[發明專利]一種基于火電廠AGC優化的煤量尋優預測控制方法

在審

• 申請號: 202011208731.7
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112286057A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 辛曉鋼;張國斌;郭瑞君;黨少佳;秦成果;張謙;杜榮華;霍紅巖;周磊;趙煒;于海存
• 申請（專利權）人: 內蒙古電力（集團）有限責任公司內蒙古電力科學研究院分公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;F23N1/00
• 代理公司: 北京天江律師事務所 11537
• 代理人: 任崇

1.一種基于火電廠AGC優化的煤量尋優預測控制方法，其特征在于：包括在AGC和CCS控制系統中的鍋爐主控采用前饋加PID的控制策略，并且，為提高鍋爐的響應速度和控制精度，還增加了一項智能前饋，設計煤量預測環節、規劃目標函數，通過電廠DCS組態編程，實現參數自動尋優，這樣即可實現前饋自適應，減少人為調整工作，又能提高主蒸汽壓力的調節品質，進而提升CCS和AGC的調節品質，其智能前饋采用多項前饋累加形成鍋爐主控總前饋，并設計了預測煤量前饋G1，預測煤量G1是通過目標負荷(AGC指令)與實際負荷指令(目標負荷通過速率限制后的指令)之間的偏差，通過預設函數得到的增減負荷時相應煤量預測前饋，具體包括：

(1)目標負荷與實際負荷指令偏差大于1MW延遲2s且機組指令通過切換模塊切換，使機組指令“進行”，則前饋觸發開始起作用，同時判斷為機組處于“負荷指令增加”狀態；

(2)當目標負荷與實際負荷偏差小于1.2MW且主汽壓力指令與目標值偏差小于一定值(復位尋優+)時，復位前饋量并消除“負荷指令增加”狀態；

(3)當主汽壓力目標值與主汽壓力偏差小于一定值-0.3Mpa時，立刻復位前饋，以保證主汽壓力超調量不會太大；

(4)該機組主汽壓力采用定壓-滑壓-定壓的運行方式，在135MW及以上負荷運行時，機組采用定壓運行，由于不需要提高主汽壓力，因此煤量前饋乘以0.5減半運行；

(5)處于“負荷指令增加”狀態時，前饋保持目標負荷與實際負荷初始偏差(最大時的偏差量)，以滿足機組增負荷時對煤量的需求；

當負荷指令變化時，負荷從當前指令向目標指令變化時，前饋作用立刻向鍋爐中投入大量燃料，投入的燃料量與投入時間根據(1)-(5)，與目標負荷與實際負荷指令偏差的大小、主汽壓力目標值與主汽壓力偏差大小、以及復位“F”觸發有關，從而實現對機組鍋爐主控控制。

2.根據權利要求1所述的基于火電廠AGC優化的煤量尋優預測控制方法，其特征在于：所述預測煤量前饋G1的預增部分包括：

(1)切換模塊“T”，即當下方引腳輸入時，輸出指令為引腳“Y”輸入值；當下方引腳沒有輸入時，輸出指令為引腳“N”輸入值；

(2)“大選模塊”，即輸出值為兩個輸入的大值；

(3)“小選模塊”，即輸出值為兩個輸入的小值；

(4)“AND”是邏輯與，即兩個輸入全為“1”時，即全部有輸入值時，輸出端為“1”，即有輸出；

(5)函數“F(x)”模塊，結構為y、x的對應關系，給出幾組x、y點，并連線，組成y和x的對應關系，當x輸入值時，y對應輸出一定值；

(6)“脈沖”模塊，即輸入由無(“0”)變有(“1”)時，輸出發一定時間t的脈沖信號；

(7)“延遲”模塊，即輸入由無(“0”)變有(“1”)時，延遲一定時間t，輸出由無(“0”)變有(“1”)，當輸入消失時，輸出同時消失；

(8)“RS觸發器”模塊，即輸入R端為“0”時S端為“1”時，輸出為1，且保持，直到“R”端輸入為“0”時，清楚輸出值；

(9)“邏輯反”模塊，即輸出為輸入取反，如果有輸入(“1”)，則輸出為無(“0”)，反之亦然；

(10)“OR”或模塊，即兩個輸入端只要有一個為“1”，則輸出為“1”。

3.根據權利要求1所述的基于火電廠AGC優化的煤量尋優預測控制方法，其特征在于：所述復位尋優“F”為增負荷反饋復位尋優時，其邏輯包括：

(1)“延遲關斷”模塊，是指輸入為“1”時，輸出為“1”，當輸入變為“0”時，輸出保持一定時間t，然后變為“0”；

(2)“積分器”模塊，指當兩個輸入端有偏差時，輸出為輸入偏差隨時間累加，即求積分，而當輸入引腳“Ts”變為“1”時，輸出變為“Tr”輸入值；

(3)“計數器模塊”，即輸入端“C”輸入一個脈沖，輸出累加“1”，當輸入端“R”變為“1”時，輸出端清零；

(4)“限幅模塊LIM”，指輸出值將輸入值限制在給定范圍內；

(5)“×”乘法模塊；

(6)“+”加法模塊。

4.根據權利要求3所述的基于火電廠AGC優化的煤量尋優預測控制方法，其特征在于：所述增負荷反饋復位自尋優邏輯算法具體包括：

(1)其目標函數如公式(a)所示：

其中，c₁、c₂為S1與S2的權重，在設置時，c₂要大于c₁,以防被控量超調過大帶來一定的危險，e(t)是主蒸汽壓力目標值與實際值的偏差；

(2)邏輯中設置權重c₁＝0.2,c₂＝0.8；

(3)S1與S2均用積分器獲得；

(4)過程開始后，當目標壓力與實際壓力相同時，即t1時刻，計數器“count”開始記一次數，當目標壓力與實際壓力再次相同時，即t2時刻，計數器開始第二次記數，計數器C端為計數端，當輸入一個脈沖，輸出累加1，當R端輸入脈沖時，輸出端清零；

(5)當“負荷指令增加”狀態消失300秒后(延遲關斷模塊)，而兩次計數未結束，則此次優化無效，系統復位，各參數清零或保留上次值；

(6)當第一次計數180s內第二次未計數，則認為此次優化無效，系統復位；

(7)在過程時間內，沒有重新變負荷，并且兩次計數完成，則認為該次優化過程有效，目標函積分值記入A1中；

(8)本次積分結束后記錄的A1值與上次記錄的A0值進行比較，如果A1A0,則將復位“F”值增加或減少一定值0.02；如果上次為增加0.02，則本次減少0.02；

(9)本次積分結束后記錄的A1值與上次記錄的A0值進行比較，如果A1A0,則將復位“F”值繼續增加或減少一定值0.02；如果上次為增加0.02，則本次繼續增加0.02；

(10)根據調試經驗，將復位“F”值限制在-0.5～-0.1范圍內；

(11)積分器Ts＝1時，積分器跟蹤Tr值并置“0”；

(12)本系統采用不間斷循環優化，只要條件滿足，會一直優化；

(13)減負荷復位尋優過程與增負荷邏輯相同；

在機組變負荷速率變化，煤質改變時，可根據主汽壓力偏差和目標函數設定，自動調節復位“F”值以達到最佳的調節效果。