炭種判定方法を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a second coal type determination method in the operation
図10(a)において、操作結果評価手段400では前述した石炭組成の情報に基づいてモデル切替手段630に各種の運転条件に応じて複数用意された各モデル620の間の重みを計算し、補正信号生成手段700では計算されたモデル620の重みの値と学習手段610の学習結果を参照して、この補正信号生成手段700に演算関数として備えた式(9)を用いて補正信号18を生成する。
In FIG. 10 (a), the operation
ここで、1≦i≦n、nは炭種の数、diはi番目の石炭と実サンプル値の距離、Siはi番目の石炭モデルを用いた学習結果に従って生成した学習信号値の値である。 Where 1 ≦ i ≦ n, n is the number of coal types, di is the distance between the i th coal and the actual sample value, Si is the value of the learning signal value generated according to the learning result using the i th coal model is there.
式(9)は、(Si/di)を1≦i≦nの範囲で全て加算した値を、(1/di)を1≦i≦nの範囲で全て加算した値で除することを意味する。 Formula (9) means that the value obtained by adding all (Si / di) in the range of 1 ≦ i ≦ n is divided by the value obtained by adding all (1 / di) in the range of 1 ≦ i ≦ n. To do.
So = Σ(Si/di)/Σ(1/di) ・・・(9)
尚、距離diは、ユークリッド距離、マハラノビス距離の計算アルゴリズムを用いて、計算する。
So = Σ (Si / di) / Σ (1 / di) (9)
The distance di is calculated using a calculation algorithm for the Euclidean distance and the Mahalanobis distance.
そして図10(a)に示された成分1と成分2の図面において、炭種判定の対象となった実サンプル値は、炭種Aサンプル値との距離d1と、炭種Bサンプル値との距離d2との関係から距離d1、d2の逆数をとると、炭種Aサンプル値が重みが大で炭種Bサンプル値が重みが小となる。
In the drawings of
よって操作結果評価手段400では各モデル620に上記の重みの値を付けて計算することにより、実サンプルの炭種が判定できる。
Therefore, the operation
また、図10(b)左側のボイラの概略図に示すように、本実施例の制御装置200に備えた補正信号生成手段700では、ボイラ101の燃料として硫黄分が閾値よりも多く含まれている石炭を使用する場合には、ボイラ101の火炉壁面部のバーナー、及びエアポートから供給する空気流量の値を大きくするように補正信号18を生成して操作信号生成手段800に出力する。
Further, as shown in the schematic diagram of the left boiler in FIG. 10 (b), the correction signal generation means 700 provided in the
操作信号生成手段800ではこの補正信号18に基づいて操作信号22を生成し、外部インターフェイス220を介して火力発電プラント100aに対する操作信号23として出力して制御している。
The operation signal generation means 800 generates an
尚、図10(b)右側の空気流量のグラフは図10(b)左側のボイラの概略図の火炉壁面部のバーナー、及びエアポートから供給する空気流量の状況を模式的に示したものである。 In addition, the graph of the air flow rate on the right side of FIG. 10B schematically shows the state of the air flow rate supplied from the burner on the furnace wall surface portion and the air port of the schematic diagram of the left side boiler of FIG. 10B. .
特に、硫黄分の多い石炭を燃料とする場合、ボイラ101の火炉壁面部の腐食を抑制するように空気流量を調整することが重要となる。
In particular, when coal with a high sulfur content is used as fuel, it is important to adjust the air flow rate so as to suppress corrosion of the furnace wall surface of the
また図10(b)に示すように、本実施例の制御装置200では、ボイラ101の燃料として硫黄分の多い石炭を使用する場合には、ボイラ101の火炉壁面部の空気流量を増やすように補正信号生成手段700で補正信号18を生成することで、ボイラ101の火炉壁に設置したバーナー102、及びエアポート103から火炉壁に沿って炉壁の腐食を抑制できる。
Further, as shown in FIG. 10B, in the
図11は、図7及び図8に示した本発明の第2の実施例である火力発電プラントの制御装置において制御装置200の動作を説明する説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the operation of the
図11(a)は、本実施例の制御装置200に備えたモデル620の特性の例を示す図であり、このモデル620に対応して設置された学習手段610では、このモデル620を対象にCO濃度が最小になる操作条件を学習する。
FIG. 11A is a diagram illustrating an example of the characteristics of the
例えば、学習手段610を制御装置200に実装する際に強化学習を用い、CO濃度が低いほど報酬が大きくなるように設定することで、CO濃度が最小となる操作条件(図11(a)中の操作条件y)に到達する操作方法を学習できる。
For example, by using reinforcement learning when the learning means 610 is mounted on the
図11(a)に翼軸に操作条件、縦軸にCO濃度をとって両者の関係を示したように、操作条件yの近傍は操作条件の変化に対するCO濃度の変化が大きい。 As shown in FIG. 11A, the operating condition is taken on the blade axis and the CO concentration is taken on the vertical axis, and the relationship between the two is shown.
