JPH0765725B2 - Thermal power plant automatic control device - Google Patents

Thermal power plant automatic control device

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JPH0765725B2
JPH0765725B2 JP61081641A JP8164186A JPH0765725B2 JP H0765725 B2 JPH0765725 B2 JP H0765725B2 JP 61081641 A JP61081641 A JP 61081641A JP 8164186 A JP8164186 A JP 8164186A JP H0765725 B2 JPH0765725 B2 JP H0765725B2
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JP
Japan
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model
plant
thermal power
power plant
sub
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JP61081641A
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Japanese (ja)
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栄二 遠山
彰 菅野
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、火力プラント自動制御装置に係り、特に多変
数制御系のプラントの全体を表わすモデルを用いた予測
制御を行うに好適な火力プラント自動制御装置に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermal power plant automatic control device, and particularly to a thermal power plant suitable for performing predictive control using a model representing the entire plant of a multivariable control system. The present invention relates to an automatic control device.

〔従来技術〕[Prior art]

近年、電力需要の昼夜間格差、原子力プラントの増大に
伴ない、火力プラントにおいては、毎日起動停止、急速
負荷変化運転を強いられるようになつてきている。とこ
ろがボイラにおいては燃料変化に対する蒸気温度変化の
応答時間が十数分と長く、かつ負荷の大小により応答の
ゲイン及び時定数が大幅に変化するため、蒸気温度の制
御が難しく起動時間短縮、負荷変化率向上の大きな制約
となつていた。
In recent years, due to the day-night gap in power demand and the increase in nuclear power plants, the thermal power plants have been forced to start and stop and perform rapid load change operation every day. However, in a boiler, the response time of steam temperature change to fuel change is as long as ten minutes, and the response gain and time constant change significantly depending on the size of the load, making it difficult to control the steam temperature and shortening the startup time and load change. It was a big constraint on the rate improvement.

かかる制約を解消するために、特開昭57−16719に記載
のように、制御装置にボイラの動特性モデルを内蔵し、
主蒸気温度の将来値を予測し、先行的に燃料を制御する
方式が提案されている。この場合、ボイラ内部の各信号
間の相互干渉を軽減するためには、上記の予測制御方式
をボイラ全体に適用するのが望ましい。
In order to eliminate such a restriction, as described in JP-A-57-16719, a controller has a built-in dynamic characteristic model of a boiler,
A method of predicting the future value of the main steam temperature and controlling the fuel in advance has been proposed. In this case, in order to reduce mutual interference between signals inside the boiler, it is desirable to apply the above predictive control method to the entire boiler.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところがボイラ全体をモデル化し、予測演算を実行する
場合、モデルの高次元化により演算時間の増大が問題と
なる。これは特に応答の遅い系についてはくり返し演算
の回数が増大し、負荷率の増加となるが、これを防ぐた
めサンプリング周期を長くすると高精度の予測信号が得
られないとの問題があつた。
However, when the entire boiler is modeled and the predictive calculation is executed, the increase in the calculation time becomes a problem due to the higher dimension of the model. This causes an increase in the number of repeated operations and an increase in the load factor especially for a system with a slow response, but there is a problem that a highly accurate prediction signal cannot be obtained if the sampling period is lengthened to prevent this.

本発明の目的は、大規模多変数系のプラントモデルを用
いた予測制御において、演算時間を増大させることなく
高精度の予測演算を実現する火力プラント自動制御装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a thermal power plant automatic control device that realizes highly accurate prediction calculation without increasing the calculation time in the prediction control using a large-scale multivariable plant model.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本発明は、複数の操作信
号、制御信号、測定信号をプラントモデルに取り込ん
で、該プラントモデルで演算して求めた予測信号によっ
て火力プラントを制御する火力プラント自動制御装置に
おいて、前記プラントモデルは、燃料系統モデル、水蒸
気系統モデル、通風系統モデル等に分割され、さらに前
記分割された各モデルの中は、応答の速いサブモデルと
応答の遅いサブモデルに細分されて、前記応答の速いサ
ブモデルが予測演算されたのちに、前記応答の遅いサブ
モデルが予測演算される構成であることを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, the present invention incorporates a plurality of operation signals, control signals, and measurement signals into a plant model, and a thermal power plant automatic control for controlling a thermal power plant by a prediction signal calculated by the plant model. In the apparatus, the plant model is divided into a fuel system model, a steam system model, a ventilation system model, etc., and each of the divided models is subdivided into a sub-model with a fast response and a sub-model with a slow response. The sub-model having a slow response is subjected to the prediction calculation, and then the sub-model having a slow response is subjected to the prediction calculation.

