[發明專利]協調系統前饋控制器參數的確定方法及裝置

有效

• 申請號: 201510230923.0
• 申請日: 2015-05-08
• 公開（公告）號: CN104793610B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 康靜秋;李衛華;楊振勇;劉磊
• 申請（專利權）人: 華北電力科學研究院有限責任公司;國家電網公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 王濤

技術領域

本發明涉及電力控制技術領域，尤其涉及一種協調系統前饋控制器參數的確定方法及裝置。

背景技術

為了滿足電力監管部門和電網的要求，迫切需要大幅度提高機組的調頻調峰性能。為此，對機組協調控制系統的參數的優化和控制品質提出了更高的要求，協調控制系統能夠安全穩定地運行、又有很好的負荷跟隨和壓力調節性能，并盡量使穩態誤差為零，并且在大幅度提高調峰性能的同時，最大限度地降低機組控制系統對運行安全性、穩定性和經濟性的影響。在多年的電廠調試和生產實際中，機組協調系統控制對象為：汽機控制負荷和鍋爐控制主汽壓力，采用前饋+PID(Proportion Integration Differentiation，比例積分微分)反饋結構的經典控制仍然占主導地位(95％以上)，上述經典協調控制結構如圖1所示，其中爐主控即鍋爐PID控制器為反饋調節，通過調整機組燃料控制實際主汽壓力，機主控即汽機PID控制器為反饋調節，通過調整汽機調節閥控制機組實際負荷，前饋控制器是當機組負荷設定值或主汽壓力設定值發生變化時(不通過PID控制器的反饋調節)，直接快速調節實現對機組變化的快速響應。

目前多數600MW及以上的主流機組采用冷一次風正壓直吹式制粉系統，制粉過程具有較大的時間遲延，從燃料量指令的變化到機組負荷和壓力的改變往往要經歷80至145s的純遲延過程，尤其是當一次風配比不太理想的情況下，遲延時間會長達2至5min。想要克服如此大的遲延過程，滿足電網對機組的調頻調峰性能的同時還確保機組鍋爐和汽機的平衡的重要功能，只能通過前饋控制器提高燃料通道的響應速度來實現，在變負荷調節時前饋控制的輸出一般占總燃料輸出的90％以上，前饋控制器的設計和參數的整定對變負荷過程的參數控制起了至關重要的作用，直接決定了機組AGC(Automatic Generation Control，自動發電控制)性能的優劣。當負荷或者壓力指令發生變化時，合理利用鍋爐的蓄熱，同時快速對燃料進行超調是前饋控制的核心。

常規的協調控制器中前饋控制器的結構和參數的確定往往由人為的經驗進行試湊，然后通過實際的變負荷試驗不斷修正。為得到較適合的參數需要聯系電網調度使機組在定壓和滑壓運行方式下，投入協調，不斷地進行變負荷試驗。試驗范圍在50％～100％負荷段，每次變負荷擬定50至100MW，不斷調整控制器參數，從1％Pe/min的變負荷速率逐漸增大1.5％Pe/min、2％Pe/min、2.5％Pe/min、3％Pe/min，在每個速率下至少進行4至8次的負荷設定值變化，同時觀察機組壓力調節品質，進行鍋爐前饋控制器的整體優化。整個過程需要電網調度運行人員、電廠運行人員、電廠熱控人員、調試優化工程師等多部門多專業配合，每臺機組耗時約4至10天。

上述方案的缺點如下：

經驗法具有較強的主觀性，并會耗費大量的時間和試驗機會，機組長時間處于試驗狀態，對機組安全穩定運行也是一個較大的隱患。同時鍋爐動態前饋作用的大小、鍋爐前饋發生和復歸的時機、鍋爐前饋和負荷變動速率及變動范圍的關系等問題，都關系到前饋設計和整定的合理與否。因此經驗法的優化效果差異較大，完全取決于自動調試專業工作者的水平，實際電廠也因此控制水平參差不齊，有的甚至不尊重機爐特性完全靠主觀判斷，優化效果很差，不僅造成機組在響應電網AGC的負荷大幅變動時機組主汽溫、主汽壓控制失穩，造成機組超溫、安全門動作、汽包水位波動等不安全事項，而且協調控制前饋設計和參數是否合理關系到電廠的經濟效益。

針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明提供了一種協調系統前饋控制器參數的確定方法及裝置，以至少解決現有技術中前饋控制器的結構和參數的確定由人為經驗進行試湊，主觀性較強，耗費大量的時間和試驗機會，機組長時間處于試驗狀態，存在安全隱患的問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種協調系統前饋控制器參數的確定方法，包括：利用機組熱力特性擾動試驗進行機組特性建模；根據建模結果和電廠DCS歷史數據庫中機組各個工況下的參數，設計前饋控制器；根據電廠DCS歷史數據庫中機組各個工況下的穩態參數、定負荷變壓試驗和定壓變負荷試驗，確定所述前饋控制器的參數；在將所述前饋控制器和所述前饋控制器的參數進行DCS邏輯組態并下裝到電廠DCS系統之后，進行不同速率下的變負荷試驗，并根據試驗結果調整所述前饋控制器的參數，以使機組在負荷變動過程中滿足運行要求。