一種基于多變量自適應動態解耦的火電機組協調控制系統的制作方法
【專利摘要】一種基于多變量自適應動態解耦的火電機組協調控制系統，該系統根據火電機組的熱力特性，采用多變量自適應動態解耦算法針對機組滑壓段和定壓段分別解耦的方法，實現汽機調節回路與鍋爐調節回路間的動態解耦，通過動態解耦控制器將火電機組雙輸入雙輸出強耦合性協調控制系統解耦成兩個獨立的動態跟蹤和穩定控制的自動控制系統，該系統最大限度地消除了主汽壓力和機組負荷調節回路的耦合影響，改善了滑壓、變負荷工況下單元機組協調控制系統的控制品質。本發明將機組變負荷工況分滑壓段和定壓段分別解耦，實現了動態解耦的目的，解決了火電機組難以穩定控制的問題，可廣泛應用于火電機組的協調控制。
【專利說明】—種基于多變量自適應動態解耦的火電機組協調控制系統
[0001]
【技術領域】
本發明涉及一種基于多變量自適應動態解耦的火電機組協調控制系統，屬火電廠熱工自動控制領域。
[0002]
【背景技術】
單元火電機組的負荷調度是利用鍋爐燃料量和汽機調門開度的協調控制實現的，由于鍋爐和汽輪發電機間動態特性的顯著差異和相互之間的強耦合作用，運用常規的協調控制策略往往會出現機組參數波動幅度大，機組負荷適應性差等問題。
[0003]目前大容量的單元機組，為了提高機組的熱效率和經濟性，一般情況下均采用滑壓運行方式，滑壓運行的區間一般選取在40%-90%MCR，也是機組AGC方式運行的主要負荷區間。常規協調控制系統中，給煤量和汽機調門是同步動作的。由于汽機調門動作的影響，使主汽壓力的對象特性變得很復雜，同時汽壓對象本身又是一個大遲延大慣性環節，調節過程中與設定值的偏差較大，對于AGC方式下負荷指令頻繁變化的復雜工況適應性較差。此外，該方式最主要的弊端還在于其負荷與汽壓的響應是同步的，汽壓與負荷變化時對熱量的需求與排斥也始終是同向的，在負荷變化初始段，兩者相互制約，產生大延時，而在接近目標負荷時，又相互激勵，造成較大超調。在這種方式下，系統整定困難，調節品質差，很難滿足AGC方式下的滑壓控制要求。
[0004]
【發明內容】
本發明的目的在于提供一種基于多變量自適應動態解耦的火電機組協調控制系統，該系統可克服以上的缺點，提高機組的協調控制品質，保證系統穩定運行。
[0005]本發明的技術方案為，本發明采用多變量自適應動態解耦算法針對機組滑壓段和定壓段分別解耦的方法，實現汽機功率調節回路與鍋爐主汽壓力調節回路間的動態解耦，通過動態解耦控制器將火電機組雙輸入雙輸出強耦合性協調控制系統解耦成兩個獨立的動態跟!?示和穩定控制的自動控制系統。
[0006]所述動態解耦控制器接收機組負荷設定值信號、機組負荷設定值和實際值的偏差信號、主汽壓力設定值信號和主汽壓力設定值和實際值的偏差信號，通過多變量自適應動態解耦算法將機組變負荷工況分滑壓運行和定壓運行兩個階段解耦；動態解耦控制器根據機組的運行特性自適應地調整汽機調節回路和鍋爐調節回路的相對耦合增益系數，實現系統的動態解耦。
[0007]所述機組滑壓段在變負荷時，根據機組運行工況減弱或閉鎖汽機調門調節回路的功率調節功能即減弱汽機調門的開度變化，通過鍋爐調節回路改變鍋爐給煤量來實現機組負荷和主汽壓力的變化；機組定壓段在變負荷時，根據機組運行工況加強鍋爐調節回路的主汽壓力穩定功能，汽機調節回路線性調節機組負荷。
[0008]本發明提出的多變量自適應動態解耦算法的基本原理是:機組運行在滑壓段和定壓段的機組熱力特性是不同的。機組運行在滑壓段時，負荷的改變主要是依靠主蒸汽的熱力參數改變來實現的，汽機調門對機組負荷的作用很弱，汽機調門的動作反而會使主汽壓力的對象特性變得很復雜，加大了機組的控制難度，因此在滑壓段，根據機組的運行工況閉鎖或減弱汽機調節器的控制作用，消除汽機調門對負荷和壓力的耦合影響，通過鍋爐調節器改變給煤量來保證機組負荷和主汽壓力跟隨設定值同步變化，將協調控制系統解耦成單輸入雙輸出的控制系統。機組定壓運行時調門開度與機組負荷存在線性的對應關系，根據這個特性可將汽機調節器解耦成調門和機組負荷的單回路線性調節系統，鍋爐調節器解耦成給煤量和主汽壓力的單回路調節系統，并應用相對耦合增益補償和大的微分和超前環節來抵消鍋爐側制粉系統的慣性和遲延。
[0009]本發明的優點在于，本發明構成了一個基于多變量自適應解耦的火電機組協調控制系統，根據機組熱力特性將機組變負荷工況分滑壓段和定壓段分別解耦，實現了動態解耦的目的，解決了火電機組難以穩定控制的問題。
[0010]本發明可廣泛應用于火電機組的協調控制。
[0011]
【專利附圖】
【附圖說明】
圖1為本發明一種基于多變量自適應解耦火電機組協調控制系統原理圖；
圖2本發明實際應用的負荷變動曲線圖；