〔作用〕[Action]

本発明はプラントの操作信号が整定している場合、もし
くは操作信号の変化に対し、プラントの応答が十分長い
場合、プラントモデル予測演算のサンプリング周期を十
分長くしても、予測精度が低下しないことに着目し、こ
れを実現するためのプリントモデルを、燃料系統モデ
ル、水蒸気系統モデル、通風系統モデル等に分割し、さ
らに分割した各モデルの中を、応答性に基づいていくつ
かのサブモデルに細分することにより、各々のサブモデ
ルごとに、その応答時間に応じたサンプリング周期を選
定できるようにしたものである。
The present invention, if the operation signal of the plant is settled, or if the response of the plant to the change of the operation signal is sufficiently long, even if the sampling period of the plant model prediction calculation is sufficiently long, the prediction accuracy does not deteriorate. In order to realize this, we divided the print model into a fuel system model, a steam system model, a ventilation system model, etc., and further divided each model into several sub-models based on responsiveness. By subdividing, the sampling period according to the response time can be selected for each sub-model.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。第2図は
本制御系の全体構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of this control system.

第2図においてプラント100の操作信号は制御装置101の
状態推定部102に入力され、これとプラント100の操作信
号U1により状態推定値が出力される。状態推定部102は
例えば特開昭57−16719などで記載されているカルマン
フイルタなどを用い、プラントのモデルに基づき構成さ
れる。この状態推定値は状態推定部で用いたと同じプラ
ントモデルを用いた予測計算部103で繰り返し計算を行
なうことにより、将来の予測値を計算している。この
予測値と目標値rを比較し制御演算部104において制
御演算を行ない先行的に制御を行つているものである。
ここで予測計算部103での予測値の計算においては予
測時間が長いとそれだけ繰り返し回数が多くなり演算時
間が長くなる。このためモデル規模が大きくなつた場
合、計算機の負荷率が高くなつてしまう。ところが予測
時間はプラントの応答時間と比例しているのでこれを短
かくすることができない。さて、プラントは例えばボイ
ラの場合蒸気発生部,過熱部などといつたいくつかのサ
ブプラントに分割され、サブプラント毎に応答時間が異
なる。
In FIG. 2, the operation signal of the plant 100 is input to the state estimation unit 102 of the control device 101, and the state estimation value is output by this and the operation signal U1 of the plant 100. The state estimating unit 102 uses, for example, a Kalman filter described in Japanese Patent Laid-Open No. 57-16719, and is configured based on a plant model. The predicted value of this state is calculated by repeatedly calculating the predicted value in the prediction calculation unit 103 using the same plant model as that used in the state estimation unit. The predicted value and the target value r are compared with each other, and the control calculation unit 104 performs the control calculation to perform the control in advance.
Here, in the calculation of the predicted value in the prediction calculation unit 103, if the prediction time is long, the number of repetitions increases and the calculation time becomes long. Therefore, when the model scale becomes large, the load factor of the computer becomes high. However, the predicted time is proportional to the response time of the plant, so it cannot be shortened. In the case of a boiler, for example, the plant is divided into several sub-plants such as a steam generating part and a superheating part, and the response time is different for each sub-plant.

