专利名称：一种火电机组变参数负荷优化控制方法
技术领域：
本发明涉及一种优化控制方法，尤其涉及一种火电机组变参数负荷优化控制方法。
背景技术：
随着电网容量越来越大，对电能的品质也要求越来越高，为了电网的安全稳定运行，各大型火电机组都要求投入AGC功能，要求AGC控制机组的负荷范围大(一般要求50%—100%额定负荷)，并且要求机组具备快速、准确、稳定的响应负荷变化需求。1、电网调度AGC考核标准及常规控制方案(I) AGC考核标准AGC考核主要从调节速率、调节精度、响应时间三方面进行考核。如图1典型AGC机组设点控制过程所示，这是网内某台机组一次典型的AGC机组设点控制过程。图中，Pmiiu是该机组可调的下限出力，Pmaju是其可调的上限出力，PNi是其额定出力，Pdi是其启停磨临界点功率。整个过程可以这样描述:TO时刻以前，TI时刻以前，该机组稳定运行在出力值PI附近，TO时刻，AGC控制程序对该机组下发功率为P2的设点命令，机组开始涨出力，到Tl时刻可靠跨出Pl的调节死区，然后到T2时刻进入启磨区间，一直到T3时刻，启磨过程结束，机组继续涨出力，至T4时刻第一次进入调节死区范围，然后在P2附近小幅振荡，并稳定运行于P2附近，直至T5时刻，AGC控制程序对该机组发出新的设点命令，功率值为P3，机组随后开始降出力的过程，T6时刻可靠跨出调节死区，至T7时刻进入P3的调节死区，并稳定运行于其附近。(2)火电机组常规控制方案I)机组负荷指令的产生图2中，T为切换器，进行支路切换4为模拟量发生器，可设定模拟量数值；术、氺为不小于和不大于判断器，分别接收来自模拟量发生器A的负荷下限和负荷上限的限定，不超过设定值则输出与输入相同氺为速率限制器，接收负荷变化率的限定，可控制输入量的变化速率。机组若要投入AGC，前提是机组工作在协调(CCS)方式下，此时的负荷指令LDSP是经过速率限制以及负荷下限、上限限制后的值，所述速率以及负荷上下限由电厂操作人员设定。当在CCS方式下投入AGC后，LDSP前的切换器切至AGC支路，LDSP的值即为中调指令；否则为电厂操作员设定的指令。2)火电机组常规控制方式火电机组在投入协调控制方式(CCS)时，一般而言协调控制方式为汽轮机侧进行负荷控制；锅炉侧控制压力。而在目前电网调度模式下，电网考核的是机组的调节速率、调节精度和响应时间，因此火电机组对汽轮机侧的控制要求比较严格，控制的精度要求较高。常规火电机组协调方式下汽机主控逻辑如图3所示。其中，PID环节PV输入量为现场变送器采集来的机组实际功率值，SP输入量为一次调频前负荷指令值(LDC OUT)与一次调频产生的负荷增量的叠加值，PV与SP的差值经过PID运算最终生成汽机主控指令，进而控制汽轮机的调门开度，改变蒸汽流量，从而达到控制机组负荷的目的。这种控制方案在机组工况稳定，负荷变化速率较慢稳定时，负荷、压力、温度等控制效果较好，但在负荷频繁变化，尤其变化较大时，压力等主要参数波动较大，负荷的响应速度相对较慢，负荷的控制精度变差，从而导致在调度的AGC考核评价中品质不达标。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种火电机组变参数负荷优化控制方法，它具有保证负荷响应的快速性、稳定性，保证超临界机组在AGC方式下负荷变化时的调节速率、调节精度和响应时间的优点。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种火电机组变参数负荷优化控制方法，具体步骤为:步骤一:根据负荷指令值的变化大小经微分环节产生判断数值；步骤二:根据微分环节产生的判断数值通过高低幅值判断模块生成变参数切换逻辑的判断条件；步骤三:根据高低幅值判断模块的输出指令，汽机主控器对切换器切换。