空気流量が操作条件である場合、ボイラ101に投入される空気流量は時間的に変動するので、操作信号を操作条件yと一致させても実際にボイラ101に投入される空気流量が変動してCO濃度が上昇する可能性がある。
When the air flow rate is the operating condition, the air flow rate supplied to the
このような現象を回避するため、本実施例の制御装置200では学習手段610を動作させる際に以下に述べる方法を採用することもできる。
In order to avoid such a phenomenon, the
即ち、学習手段610を制御装置200に実装する際に強化学習を適用し、CO濃度が低いほど大きくなる第1の報酬値と、学習手段610に演算関数として備えた式(10)が満足される場合には負の値を取る第2の報酬を加算した報酬を用いる。
That is, the reinforcement learning is applied when the
尚、式(10)において、CO(I)は操作条件がIの時のCO濃度推定値(モデル出力)、Δは微小値、Ωは予め設定する閾値である。 In equation (10), CO (I) is an estimated CO concentration value (model output) when the operating condition is I, Δ is a minute value, and Ω is a preset threshold value.
ABS(CO(I) − CO(I+Δ))/Δ > Ω ・・・(10)
学習手段610に上記の報酬を採用することで、CO濃度の変化率が小さい条件で、CO濃度が最小となる操作条件(図11(a)中の操作条件x)に到達する操作方法を学習できる。
ABS (CO (I) −CO (I + Δ)) / Δ> Ω (10)
By adopting the above reward for the learning means 610, the operation method that reaches the operation condition (operation condition x in FIG. 11A) that minimizes the CO concentration under the condition that the change rate of the CO concentration is small is learned. it can.
これは、火力発電プラント100aを制御する場合に安定運転に寄与する。 This contributes to stable operation when controlling the thermal power plant 100a.
図11(b)は、制御対象が火力発電プラント100aである本実施例における制御装置200に備えた操作信号生成手段800の1実施形態(制御回路)である。
FIG. 11B is an embodiment (control circuit) of the operation signal generating means 800 provided in the
図11(b)の制御回路に示したように、操作信号生成手段800を構成する制御回路にボイラ出口の酸素濃度を所望の値とするため、酸素濃度計測値とその目標値との偏差を入力としたPI制御器の出力信号と、空気流量設定値を加算することで、空気流量に関する操作信号を生成する。 As shown in the control circuit of FIG. 11B, in order to set the oxygen concentration at the boiler outlet to a desired value in the control circuit constituting the operation signal generating means 800, the deviation between the measured oxygen concentration value and the target value is calculated. By adding the input output signal of the PI controller and the air flow rate set value, an operation signal related to the air flow rate is generated.
そして操作信号生成手段800では生成したこの空気流量の操作信号に基づいて、ボイラ101に投入する総空気流量を演算により決定し操作信号として出力する。
Based on the generated air flow rate operation signal, the operation signal generation means 800 determines the total air flow rate to be introduced into the
また補正信号生成手段700で生成した補正信号18は操作信号生成手段800に入力されるが、この補正信号18は、例えば図11(b)に示した操作信号生成手段800を構成する制御回路では、補正信号a、補正信号bとして示す位置に入力するように反映される。
The
すなわち、前記補正信号aと補正信号bは、酸素濃度目標値を補正する補正信号a、及び、空気流量操作信号を補正する補正信号bとして入力させている。 That is, the correction signal a and the correction signal b are input as a correction signal a for correcting the oxygen concentration target value and a correction signal b for correcting the air flow rate operation signal.