第1図はN個のサブプラント分割したボイラプラントモ
デルを示すブロツク図である。すなわち、プラントは10
0のうちのサブプラントは応答時間の長いプラントであ
り、サブプラント2は短いプラントであるとした場合、
サブプラント1については、操作信号U1が安定している
状態ではサンプリング周期を長くしても(通常の10倍程
度)正確な予測信号が得られる。つまり、繰り返し計算
のきざみを荒くしても良いということであるから、予測
演算の実行時間を短くすることができる。プラント1′
は応答の短い系であるからサンプリングを短かくしてお
り、第1図(b)のように操作信号U1に対しTDだけ遅れ
た一点鎖線で示すU1を出力する。このTDの遅れはプラン
ト1のサンプリングを長くしても上記で説明したように
問題とならない。プラント2においては応答が速いため
上記で述べたようにきざみを長くすることはできない。
FIG. 1 is a block diagram showing a boiler plant model obtained by dividing N sub-plants. That is, the plant is 10
If sub-plant of 0 is a plant with a long response time and sub-plant 2 is a short plant,
For the sub-plant 1, an accurate prediction signal can be obtained even if the sampling period is lengthened (about 10 times the normal value) when the operation signal U1 is stable. That is, since it is possible to roughen the step of repeated calculation, it is possible to shorten the execution time of the prediction calculation. Plant 1 '
Is a system with a short response, the sampling is made short, and U1 shown by a chain line delayed by T D with respect to the operation signal U1 is output as shown in FIG. 1 (b). This delay in T D is not a problem as explained above even if the sampling of the plant 1 is lengthened. In the plant 2, since the response is fast, the step cannot be lengthened as described above.

それでは、上記基本的事項を基に、本発明の一実施例を
火力発電プラントに適用した例について説明する。
Now, based on the above basic matters, an example in which one embodiment of the present invention is applied to a thermal power plant will be described.

まず、火力発電プラントの概略構成について、第5図を
参照して説明する。図において、81はボイラ、82はター
ビン、83は発電機、84は給水ポンプ、85はスプレ弁、86
は燃料弁、87は押込通風フアン、88はガス再循環フアン
である。これを系統に分類すると燃焼プロセス89、水蒸
気プロセス90、LNGガスプロセス91、通風プロセス92の
4つに分けられる。第6図は火力発電プラント全体構成
を示す構成図である。図中301は燃焼排ガスにより燃焼
用空気を予熱する空気予熱器、302はバーナ部であり各
段毎に空燃比を調整して炉内脱硝を行うシステムであ
る。303はW/B入口空気ダンパであり、各バーナ段の燃焼
用空気量を調整する。304はGMガスダンパであり、燃焼
用空気に注入する燃焼排ガス量を調整する。305は1次
ガスダンパでありバーナ部に直接注入する燃焼排ガス量
を調整する。306は復水器、307は低圧給水加熱器、308
は脱気器、309は給水弁、310は高圧給水加熱器、311は
蒸発器、312は1次過熱器、313は第一段減温器、314は
2次過熱器、315は第2段減温器、316は3次過熱器、31
7は再熱器である。
First, the schematic configuration of the thermal power plant will be described with reference to FIG. In the figure, 81 is a boiler, 82 is a turbine, 83 is a generator, 84 is a water supply pump, 85 is a spray valve, and 86.
Is a fuel valve, 87 is a forced draft fan, and 88 is a gas recirculation fan. This is classified into four systems, that is, a combustion process 89, a steam process 90, an LNG gas process 91, and a ventilation process 92. FIG. 6 is a configuration diagram showing the overall configuration of a thermal power plant. In the figure, 301 is an air preheater for preheating combustion air with combustion exhaust gas, and 302 is a burner part, which is a system for adjusting the air-fuel ratio at each stage to perform denitration in the furnace. 303 is a W / B inlet air damper that adjusts the combustion air amount of each burner stage. 304 is a GM gas damper that adjusts the amount of combustion exhaust gas injected into the combustion air. A primary gas damper 305 adjusts the amount of combustion exhaust gas directly injected into the burner section. 306 is a condenser, 307 is a low-pressure feed water heater, 308
Is a deaerator, 309 is a water supply valve, 310 is a high-pressure feed water heater, 311 is an evaporator, 312 is a primary superheater, 313 is a first stage desuperheater, 314 is a secondary superheater, and 315 is a second stage. Desuperheater, 316 is a third superheater, 31
7 is a reheater.