所述步骤一的具体步骤为:在惯性环节中置入惯性时间常数，惯性时间常数的参考值为10 — 15s，负荷指令值和经一阶惯性环节调整之后的负荷指令值送入加法器模块中，对负荷指令值和经一阶惯性环节调整之后的负荷指令值的幅值进行调整，两个输入量的幅值调整大小及方向应保持一致，经加法器模块输出的判断数据送入高低幅值判断模块。所述步骤二的具体步骤为:根据火电机组接收到的电网负荷指令的变化情况设定高低幅值判断模块的上限值和下限值，高低幅值判断模块对步骤一种产生的判断数据进行逻辑判断，若微分环节产生的数值大于等于高低幅值模块的上限值或小于等于高低幅值判断模块的下限值则发出“ I”切换指令，若微分环节产生的数值在高低幅值判断模块的下限值和上限值之间，则模块输出为“ O ”，即保持原有参数不变。所述步骤三的具体步骤为:(3-1)将汽机主控器PID中原有的比例参数Kp和积分时间Ti分别置到模拟量常数发生器Al和模拟量常数发生器A3，在模拟量常数发生器A2中设置合适的汽机主控器PID中的比例参数Kp，在模拟量常数发生器A4中设置合适的积分时间Ti ；(3-2 )若高低幅值判断模块发出的值为“ O ”，则切换器T1、切换器Τ2分别输出模拟量常数发生器Al和模拟量常数发生器A3的值，即此时参数保持不变；(3-3)若高低幅值判断模块发出的值为“1”，则切换器Tl和切换器Τ2动作，切换器Tl和切换器Τ2的输出值分别为模拟量常数发生器Α2和模拟量常数发生器Α4中的设定值，即汽机主控器PID的比例参数Kp由模拟量常数发生器Al的值变换为模拟量常数发生器Α2的值，积分时间Ti由模拟量常数发生器A3的值变换为模拟量常数发生器Α4中的值。本发明的有益效果:本发明通过对汽机主控制器的逻辑结构进行优化，针对负荷的变化情况采用变参数控制措施，有效消除了汽轮机调门执行机构的死区和惯性，提高了系统的控制精度和动态品质，确保了火电机组负荷的调节速率、调节精度、响应时间，提高了火电机组AGC的控制品质和考核指标。
图1为本发明典型AGC机组设点控制过程；图2为火电机组负荷产生逻辑图；图3为火电机组协调方式下汽机主控逻辑图；图4为火电机组协调方式下汽机主控优化后控制逻辑图；图5为某300MW火电机组采用本专利后实际运行效果图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。如图4所示，在某300MW亚临界、中间再热、凝汽式燃煤机组中加以应用。(I)在惯性环节(LAG)中置入惯性时间常数，惯性时间常数的参考值为10 — 15s，负荷指令值和经一阶惯性环节调整之后的负荷指令值送入加法器模块Σ中，在加法器模块Σ中对负荷指令值和经一阶惯性环节调整之后的负荷指令值的幅值大小进行调整或者在加法器模块后引入一比例环节对负荷指令值和经一阶惯性环节调整之后的负荷指令值差值的幅值大小进行调节，两个输入量的幅值调整大小及方向应保持一致；(2)根据火电机组接收到的电网负荷指令的变化情况在高低幅值判断模块H/L中设置上限值、下限值，进行变差数切换调节的逻辑判断，若微分环节产生的数值大于等于高低幅值模块的上限值或低于 等于高低幅值判断模块的下限值则发出“I”切换指令，若微分环节产生的数值在高低幅值判断模块的上限值和下限值之间，则模块输出为“0”，即保持原有参数不变。(3)参数切换环节:将汽机控制器PID中原有的比例参数Kp和积分时间Ti分别置到模拟量常数发生器Al和模拟量常数发生器A3中，机组正常运行，高低幅值判断模块H/L发出的值为“0”，切换器Tl、切换器T2输出值分别为模拟量常数发生器Al、模拟量常数发生器A3中的值，即此时汽机主控器PID的参数保持原有未变；负荷变化较快时，高低幅值判断模块发出的值为“1”，切换器Tl、切换器T2动作，此时汽机主控器PID的比例参数Kp由模拟量常数发生器Al中的值变换为模拟量常数发生器A2，积分时间Ti由模拟量常数发生器A3分别变换为模拟量常数发生器A4的值。