また図11(c)は、本実施例における制御装置200に備えた補正信号生成手段700における補正信号18の生成方法の1例である。
FIG. 11C is an example of a method for generating the
図11(c)に示すように、補正信号生成手段700による補正信号18の生成は、モデル620のモデル特性と制御対象である火力発電プラント100aの実機データとの誤差の特徴に基づいて、補正信号18を生成する。
As shown in FIG. 11C, the generation of the
すなわち、補正信号生成手段700では、モデル620のモデル特性と火力発電プラント100aの実機データとの誤差の特徴から誤差要因を推定し、この誤差要因に基づいて補正信号18を生成する。
That is, the correction signal generation means 700 estimates an error factor from the error characteristics between the model characteristics of the
誤差要因として、ボイラ101の火炉壁に設置されるアフタエアポート103からボイラ101の火炉内に投入する空気の運動量調整に起因するものが挙げられる。
As an error factor, there may be mentioned an error caused by adjusting the momentum of the air introduced into the
そこで、アフタエアポート103から火炉内に投入する空気の運動量調整について述べる。
Thus, adjustment of the momentum of the air that is introduced into the furnace from the after-
図11(d)は本実施例におけるボイラ101の火炉壁に設置したアフタエアポート103の概略構造図である。
FIG. 11D is a schematic structural diagram of the after-
図11(d)において、アフタエアポート103に供給する空気は、アフタエアポート103のノズル181、182を介して火炉内に供給される。
In FIG. 11D, the air supplied to the after
ノズル181、182から火炉内に供給する空気の配分は、図8(b)に示された空気ダンパ163の一部を構成する空気ダンパ163a、163bをそれぞれ操作することで変更できる。
The distribution of the air supplied from the
すなわち、図11(d)において、空気ダンパ163bの位置を右に移動すると、空気ダンパ163bの流路が狭くなるため、ノズル182から火炉内に供給される空気流量が減少する。
That is, in FIG. 11D, when the position of the
火力発電プラント100aでは、このようにアフタエアポート103の空気ダンパ163a、163bを操作して、アフタエアポート103から火炉内に投入する空気の流量、流速、運動量を調整する。
In the thermal power plant 100a, the
アフタエアポート103の空気ダンパ163a、163bの開度は、手動で設定値に操作する。
The opening degree of the
また、目標とする空気量と実際にボイラ101に投入される空気量には設定値と操作結果による空気量との間で誤差が生じる可能性がある。
Further, there is a possibility that an error occurs between the target air amount and the air amount actually supplied to the
そこで制御装置200のモデル620では、空気ダンパ163a、163bの開度設定値に基づいて、その設定値の場合におけるボイラ101から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度等を予測するように構成されている。
Therefore, the
そのため、前述のように、ボイラ101に投入される空気量の設定値と操作結果による空気量との間に誤差が生じる場合には、モデル620の予測値と、火力発電プラント100aの状態量である計測値とが一致しない可能性がある。
Therefore, as described above, when an error occurs between the set value of the air amount input to the
そこで本実施例の制御装置200では、モデル620の予測値と火力発電プラント100aからの計測値が一致しない場合に、ボイラ101に投入される空気量の設定値と操作結果による空気量との間の誤差を無くすように補正信号生成手段700によってアフタエアポート103の空気ダンパ163a、163bの開度を補正する操作信号18を生成し、操作信号生成手段800に入力させてこの操作信号生成手段800で操作信号22を生成するように構成している。
Therefore, in the
また、この操作信号18の値は、図7に示した画像表示装置950に操作ガイダンス値として表示させて、火力発電プラント100aの運転員が知るようにすることもできる。
Further, the value of the
上述したように本実施例の制御装置200を用いてアフタエアポート103の空気163a、163bの開度を調整することで、ボイラ101から排出される燃焼排ガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、硫化酸化物、又は水銀等を所望の値に制御することができる。
As described above, the concentration of nitrogen oxides and carbon monoxide contained in the combustion exhaust gas discharged from the
尚、本実施例では、ボイラ101の火炉壁に設置したアフタエアポート103から火炉内に投入する空気の流量、流速、運動量等の調整を制御装置200によって行う場合について述べたが、この制御装置200をボイラ101の火炉壁に設置したバーナー102から火炉に投入する空気の流量、流速、運動量等を調整する制御に適用しても良い。
In the present embodiment, the case where the
上記した本発明の実施例によれば、制御対象のプラントの特性を予測するモデルの特性が実際のプラントの特性と相違する場合にも、プラントの制御特性を良好に維持できる火力発電プラントの制御装置が実現できる。 According to the embodiment of the present invention described above, control of a thermal power plant that can maintain good plant control characteristics even when the characteristics of the model for predicting the characteristics of the plant to be controlled are different from the characteristics of the actual plant. A device can be realized.