圖中，曲線I表示機組負荷設定值；曲線2表示主汽壓力設定值；曲線3表示機組實際負荷；曲線4表示主汽壓力實際值；曲線5表示給煤量；曲線6表示汽機調門開度總指令；曲線7表示給水量。
【具體實施方式】
[0012]動態解耦控制器里是本發明一個打包形成的軟件系統，它接收機組負荷設定值信號、機組負荷設定值和實際值的偏差信號、主汽壓力設定值信號和主汽壓力設定值和實際值的偏差信號，通過集成的邏輯組態運算后，將計算結果輸出到汽機功率調節回路與鍋爐主汽壓力調節回路，以實現協調控制。
[0013]如圖1所示，本發明在具體實施時，動態解耦控制器接收機組負荷設定值信號、機組負荷設定值和實際值的偏差信號、主汽壓力設定值信號和主汽壓力設定值和實際值的偏差信號，通過多變量自適應動態解耦算法進行系統解耦。并將運算后的控制信號送入汽機控制器和鍋爐控制器中進行解耦控制。具體解耦控制信號包括:主汽壓力設定值發生變化(滑壓運行)后，向汽機控制器輸出閉鎖或減弱調節信號，閉鎖汽機調門大幅動作，向鍋爐控制器輸出相對耦合增益補償和負荷、主汽壓力偏差的微分和超前控制信號，加快對機組負荷和主汽壓力的控制響應；主汽壓力設定值保持不變(定壓運行)時，根據負荷-調門響應曲線向汽機控制器輸出線性控制信號，保證機組負荷跟隨負荷設定值變化，向鍋爐控制器輸出相對耦合增益補償和負荷、主汽壓力偏差的微分和超前控制信號，保證主汽壓力的相對穩定。
[0014]解耦后的協調控制系統由汽機控制系統和鍋爐控制系統兩個獨立動態跟蹤和穩定控制自動控制系統組成。
[0015]其中汽機控制系統接入機組負荷設定值和實際值的偏差信號和多變量自適應解耦控制器的輸出信號，經解耦后的控制作用具體表現在:汽機調節在機組滑壓段變負荷時，根據機組運行工況減弱或閉鎖汽機調門調節回路的功率調節功能即減弱汽機調門的開度變化，相當于開環不輸出控制作用；在機組定壓段變負荷時，根據機組負荷偏差信號和解耦控制信號，汽機調節回路線性調節機組負荷。
[0016]其中鍋爐控制系統接入主汽壓力設定值和實際值的偏差信號和多變量自適應解耦控制器的輸出信號，經解耦后的控制作用具體表現在:在機組滑壓段變負荷時，通過改變給煤量來保證機組負荷和主汽壓力跟隨設定值同步變化，將相當于一個單輸入雙輸出的控制系統；在機組定壓段變負荷時，接入解耦控制輸出的相對耦合增益補償和負荷、主汽壓力偏差的微分和超前控制信號，保證主汽壓力的相對穩定。
[0017]將本發明所述的方法進行工程化處理后，應用于某電廠600麗超臨界機組中，記錄機組一天正常運行的變化趨勢圖，負荷變動的范圍為350MW-600MW，負荷指令的變化速率為2%Pe負荷的動態偏差在6麗以內，最大壓力偏差為0.4MPa,動態過程滿足控制品質要求，如圖2所示。從曲線可以看出本發明提出的分滑壓段和定壓段分別解耦的控制策略，在滑壓段汽機調門小幅平緩變化，定壓段線性調節機組負荷。圖2中，曲線I表示機組負荷設定值；曲線2表示主汽壓力設定值；曲線3表示機組實際負荷；曲線4表示主汽壓力實際值；曲線5表示給煤量；曲線6表示汽機調門開度總指令；曲線7表示給水量。
【權利要求】
1.一種基于多變量自適應動態解耦的火電機組協調控制系統，其特征在于，所述系統采用多變量自適應動態解耦算法針對機組滑壓段和定壓段分別解耦的方法，實現汽機功率調節回路與鍋爐主汽壓力調節回路間的動態解耦，通過動態解耦控制器將火電機組雙輸入雙輸出強耦合性協調控制系統解耦成兩個獨立的動態跟蹤和穩定控制的自動控制系統。
2.根據權利要求1所述的一種基于多變量自適應動態解耦的火電機組協調控制系統，其特征在于，所述動態解耦控制器接收機組負荷設定值信號、機組負荷設定值和實際值的偏差信號、主汽壓力設定值信號和主汽壓力設定值和實際值的偏差信號，通過多變量自適應動態解耦算法將機組變負荷工況分滑壓運行和定壓運行兩個階段解耦；動態解耦控制器根據機組的運行特性自適應地調整汽機調節回路和鍋爐調節回路的相對耦合增益系數，實現系統的動態解稱。
3.根據權利要求1所述的一種基于多變量自適應動態解耦的火電機組協調控制系統，其特征在于，所述機組滑壓段在變負荷時，根據機組運行工況減弱或閉鎖汽機調門調節回路的功率調節功能即減弱汽機調門的開度變化，通過鍋爐調節回路改變鍋爐給煤量來實現機組負荷和主汽壓力的變化；機組定壓段在變負荷時，根據機組運行工況加強鍋爐調節回路的主汽壓力穩定功能，汽機調節回路線性調節機組負荷。
【文檔編號】G05B19/418GK104360659SQ201410627440
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】何鈞, 鄢波, 劉寶玲, 周世陽, 萬俊松, 徐教鋒 申請人:國家電網公司, 國網江西省電力科學研究院