第7図はプラント自動制御装置の制御ブロツク図であ
る。図中201はマスタコントローラ、202は水蒸気プロセ
ス系統コントローラ、203は燃焼プロセスコントロー
ラ、205は通風プロセスコントローラである。これら201
〜205は系統レベルのコントローラである。
FIG. 7 is a control block diagram of the plant automatic control system. In the figure, 201 is a master controller, 202 is a steam process system controller, 203 is a combustion process controller, and 205 is a ventilation process controller. These 201
~ 205 is a system level controller.

206は主タービンの調速制御コントローラ、207は給水ポ
ンプ制御コントローラ、208は2次SHスプレ制御コント
ローラ、209は1次SHスプレ制御コントローラ、210はn
バーナ燃料流量制御コントローラ、211は、pバーナ燃
料流量コントローラ、212は各バーナ段毎の空気,ガス
流量制御とバーナ制御を行うコントローラ、213は押込
通風フアン制御コントローラ214はガス再循環制御コン
トローラである。
206 is a main turbine speed control controller, 207 is a feed water pump control controller, 208 is a secondary SH spray control controller, 209 is a primary SH spray control controller, and 210 is n.
A burner fuel flow rate controller, 211 is a p-burner fuel flow rate controller, 212 is a controller for performing air / gas flow rate control and burner control for each burner stage, 213 is a forced draft fan control controller, and 214 is a gas recirculation control controller. .

これらの206〜214は機器コントローラである。加算器50
の出力は中央給電所からのプラント負荷指令に主蒸気圧
力の偏差による修正を加えたボイラ入力指令であり各系
統コントローラ202〜205に与えられる。
These 206 to 214 are device controllers. Adder 50
Is a boiler input command in which the plant load command from the central power supply station is corrected by the deviation of the main steam pressure, and is given to each system controller 202-205.

215は関数発生器であり、50の出力であるボイラ入力指
令より給水流量指令を作るようにプログラムされてい
る。216は減算器であり66の給水流量を指令値と比較し
その偏差を比例積分演算器217に与える。演算器217の出
力は給水ポンプ流量指令であり、負荷配分制御回路218
により各給水ポンプ制御コントローラ207に分配され
る。
A function generator 215 is programmed to generate a feedwater flow rate command from a boiler input command that is an output of 50. A subtracter 216 compares the feed water flow rate of 66 with a command value and gives the deviation to a proportional-plus-integral calculator 217. The output of the calculator 217 is the feed water pump flow rate command, and the load distribution control circuit 218
Is distributed to each water supply pump control controller 207.

219は関数発生器であり、加算器の出力ボイラ入力指令
より主蒸気温度の設定をプログラムするものである。22
0は減算器であり、主蒸気温度52と設定値を比較しその
偏差を比例積分演算器221に与える。
A function generator 219 programs the setting of the main steam temperature from the output boiler input command of the adder. twenty two
Reference numeral 0 denotes a subtractor, which compares the main steam temperature 52 with the set value and gives the deviation to the proportional-plus-integral calculator 221.

222はボイラ入力指令から第2段減温器出口温度の設定
値をプログラムするものである。223は加算器であつて
主蒸気温度偏差からの修正を加えた第2段積温器出口温
度設定であり、減温器出口温度コントローラ208に与え
る。
222 is for programming the set value of the outlet temperature of the second stage desuperheater from the boiler input command. Reference numeral 223 denotes an adder, which is a second stage stacker outlet temperature setting corrected from the main steam temperature deviation and is given to the desuperheater outlet temperature controller 208.