本発明は、プラントの制御装置、及びボイラを備えた火力発電プラントの制御装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a plant control device and a control device for a thermal power plant including a boiler.
1、2、4:計測信号、7:モデル出力、8:モデル入力、9、19:学習情報データ、16:学習信号、18:補正信号、22、23:操作信号、100:プラント、100a:火力発電プラント、101:ボイラ、200:制御装置、210:外部入力インターフェイス、220:外部出力インターフェイス、230:計測信号データベース、240:モデル構築用データベース、250:学習結果情報データベース、260:補正信号計算用データベース、270:操作信号データベース、300:計測信号変換手段、400:操作結果評価手段、500:基準信号生成手段、600:学習信号生成手段、610:学習手段、620:モデル、700:補正信号生成手段、800:操作信号生成手段、900:外部入力装置、910:保守ツール、950:画像表示装置。 1, 2, 4: Measurement signal, 7: Model output, 8: Model input, 9, 19: Learning information data, 16: Learning signal, 18: Correction signal, 22, 23: Operation signal, 100: Plant, 100a: Thermal power plant, 101: boiler, 200: control device, 210: external input interface, 220: external output interface, 230: measurement signal database, 240: database for model construction, 250: learning result information database, 260: correction signal calculation Database, 270: operation signal database, 300: measurement signal conversion means, 400: operation result evaluation means, 500: reference signal generation means, 600: learning signal generation means, 610: learning means, 620: model, 700: correction signal Generation means, 800: operation signal generation means, 900: external input device, 910: Mamoru tool, 950: image display device.
Claims (10)
前記制御装置に、プラントに送信する操作信号を生成する操作信号生成手段と、プラントの特性を模擬するモデルと、モデルで模擬した出力信号が予め設定された目標を満足するようにモデルの入力信号を生成する学習手段と、学習手段での学習結果に従って学習信号を計算する学習信号生成手段とを備え、更に、ある操作信号及び更新した操作信号をプラントに与えた結果として取得した該プラントの第1の計測信号及び第2の計測信号とその目標値との誤差である第1の誤差及び第2の誤差をそれぞれ計算する操作結果評価手段と、この操作結果評価手段で計算した第2の誤差が第1の誤差よりも大きい場合に操作信号生成手段で生成する前記操作信号の補正信号を生成する補正信号生成手段とを備え、前記補正信号生成手段はモデルから抽出したモデル特性の特徴量に基づいて補正信号を計算するように構成し、前記操作信号生成手段は、少なくとも前記学習信号生成手段で計算した学習信号と前記補正信号生成手段で計算した補正信号を用いて該プラントを制御する前記操作信号を計算するように構成したことを特徴とするプラントの制御装置。 In the plant control device that calculates the operation signal for controlling the plant using the measurement signal obtained by measuring the operation state of the plant,
In the control device, an operation signal generating means for generating an operation signal to be transmitted to the plant, a model for simulating the characteristics of the plant, and an input signal of the model so that the output signal simulated by the model satisfies a preset target And a learning signal generating means for calculating a learning signal according to a learning result in the learning means, and further, a first operation signal of the plant obtained as a result of giving a certain operation signal and an updated operation signal to the plant. An operation result evaluation unit that calculates a first error and a second error, which are errors between the first measurement signal and the second measurement signal, and a target value thereof, and a second error calculated by the operation result evaluation unit Correction signal generation means for generating a correction signal for the operation signal generated by the operation signal generation means when the error is larger than the first error, wherein the correction signal generation means is a model. The operation signal generation unit is configured to calculate a correction signal based on the extracted feature amount of the model characteristic, and the operation signal generation unit includes at least the learning signal calculated by the learning signal generation unit and the correction signal calculated by the correction signal generation unit. A plant control apparatus characterized in that the operation signal for controlling the plant is calculated.