由于增大比例系数将加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差，但是过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏增大积分时间有利于减小超调，减小振荡，使系统的稳定性增加，根据实际试验效果，A2和A4 —般同时调节为原来相应参数的1.5—2倍。比例常数及积分时间变换表如下
权利要求
1.一种火电机组变参数负荷优化控制方法，其特征是，具体步骤为: 步骤一:根据负荷指令值的变化大小经微分环节产生判断数值； 步骤二:根据微分环节产生的判断数值通过高低幅值判断模块生成变参数切换逻辑的判断条件； 步骤三:根据高低幅值判断模块的输出指令，汽机主控器对切换器切换。
2.如权利要求1所述一种火电机组变参数负荷优化控制方法，其特征是，所述步骤一的具体步骤为:负荷指令值减去经一阶惯性环节滞后的数值产生判断数值，并将该数值送入闻低幅值判断1旲块。
3.如权利要求1所述一种火电机组变参数负荷优化控制方法，其特征是，所述步骤二的具体步骤为:根据火电机组接收到的电网负荷指令的变化情况设定高低幅值判断模块的上限值和下限值，高低幅值判断模块对步骤一种产生的判断数据进行逻辑判断，若微分环节产生的数值大于等于高低幅值模块的上限值或低于等于高低幅值判断模块的下限值则发出“I”切换指令，若微分环节产生的数值在高低幅值判断模块的上限值和下限值之间，则模块输出为“0”，即保持原有参数不变。
4.如权利要求1所述一种火电机组变参数负荷优化控制方法，其特征是，所述步骤三的具体步骤为: (3-1)将汽机主控器PID中原有的比例参数Kp和积分时间Ti分别置到模拟量常数发生器Al和模拟量常数发生器A3，在模拟量常数发生器A2中设置合适的汽机主控器PID中的比例参数Kp，在模拟量常数发生器A4中设置合适的积分时间Ti ； (3-2)若高低幅值判断模块发出的值为“0”，则切换器Tl、切换器Τ2分别输出模拟量常数发生器Al和模拟量常数发生器A3的值，即此时参数保持不变； (3-3)若高低幅值判断模块发出的值为“1”，则切换器Tl和切换器Τ2动作，切换器Tl和切换器Τ2的输出值分别为模拟量常数发生器Α2和模拟量常数发生器Α4中的设定值，汽机主控器PID的比例参数Kp由模拟量常数发生器Al的值变换为模拟量常数发生器Α2的值，积分时间Ti由模拟量常数发生器A3的值变换为模拟量常数发生器Α4中的值。
全文摘要
本发明公开了一种火电机组变参数负荷优化控制方法，具体步骤为步骤一根据负荷指令值的变化大小经微分环节产生判断数值；步骤二根据微分环节产生的判断数值通过高低幅值判断模块生成变参数切换逻辑的判断条件；步骤三根据高低幅值判断模块的输出指令，汽机主控器对切换器切换。本发明通过对汽机主控制器的逻辑结构进行优化，针对负荷的变化情况采用变参数控制措施，有效消除了汽轮机调门执行机构的死区和惯性，提高了系统的控制精度和动态品质，确保了火电机组负荷的调节速率、调节精度、响应时间，提高了火电机组AGC的控制品质和考核指标。
文档编号F01D19/00GK103174471SQ20131013891
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者李军, 郎澄宇, 孟祥荣 申请人:国家电网公司, 山东电力集团公司电力科学研究院