224は関数発生器であつてボイラ入力指令から2次SH出
口温度の設定をプログラムするものである。225は主蒸
気温度の偏差による第2段減温器出口温度の修正量から
2次SH出口温度の設定値に修正を加え第1段,第2段の
スプレ量のバランスをとる回路である。226は2次SH出
口温度であり227の減算器にて設定値と比較されその偏
差は比例積分演算器228に与えられる。229はボイラ入力
指令から第1段減量器出口温度の設定をプログラムする
関数発生器である。230は加算器であり2次SH出口温度
の偏差から修正を加えた第1段減温器出口温度の設定を
作り、減温器出口温度コントローラ209に与えられる。
A function generator 224 programs the setting of the secondary SH outlet temperature from the boiler input command. 225 is a circuit that balances the spray amounts of the first and second stages by correcting the set value of the secondary SH outlet temperature from the correction amount of the second stage desuperheater outlet temperature due to the deviation of the main steam temperature. 226 is the secondary SH outlet temperature, which is compared with the set value by the subtractor of 227, and the deviation is given to the proportional-plus-integral calculator 228. Reference numeral 229 is a function generator that programs the setting of the outlet temperature of the first stage weight reducer from the boiler input command. Reference numeral 230 denotes an adder, which creates a first stage desuperheater outlet temperature setting corrected from the deviation of the secondary SH outlet temperature, and supplies it to the desuperheater outlet temperature controller 209.

231はボイラ入力指令から燃料流量指令をプログラムす
る関数発生器である。233は第1段減温器出口温度の設
定値の修正量からコンスタントプレイ制御の修正を行う
回路である。
231 is a function generator that programs a fuel flow rate command from a boiler input command. Reference numeral 233 is a circuit for correcting the constant play control from the correction amount of the set value of the outlet temperature of the first stage desuperheater.

234は、MバーナとPバーナの燃料指令配分を行う回路
である。235は減算器であり、発生器73がMバーナの燃
料流量と指令値を比較し、更に比例積分演算器236によ
りMバーナの燃料流量制御コントローラ210への指令を
作る。
Reference numeral 234 is a circuit for distributing the fuel command between the M burner and the P burner. Reference numeral 235 is a subtractor, and the generator 73 compares the fuel flow rate of the M burner with the command value, and the proportional-plus-integral calculator 236 makes a command to the fuel flow rate controller 210 of the M burner.

237は減算器であり、発生器75からのPバーナ燃料流量
を指令値を比較し、比例積分演算器238により、Pバー
ナの燃料流量コントローラでへの指令を作る。
A subtractor 237 compares the command values of the P burner fuel flow rate from the generator 75, and the proportional-plus-integral calculator 238 makes a command to the P-burner fuel flow rate controller.

239はボイラ入力指令から空気流量指令をプログラムす
る関数発生器である。240はボイラ入力指令から排ガスO
2濃度の設定値をプログラムする関数発生器である。241
は減算器であり、排ガスO2濃度(58)と設定値を比較
し、比例積分演算器242に入力し、補正回路243により空
気流量指令値に修正を加える。244は減算器であり、合
計空気流量(63)と指令値を比較し、比例積分器245に
入力し、各バーナ段毎の空気流量補正値を作り、符号21
2の各バーナ段毎の空気,ガス流量制御とバーナ制御を
行うコントローラに与える。247はボイラ入力指令から
最適バーナ本数とパターンを求めて各段のバーナの本数
制御を行う回路である。248は各バーナの点消火時の空
気量と燃料のアンバランス発生を防止する為の回路であ
る。
239 is a function generator that programs the air flow rate command from the boiler input command. 240 is exhaust gas O from the boiler input command
2 A function generator that programs the set values of the concentration. 241
Is a subtracter, which compares the exhaust gas O 2 concentration (58) with a set value, inputs the proportional value into the proportional-integral calculator 242, and corrects the air flow rate command value by the correction circuit 243. 244 is a subtracter, which compares the total air flow rate (63) with the command value and inputs it to the proportional integrator 245 to create an air flow rate correction value for each burner stage,
It is given to the controller that controls the air and gas flow rates and burner control for each burner stage of step 2. Reference numeral 247 is a circuit for obtaining the optimum number and pattern of burners from the boiler input command and controlling the number of burners at each stage. Reference numeral 248 is a circuit for preventing an imbalance between the air amount and the fuel when the burners are extinguished.