前記制御装置に、プラントに送信する操作信号を生成する操作信号生成手段と、プラントの特性を模擬するモデルと、モデルで模擬した出力信号が予め設定された目標を満足するようにモデルの入力信号を生成する学習手段と、前記学習手段での学習結果に従って学習信号を計算する学習信号生成手段とを備え、更に、ある操作信号及び更新した操作信号をプラントに与えた結果として取得した該プラントの第1の計測信号及び第2の計測信号とその計測信号の目標値との誤差である第1の誤差及び第2の誤差をそれぞれ計算する操作結果評価手段と、この操作結果評価手段で計算した第2の誤差が第1の誤差よりも大きい場合に操作信号生成手段で生成する前記操作信号の補正信号を生成する補正信号生成手段とを備え、前記学習手段は、モデルの出力と目標値との誤差が最小となる操作条件を予め定めた閾値の範囲内で探索して学習するように構成し、前記補正信号生成手段は、前記学習手段による閾値の範囲内で探索し操作信号を変化させて該プラントの計測信号と計測信号の目標値との誤差が最小となる補正信号を計算するように構成し、前記操作信号生成手段は、少なくとも前記学習信号生成手段で計算した学習信号と前記補正信号生成手段で計算した補正信号を用いて該プラントを制御する前記操作信号を計算するように構成したことを特徴とするプラントの制御装置。 In the plant control device that calculates the operation signal for controlling the plant using the measurement signal obtained by measuring the operation state of the plant,
In the control device, an operation signal generating means for generating an operation signal to be transmitted to the plant, a model for simulating the characteristics of the plant, and an input signal of the model so that the output signal simulated by the model satisfies a preset target And a learning signal generating means for calculating a learning signal according to a learning result in the learning means, and further, a certain operation signal and an updated operation signal obtained as a result of giving the plant to the plant. The operation result evaluation means for calculating the first error and the second error, which are errors between the first measurement signal and the second measurement signal and the target value of the measurement signal, respectively, and the operation result evaluation means Correction signal generation means for generating a correction signal for the operation signal generated by the operation signal generation means when the second error is larger than the first error, the learning means, An operation condition that minimizes an error between the Dell output and the target value is searched and learned within a predetermined threshold range, and the correction signal generating means is within the threshold range of the learning means. Search and change the operation signal to calculate a correction signal that minimizes the error between the measurement signal of the plant and the target value of the measurement signal, and the operation signal generation means is at least the learning signal generation means A plant control apparatus configured to calculate the operation signal for controlling the plant using the calculated learning signal and the correction signal calculated by the correction signal generation means.
