协调系统前馈控制器参数的确定方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力控制技术领域，尤其涉及一种协调系统前馈控制器参数的确定方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 为了满足电力监管部门和电网的要求，迫切需要大幅度提高机组的调频调峰性 能。为此，对机组协调控制系统的参数的优化和控制品质提出了更高的要求，协调控制系统 能够安全稳定地运行、又有很好的负荷跟随和压力调节性能，并尽量使稳态误差为零，并且 在大幅度提高调峰性能的同时，最大限度地降低机组控制系统对运行安全性、稳定性和经 济性的影响。在多年的电厂调试和生产实际中，机组协调系统控制对象为：汽机控制负荷和 锅炉控制主汽压力，采用前馈+PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例积分 微分）反馈结构的经典控制仍然占主导地位（95%以上），上述经典协调控制结构如图1所 示，其中炉主控即锅炉PID控制器为反馈调节，通过调整机组燃料控制实际主汽压力，机主 控即汽机PID控制器为反馈调节，通过调整汽机调节阀控制机组实际负荷，前馈控制器是 当机组负荷设定值或主汽压力设定值发生变化时（不通过PID控制器的反馈调节），直接快 速调节实现对机组变化的快速响应。
[0003] 目前多数600丽及以上的主流机组采用冷一次风正压直吹式制粉系统，制粉过 程具有较大的时间迟延，从燃料量指令的变化到机组负荷和压力的改变往往要经历80至 145s的纯迟延过程，尤其是当一次风配比不太理想的情况下，迟延时间会长达2至5min。 想要克服如此大的迟延过程，满足电网对机组的调频调峰性能的同时还确保机组锅炉和汽 机的平衡的重要功能，只能通过前馈控制器提高燃料通道的响应速度来实现，在变负荷调 节时前馈控制的输出一般占总燃料输出的90%以上，前馈控制器的设计和参数的整定对变 负荷过程的参数控制起了至关重要的作用，直接决定了机组AGC(AutomaticGeneration Control，自动发电控制）性能的优劣。当负荷或者压力指令发生变化时，合理利用锅炉的 蓄热，同时快速对燃料进行超调是前馈控制的核心。
[0004] 常规的协调控制器中前馈控制器的结构和参数的确定往往由人为的经验进行试 凑，然后通过实际的变负荷试验不断修正。为得到较适合的参数需要联系电网调度使机组 在定压和滑压运行方式下，投入协调，不断地进行变负荷试验。试验范围在50%~100%负 荷段，每次变负荷拟定50至100MW，不断调整控制器参数，从1 %Pe/min的变负荷速率逐渐 增大I. 5%Pe/min、2%Pe/min、2. 5%Pe/min、3%Pe/min，在每个速率下至少进行4至8次 的负荷设定值变化，同时观察机组压力调节品质，进行锅炉前馈控制器的整体优化。整个过 程需要电网调度运行人员、电厂运行人员、电厂热控人员、调试优化工程师等多部门多专业 配合，每台机组耗时约4至10天。
[0005] 上述方案的缺点如下：
[0006] 经验法具有较强的主观性，并会耗费大量的时间和试验机会，机组长时间处于试 验状态，对机组安全稳定运行也是一个较大的隐患。同时锅炉动态前馈作用的大小、锅炉前 馈发生和复归的时机、锅炉前馈和负荷变动速率及变动范围的关系等问题，都关系到前馈 设计和整定的合理与否。因此经验法的优化效果差异较大，完全取决于自动调试专业工作 者的水平，实际电厂也因此控制水平参差不齐，有的甚至不尊重机炉特性完全靠主观判断， 优化效果很差，不仅造成机组在响应电网AGC的负荷大幅变动时机组主汽温、主汽压控制 失稳，造成机组超温、安全门动作、汽包水位波动等不安全事项，而且协调控制前馈设计和 参数是否合理关系到电厂的经济效益。
[0007] 针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种协调系统前馈控制器参数的确定方法及装置，以至少解决现有 技术中前馈控制器的结构和参数的确定由人为经验进行试凑，主观性较强，耗费大量的时 间和试验机会，机组长时间处于试验状态，存在安全隐患的问题。
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种协调系统前馈控制器参数的确定方法，包括： 利用机组热力特性扰动试验进行机组特性建模；根据建模结果和电厂DCS历史数据库中机 组各个工况下的参数，设计前馈控制器；根据电厂DCS历史数据库中机组各个工况下的稳 态参数、定负荷变压试验和定压变负荷试验，确定所述前馈控制器的参数；在将所述前馈控 制器和所述前馈控制器的参数进行DCS逻辑组态并下装到电厂DCS系统之后，进行不同速 率下的变负荷试验，并根据试验结果调整所述前馈控制器的参数，以使机组在负荷变动过 程中满足运行要求。
[0010] 在一个实施例中，所述前馈控制器包括：静态前馈Bffs和动态前馈Bffd;其中，所述 静态前馈Bffs用于保持不同负荷所需要的燃烧率，所述静态前馈Bffs为机组稳态时负荷和 燃料的对应关系f(凡)，记为Bffs=FFf(NJ;所述动态前馈Bffd用于克服燃料环节的时 间延迟，所述动态前馈Bffd为机组负荷指令、压力指令及压力偏差的微分函数。
[0011] 在一个实施例中，
[0012] 所述动态前馈Bffd的表达式为：Bffd=FF2+FF3+FF4，
【主权项】
1. 一种协调系统前馈控制器参数的确定方法，其特征在于，包括： 利用机组热力特性扰动试验进行机组特性建模； 根据建模结果和电厂DCS历史数据库中机组各个工况下的参数，设计前馈控制器； 根据电厂DCS历史数据库中机组各个工况下的稳态参数、定负荷变压试验和定压变负 荷试验，确定所述前馈控制器的参数； 在将所述前馈控制器和所述前馈控制器的参数进行DCS逻辑组态并下装到电厂DCS系 统之后，进行不同速率下的变负荷试验，并根据试验结果调整所述前馈控制器的参数，W使 机组在负荷变动过程中满足运行要求。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前馈控制器包括瑜态前馈Bff郝动 态前馈Bffd; 其中，所述静态前馈Bfh用于保持不同负荷所需要的燃烧率，所述静态前馈Bfh为机组 稳态时负荷和燃料的对应关系f化)，记为Bffs=FF1 =f(N6); 所述动态前馈Bffd用于克服燃料环节的时间延迟，所述动态前馈Bffd为机组负荷指令、 压力指令及压力偏差的微分函数。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述动态前馈Bffd的表达式为；Bffd=