249はボイラ入力指令から押込通風フアンの出口ドラフ
トの設定値をプログラムする関数発生器である。250は
減算器であり、押込通風フアン出口ドラフト(100a)と
設定値を比較し、比例積分演算器251により押込通風フ
アン動翼の指令を作成し、負荷配分回路252を介して押
込通風フアンコントローラ213に指令を与える。
A function generator 249 programs the setting value of the exit draft of the forced draft fan from the boiler input command. 250 is a subtracter, which compares the set value with the draft draft fan outlet (100a), creates a command of the draft fan fan blade by the proportional-plus-integral calculator 251 and sends the push draft fan controller via the load distribution circuit 252. Give a command to 213.

253はボイラ入力指令よりガス再循環フアン出口ドラフ
トの設定値をプログラムする関数発生器である。254は
減算器であり、ガス循環フアン出口ドラフト1060と設定
値を比較し、比例積分演算器255によりガス再循環フア
ン入口ダンパの指令を作成し、負荷配分回路256を介し
てガス再循環フアンコントローラ214に指令を与える。
253 is a function generator that programs the set value of the draft gas recirculation fan outlet from the boiler input command. 254 is a subtractor, which compares the set value with the gas circulation fan outlet draft 1060, creates a command for the gas recirculation fan inlet damper with the proportional-plus-integral calculator 255, and supplies the gas recirculation fan controller via the load distribution circuit 256. Give command to 214.

ここで、起動/停止及び負荷変化時、プロセス信号の変
動により運用の制限を生じる主蒸気温度制御については
制御性の向上を図る必要がある。すなわち、時定数の長
い主蒸気温度制御系に対しては、蒸気温度の変動に先立
つて減温器スプレ量,燃料流量を操作してやれば良い。
このため主蒸気温度の将来値を予測し、この予測値を元
に操作信号を出力するようにする。燃料弁,スプレ弁の
操作に対する主蒸気温度の変化は操作信号の変化から、
短い時定数で流量が変化し、その流量変化を受けて主蒸
気温度が変化することとなる。すなわち、第6図におい
て、SHスプレ弁85の操作によるSHスプレ流量の変化を第
3図(a)の操作端モデル1′で表わす。この操作端モ
デルは一般的にむだ時間と一次遅れで表わされる。燃料
弁86a,86bの操作による燃料の変化を第3図(a)の操
作モデル1で表わす。また第3図()から判るように
主蒸気温度すなわちタービン2の入口温度は主に、燃料
流量,SHスプレー流量により決定されるため、これらの
関係をプラントモデル1で表現する。このプラントモデ
ル1はたとえば2次及び3次過熱器2 4,316の物理モ
デル7で代表することができる。尚各部の信号の時間的
関係を第3図(b)に示す。以上から操作端モデルは早
いサンプリング周期で演算し燃料流量,SHスプレー流量
が充分安定した時点からプラントモデル1における予測
演算を実施するが、この予測演算は時定数が長いため、
繰り返し演算のきざみを荒くし、短時間で予測値を計算
できることとなる。
Here, it is necessary to improve the controllability of the main steam temperature control that causes the operation to be limited due to the fluctuation of the process signal at the time of start / stop and load change. That is, for the main steam temperature control system having a long time constant, the desuperheater spray amount and the fuel flow rate may be manipulated prior to the fluctuation of the steam temperature.
Therefore, the future value of the main steam temperature is predicted, and the operation signal is output based on this predicted value. The change of the main steam temperature due to the operation of the fuel valve and the spray valve is based on the change of the operation signal.
The flow rate changes with a short time constant, and the main steam temperature changes due to the change in the flow rate. That is, in FIG. 6, the change in the SH spray flow rate due to the operation of the SH spray valve 85 is represented by the operating end model 1'in FIG. 3 (a). This operating end model is generally represented by dead time and first-order delay. The change in fuel due to the operation of the fuel valves 86a and 86b is represented by the operation model 1 in FIG. 3 (a). Further, as can be seen from FIG. 3 (), the main steam temperature, that is, the inlet temperature of the turbine 2 is mainly determined by the fuel flow rate and the SH spray flow rate, so these relationships are expressed by the plant model 1. The plant model 1 can be represented by, for example, a physical model 7 of the secondary and tertiary superheaters 24,316. The time relationship of the signals of each part is shown in FIG. 3 (b). From the above, the operating end model is calculated at a fast sampling cycle, and the prediction calculation in the plant model 1 is performed when the fuel flow rate and SH spray flow rate are sufficiently stable. However, since this prediction calculation has a long time constant,
This makes it possible to roughen the steps of repeated calculation and calculate the predicted value in a short time.