前記制御装置に、プラントに送信する操作信号を生成する操作信号生成手段と、プラントの特性を模擬するモデルと、モデルで模擬した出力信号が予め設定された目標を満足するようにモデルの入力信号を生成する学習手段と、学習手段での学習結果に従って学習信号を計算する学習信号生成手段とを備え、更に、ある操作信号及び更新した操作信号をプラントに与えた結果として取得した該プラントの第1の計測信号及び第2の計測信号とその目標値との誤差である第1の誤差及び第2の誤差をそれぞれ計算する操作結果評価手段と、この操作結果評価手段で計算した第2の誤差が第1の誤差よりも大きい場合に操作信号生成手段で生成する前記操作信号の補正信号を生成する補正信号生成手段とを備え、前記操作結果評価手段は前記誤差に基づいて前記学習信号と前記補正信号の重みパラメータ値を計算するように構成し、前記操作信号生成手段は、少なくとも前記操作結果評価手段で計算した重みパラメータ値と前記学習信号生成手段で計算した学習信号と前記補正信号生成手段で計算した補正信号を用いて該プラントを制御する前記操作信号を計算するように構成したことを特徴とするプラントの制御装置。 In the plant control device that calculates the operation signal for controlling the plant using the measurement signal obtained by measuring the operation state of the plant,
In the control device, an operation signal generating means for generating an operation signal to be transmitted to the plant, a model for simulating the characteristics of the plant, and an input signal of the model so that the output signal simulated by the model satisfies a preset target And a learning signal generating means for calculating a learning signal according to a learning result in the learning means, and further, a first operation signal of the plant obtained as a result of giving a certain operation signal and an updated operation signal to the plant. An operation result evaluation unit that calculates a first error and a second error, which are errors between the first measurement signal and the second measurement signal, and a target value thereof, and a second error calculated by the operation result evaluation unit Correction signal generation means for generating a correction signal for the operation signal generated by the operation signal generation means when the error is larger than the first error, and the operation result evaluation means includes the error A weight parameter value of the learning signal and the correction signal is calculated on the basis of the learning signal, and the operation signal generation unit is configured to calculate at least the weight parameter value calculated by the operation result evaluation unit and the learning signal calculated by the learning signal generation unit. A plant control apparatus configured to calculate the operation signal for controlling the plant using a signal and a correction signal calculated by the correction signal generation means.
計測信号は火力発電プラントのボイラから排出される排ガスに含まれる窒素酸化物濃度、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、硫化酸化物濃度、水銀濃度、石炭の流量、ミルの分級機回転数、発電機出力のうちの少なくとも1つの計測信号を含んでおり、操作信号にはボイラの空気ダンパの開度、空気流量、空気温度、燃料流量、排ガス再循環流量の少なくとも1つの操作信号を含んでおり、前記制御装置に、火力発電プラントに送信する操作信号を生成する操作信号生成手段と、火力発電プラントの特性を模擬するモデルと、モデルで模擬した出力信号が予め設定された目標を満足するようにモデルの入力信号を生成する学習手段と、学習手段での学習結果に従って学習信号を計算する学習信号生成手段とを備え、更に、ある操作信号及び更新した操作信号をプラントに与えた結果として取得した該火力発電プラントの第1の計測信号及び第2の計測信号とその目標値との誤差である第1の誤差及び第2の誤差をそれぞれ計算する操作結果評価手段と、この操作結果評価手段で計算した第2の誤差が第1の誤差よりも大きい場合に操作信号生成手段で生成する前記操作信号の補正信号を生成する補正信号生成手段とを備え、前記モデルは火力発電プラントのボイラのバーナーパターン、負荷レベル、炭種毎に対応するモデルを複数備えており、前記操作結果評価手段は、ボイラのミルに供給する石炭流量の計測信号の値に基づいてバーナーパターンを把握する機能と、出力デマンドもしくは発電機出力の計測信号の値に基づいて負荷レベルを把握する機能と、ミル分級機回転数の計測信号の値に基づいて炭種を把握する機能を備えており、前記学習信号生成手段は、前記操作結果評価手段で把握した各条件に対応したモデルを用いて学習した結果に従って学習信号を生成するように構成し、前記操作信号生成手段は、少なくとも前記学習信号生成手段で計算した学習信号と前記補正信号生成手段で計算した補正信号を用いて該火力発電プラントを制御する前記操作信号を計算するように構成したことを特徴とする火力発電プラントの制御装置。 In a control device for a thermal power plant that calculates an operation signal for controlling the thermal power plant using a measurement signal obtained by measuring the operating state of the thermal power plant,
Measurement signals include nitrogen oxide concentration, carbon monoxide concentration, carbon dioxide concentration, sulfide oxide concentration, mercury concentration, coal flow rate, mill classifier rotation speed, power generation in exhaust gas discharged from boilers of thermal power plants At least one measurement signal of the machine output is included, and the operation signal includes at least one operation signal of the opening degree of the air damper of the boiler, air flow rate, air temperature, fuel flow rate, exhaust gas recirculation flow rate In the control device, an operation signal generating means for generating an operation signal to be transmitted to the thermal power plant, a model for simulating the characteristics of the thermal power plant, and an output signal simulated by the model satisfy a preset target. A learning means for generating an input signal of the model, and a learning signal generating means for calculating the learning signal according to the learning result of the learning means. A first error and a second error, which are errors between the first measurement signal and the second measurement signal of the thermal power plant acquired as a result of giving the operation signal to the plant and the target value, are calculated. An operation result evaluation unit; and a correction signal generation unit that generates a correction signal of the operation signal generated by the operation signal generation unit when the second error calculated by the operation result evaluation unit is larger than the first error. The model includes a plurality of models corresponding to the burner pattern, load level, and coal type of the boiler of the thermal power plant, and the operation result evaluation means is a value of a measurement signal of the coal flow rate supplied to the boiler mill. The function to grasp the burner pattern based on the output, the function to grasp the load level based on the output demand or the value of the measurement signal of the generator output, and the number of revolutions of the mill classifier A function of grasping the coal type based on the value of the signal is provided, and the learning signal generating means generates a learning signal according to a result learned using a model corresponding to each condition grasped by the operation result evaluating means. The operation signal generation means calculates the operation signal for controlling the thermal power plant using at least the learning signal calculated by the learning signal generation means and the correction signal calculated by the correction signal generation means. The control apparatus of the thermal power plant characterized by comprising as follows.
計測信号には火力発電プラントから排出される排ガスに含まれる窒素酸化物濃度、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、硫化酸化物濃度、水銀濃度の少なくとも1つを含んでおり、操作信号にはボイラの空気ダンパの開度、空気流量、空気温度、燃料流量、排ガス再循環流量の少なくとも1つの操作信号を含んでおり、前記制御装置に、火力発電プラントに送信する操作信号を生成する操作信号生成手段と、火力発電プラントの特性を模擬するモデルと、モデルで模擬した出力信号が予め設定された目標を満足するようにモデルの入力信号を生成する学習手段と、学習手段での学習結果に従って学習信号を計算する学習信号生成手段とを備え、更に、ある操作信号及び更新した操作信号をプラントに与えた結果として取得した該火力発電プラントの第1の計測信号及び第2の計測信号とその目標値との誤差である第1の誤差及び第2の誤差をそれぞれ計算する操作結果評価手段と、この操作結果評価手段で計算した第2の誤差が第1の誤差よりも大きい場合に前記操作信号生成手段で生成する操作信号の補正信号を生成する補正信号生成手段とを備え、前記モデルは火力発電プラントのボイラの少なくとも一酸化炭素濃度の予測値を計算して出力するように構成し、前記学習手段は前記一酸化炭素濃度の予測値の変化率が小さく、かつ一酸化炭素濃度の予測値が最小となる操作条件に到達するモデル入力信号の生成方法を学習するように構成し、前記操作信号生成手段は少なくとも前記学習信号生成手段で計算した学習信号と前記補正信号生成手段で計算した補正信号を用いて該火力発電プラントを制御する前記操作信号を計算するように構成したことを特徴とする火力発電プラントの制御装置。 In the control device for a thermal power plant that calculates an operation signal for controlling the thermal power plant using a measurement signal obtained by measuring the operating state of the thermal power plant,
The measurement signal includes at least one of nitrogen oxide concentration, carbon monoxide concentration, carbon dioxide concentration, sulfide oxide concentration, and mercury concentration contained in the exhaust gas discharged from the thermal power plant, and the operation signal includes the boiler. Operation signal generation including at least one operation signal of an air damper opening, air flow rate, air temperature, fuel flow rate, exhaust gas recirculation flow rate, and generating an operation signal to be transmitted to the thermal power plant in the control device Means, a model for simulating the characteristics of a thermal power plant, a learning means for generating an input signal of the model so that an output signal simulated by the model satisfies a preset target, and learning according to a learning result by the learning means Learning signal generation means for calculating a signal, and further, the thermal power generation plan acquired as a result of giving a certain operation signal and an updated operation signal to the plant The operation result evaluation means for calculating the first error and the second error, which are errors between the first measurement signal and the second measurement signal and the target value, respectively, and the second result calculated by the operation result evaluation means Correction signal generation means for generating a correction signal for the operation signal generated by the operation signal generation means when the error is larger than the first error, and the model includes at least the carbon monoxide concentration of the boiler of the thermal power plant A model that reaches the operating condition in which the rate of change in the predicted value of the carbon monoxide concentration is small and the predicted value of the carbon monoxide concentration is minimized. The operation signal generation unit is configured to learn an input signal generation method, and the operation signal generation unit uses at least the learning signal calculated by the learning signal generation unit and the correction signal calculated by the correction signal generation unit. Control device for a thermal power plant which is characterized by being configured to calculate the operation signal for controlling the electric plant.