以上のモデル演算の時間関係を第8図を用いて説明す
る。第8図において、C1は第3図の操作端モデル1、C2
は操作端モデル1′、C3はプラントモデル1のモデル演
算タイミングを示す。第8図(a)は従来の例で全モデ
ル演算を同一サンプリング周期で実施しているものであ
り計算機の負荷率が高いことがわかる。第8図(b)は
本発明による実施例であり、4回のサンプリングで操作
端モデル出力が収束し、その出力を用いてプラントモデ
ル1の演算を行うため、サンプリング周期がT1からT2
延長でき、負荷率が大幅に低減できることを示してい
る。
The time relationship of the above model calculation will be described with reference to FIG. In FIG. 8, C 1 is the operating end model 1, C 2 in FIG.
The operating end model 1 ', C 3 shows the model calculation timing of plant model 1. FIG. 8 (a) shows that the load factor of the computer is high because all model calculations are performed in the same sampling cycle in the conventional example. Figure 8 (b) is an embodiment according to the present invention, the operating end model output in four sampling converged, for performing the operations of the plant model 1 using the output, T 2 sampling period from T 1 It shows that the load factor can be greatly extended and the load factor can be greatly reduced.

一方ガスO2信号は安定な燃焼と効率を維持する指標とし
て用いられるものであるが、燃料と空気量の比率により
素早く変化を生じるものであり、さらに炉内の状態によ
り信号のふらつきが大きく信号の正確な把握のために推
定処理を行なう。
On the other hand, the gas O 2 signal is used as an index to maintain stable combustion and efficiency, but it rapidly changes depending on the ratio of fuel and air amount, and the signal fluctuation greatly depends on the state of the furnace. The estimation process is performed to accurately grasp

ガスO2信号は第6図の燃焼プロセス89により生ずるもの
である。すなわち、第4図のプラントモデル2は燃焼プ
ロセス9を模擬したものであり、主に燃料流量と空気流
量信号により決定される。このプラントモデル2の応答
は短いものであるため、主蒸気温度の予測のように長時
間の予測は不要であり、くり返し演算も少なくてすむた
め、サンプリング周期を特に長くとる必要はない。
The gas O 2 signal is produced by the combustion process 89 of FIG. That is, the plant model 2 in FIG. 4 simulates the combustion process 9 and is mainly determined by the fuel flow rate and air flow rate signals. Since the response of the plant model 2 is short, it is not necessary to predict for a long time like the prediction of the main steam temperature, and the number of repeated calculations can be small. Therefore, it is not necessary to set the sampling period particularly long.

以上で演算した主蒸気温度及びガスO2信号の予測信号は
実際の制御系では第8図の主蒸気温度52、及びガスO2
号58に利用される。
The predicted signals of the main steam temperature and the gas O 2 signal calculated above are used for the main steam temperature 52 and the gas O 2 signal 58 in FIG. 8 in an actual control system.

タービン,給水系などについても同様にサンプラントに
分割し、応答時間に応じて、サンプリング周期を選択
し、計算機全体の負荷が高くならないようにすることが
可能である。
It is possible to similarly divide the turbine and the water supply system into sun plants, select a sampling cycle according to the response time, and prevent the load on the entire computer from increasing.