計測信号には火力発電プラントから排出されるガスに含まれる窒素酸化物濃度、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、硫化酸化物濃度、水銀濃度、石炭の流量、ミルの分級機回転数、発電機出力のうちの少なくとも1つを含んでおり、操作信号には空気ダンパの開度、空気流量、空気温度、燃料流量、排ガス再循環流量の少なくとも1つの操作信号を含んでおり、前記制御装置に、火力発電プラントに送信する操作信号を生成する操作信号生成手段と、火力発電プラントの特性を模擬するモデルと、モデルで模擬した出力信号が予め設定された目標を満足するようにモデルの入力信号を生成する学習手段と、学習手段での学習結果に従って学習信号を計算する学習信号生成手段とを備え、更に、ある操作信号及び更新した操作信号をプラントに与えた結果として取得した該火力発電プラントの第1の計測信号及び第2の計測信号とその計測信号の目標値との誤差である第1の誤差及び第2の誤差をそれぞれ計算する操作結果評価手段と、この操作結果評価手段で計算した第2の誤差が第1の誤差よりも大きい場合に前記操作信号生成手段で生成する操作信号の補正信号を生成する補正信号生成手段とを備え、前記補正信号生成手段は、前記第1の誤差又は前記第2の誤差の特徴から誤差要因を推定して前記誤差要因に基づいて補正信号を生成するように構成し、前記操作信号生成手段は少なくとも前記学習信号生成手段で計算した学習信号と前記補正信号生成手段で計算した補正信号を用いて該火力発電プラントを制御する前記操作信号を計算するように構成したことを特徴とする火力発電プラントの制御装置。 In a control device for a thermal power plant that calculates an operation signal for controlling the thermal power plant using a measurement signal obtained by measuring the operating state of the thermal power plant,
Measurement signals include nitrogen oxide concentration, carbon monoxide concentration, carbon dioxide concentration, sulfide oxide concentration, mercury concentration, coal flow rate, mill classifier rotation speed, generator included in the gas discharged from the thermal power plant At least one of the outputs, and the operation signal includes at least one operation signal of the air damper opening, air flow rate, air temperature, fuel flow rate, exhaust gas recirculation flow rate, and , An operation signal generating means for generating an operation signal to be transmitted to the thermal power plant, a model for simulating the characteristics of the thermal power plant, and an input signal of the model so that the output signal simulated by the model satisfies a preset target And a learning signal generating means for calculating a learning signal according to a learning result in the learning means, and further supplying an operation signal and an updated operation signal to the plant. Operation result evaluation means for calculating a first error and a second error, which are errors between the first measurement signal and the second measurement signal of the thermal power plant acquired as a result of the measurement, and a target value of the measurement signal, respectively. And a correction signal generation unit that generates a correction signal of the operation signal generated by the operation signal generation unit when the second error calculated by the operation result evaluation unit is larger than the first error, and the correction The signal generation means is configured to estimate an error factor from the characteristics of the first error or the second error and generate a correction signal based on the error factor, and the operation signal generation means is at least the learning The fire is characterized in that the operation signal for controlling the thermal power plant is calculated using the learning signal calculated by the signal generation means and the correction signal calculated by the correction signal generation means. Control unit of the power plant.
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