また以上の如くモデルを分割して予測を行うために各モ
デルを格納するマイクロコントローラ個個に分割して持
つことが可能である。すなわち第7図に示す制御系にお
いて、水蒸気プロセスコントローラ202には主蒸気温度
の予測モデルを、燃焼プロセスコントローラ203には、
ガスO2の予測モデルを格納し、それぞれに予測演算を行
うことにより、処理性の高い制御系を実現することがで
きる。なお本実施例では第1図のプラント1′を操作端
モデル,プラント1をプラントモデルに割付けている
が、プラント1′は必ずしも操作端に限定されず、プラ
ント1に比べて応答の速いプロセスに相当する部分であ
る。
Further, as described above, the model can be divided into individual microcontrollers for storing each model in order to perform prediction. That is, in the control system shown in FIG. 7, the steam process controller 202 has a main steam temperature prediction model, and the combustion process controller 203 has a predictive model.
By storing a prediction model of gas O 2 and performing a prediction calculation for each, a control system with high processability can be realized. In this embodiment, the plant 1'in FIG. 1 is assigned to the operating end model and the plant 1 is assigned to the plant model. However, the plant 1'is not necessarily limited to the operating end, and a process with a quicker response than the plant 1 is used. It is the corresponding part.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、火力プラント全
体のモデルを、燃料系統モデル、水蒸気系統モデル、通
風系統モデル等に分割しているので、各系統間での信号
の取り合いが少なくなり、システムの簡素化を図ること
ができる。
As described above, according to the present invention, since the model of the entire thermal power plant is divided into the fuel system model, the steam system model, the ventilation system model, etc., the signal competition between the systems is reduced, The system can be simplified.

また、応答の早いサブモデルの予測演算が終わってか
ら、応答の遅いサブモデルの予測演算が実行されるの
で、演算時間が短縮化され、正確な予測計算を短時間で
行うことができるとともに、各サブモデル毎の応答時間
に応じた最適なサンプリング周期を選定することができ
る。これによって、高速処理するハードウエアを特に用
意する必要もなくなり、経済的効果も大きい。
In addition, since the prediction calculation of the slow response submodel is executed after the prediction calculation of the fast response submodel ends, the calculation time can be shortened and accurate prediction calculation can be performed in a short time. The optimum sampling period can be selected according to the response time for each sub-model. As a result, there is no need to prepare any hardware for high-speed processing, and the economic effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係るモデル分割構成例を示す図、第2
図は制御装置の全体的流れを説明するために示すブロツ
ク図、第3図及び第4図はモデル構成例を示す図、第5
図は火力プラントの概略構成を示す図、第6図は火力プ
ラントの全体構成を示す図、第7図はプラント制御装置
を示すブロツク図、第8図はその動作を説明するために
示す説明図である。 1,2,…,N……応答の遅いプラントサブモデル、 1′,2′,…,N′……応答の早いプラントモデル。
FIG. 1 is a diagram showing a model division configuration example according to the present invention, and FIG.
FIG. 5 is a block diagram shown for explaining the overall flow of the control device, FIGS. 3 and 4 are diagrams showing a model configuration example, and FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a thermal power plant, FIG. 6 is a diagram showing an overall configuration of a thermal power plant, FIG. 7 is a block diagram showing a plant control device, and FIG. 8 is an explanatory diagram shown for explaining its operation. Is. 1,2,…, N …… Plant model with slow response, 1 ′, 2 ′,…, N ′ …… Plant model with fast response.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の操作信号、制御信号、測定信号をプ
ラントモデルに取り込んで、該プラントモデルで演算し
て求めた予測信号によって火力プラントを制御する火力
プラント自動制御装置において、 前記プラントモデルは、燃料系統モデル、水蒸気系統モ
デル、通風系統モデル等に分割され、さらに前記分割さ
れた各モデルの中は、応答の速いサブモデルと応答の遅
いサブモデルに細分されて、前記応答の速いサブモデル
が予測演算されたのちに、前記応答の遅いサブモデルが
予測演算される構成であることを特徴とする火力プラン
ト自動制御装置。
1. A thermal power plant automatic control system for controlling a thermal power plant according to a prediction signal obtained by incorporating a plurality of operation signals, control signals, and measurement signals into a plant model and calculating the plant model, wherein the plant model is , A fuel system model, a steam system model, a ventilation system model, etc., and each of the divided models is subdivided into a sub-model with a fast response and a sub-model with a slow response, and the sub-model with a fast response. The thermal power plant automatic control device is characterized in that the sub-model having a slow response is subjected to the prediction calculation after the prediction calculation is performed.
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