超超临界机组协调控制系统的数据建模方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统技术领域，特别是设及一种超超临界机组协调控制系统的数 据建模方法和系统。
【背景技术】
[0002] 直流式超超临界机组的发电方式相比于传统的火电机组，具有更高效、能耗更低、 更加环保等特点，较符合现代化企业要求，而同时超超临界机组的复杂性和控制品质的高 标准，对控制方式提出了更高的要求，采用传统的控制方法难W实现，通常需要通过过程优 化技术和先进控制技术来实现。目前过程优化技术和先进控制是W过程对象准确有效的数 学模型为基础，因此采用过程模型辨识方法，建立协调控制系统准确有效的数学模型是十 分必要的。
[0003] 协调控制系统用于完成机组的负荷控制，在保证机组安全的前提下尽快响应调度 的负荷变化要求，并使机组经济和稳定地运行。目前被普遍认可的协调控制系统主要有两 种：W锅炉跟随为基础的协调控制系统和W汽机跟随为基础的协调控制系统。W锅炉跟随 为基础的协调控制系统采用锅炉跟随汽机的协调方式，机组的负荷响应速度快、负荷控制 精度较高，但机前压力波动幅度较大。W汽机跟随为基础的协调控制系统采用汽机跟锅炉 的协调方式，机前压力波动较小，有利于机组的稳定运行，但机组的负荷控制精度较低。
[0004] 传统的针对W锅炉跟随为基础的协调控制系统进行过程模型辨识，或者针对W汽 机跟随为基础的协调控制系统进行过程模型辨识，一般情况下都具有单向协调的问题，无 法同时满足机组负荷协调控制的快速性和平稳性。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种同时满足机组负荷协调控制的快速性和 平稳性的超超临界机组协调控制系统的数据建模方法和系统。
[0006] -种超超临界机组协调控制系统的数据建模方法，包括如下步骤：
[0007] 获取协调控制系统的控制方案，并根据所述控制方案确定激励信号的加入位置；
[0008] 根据超超临界机组的运行特性对所述超超临界机组的运行过程进行工况划分，获 取各工况下的超超级临界机组的输入变量、输出变量和扰动变量的变化范围，其中，所述输 入变量包括给定负荷、给煤量和给水量，所述输出变量包括机组功率、溫度和压力，所述扰 动变量包括风量和煤质波动；
[0009] 根据所述激励信号的加入位置、各工况下所述输入变量的变化范围和所述输出变 量的变化范围，对所述输入变量的设定值施加所述激励信号并采集各工况的过程输入数据 和过程输出数据；
[0010] 根据各工况的所述过程输入数据和所述过程输出数据，利用闭环子空间辨识算法 获取各工况的对应所述输入变量与所述输出变量的过程变量模型；
[0011] 根据各工况的所述扰动变量的变化范围和所述过程输出数据，利用最小二乘法获 取各工况的对应所述扰动变量与所述输出变量的扰动模型；
[0012] 选取所述过程变量模型和所述扰动模型作为所述协调控制系统的控制模型。
[0013] 一种超超临界机组协调控制系统的数据建模系统，包括：
[0014] 信号位置确定模块，用于获取协调控制系统的控制方案，并根据所述控制方案确 定激励信号的加入位置；
[0015] 变量特性获取模块，用于根据超超临界机组的运行特性对所述超超临界机组的运 行过程进行工况划分，获取各工况下的超超级临界机组的输入变量、输出变量和扰动变量 的变化范围，其中，所述输入变量包括给定负荷、给煤量和给水量，所述输出变量包括机组 功率、溫度和压力，所述扰动变量包括风量和煤质波动；
[0016] 过程数据采集模块，用于根据所述激励信号的加入位置、各工况下所述输入变量 的变化范围和所述输出变量的变化范围，对所述输入变量的设定值施加所述激励信号并采 集各工况的过程输入数据和过程输出数据；
[0017] 第一模型生成模块，用于根据各工况的所述过程输入数据和所述过程输出数据， 利用闭环子空间辨识算法获取各工况的对应所述输入变量与所述输出变量的过程变量模 型；
[0018] 第二模型生成模块，用于根据各工况的所述扰动变量的变化范围和所述输出变 量，利用最小二乘法获取各工况的对应所述扰动变量与所述输出变量的扰动模型；
[0019] 控制模型选取模块，用于选取所述过程变量模型和所述扰动模型作为所述协调控 制系统的控制模型。
[0020] 上述超超临界机组协调控制系统的数据建模方法和系统，针对输入变量和输出变 量，根据确定的加入位置和获取的输入变量、输出变量和扰动变量的变化范围，对输入变量 的设定值施加激励信号并采集过程输入数据和过程输出数据，然后根据过程输入数据和过 程输出数据并利用闭环子空间辨识方法建立过程变量模型；针对扰动变量和输出变量，根 据扰动变量的变化范围和输出变量并利用传统的最小二乘法建立扰动模型，因此选取的包 括过程变量模型和扰动模型的控制模型结合了闭环子空间辨识方法和最小二乘法，能够实 现多个变量的综合控制，适用于运行状态下的超超临界机组的协调控制系统，可W同时满 足机组负荷协调控制的快速性和平稳性。
【附图说明】
[0021] 图1为一实施例中超超临界机组协调控制系统的数据建模方法的流程图；
[0022] 图2为超超临界机组的部分结构示意图；
[0023] 图3为协调控制系统的输入变量、输出变量和扰动变量关系示意图；
[0024] 图4为另一实施例中超超临界机组协调控制系统的数据建模方法的流程图；
[00巧]图5为一实施例中根据激励信号的加入位置、各工况下输入变量的变化范围和输 出变量的变化范围，对输入变量的设定值施加激励信号并采集各工况的过程输入数据和过 程输出数据的具体流程图；
[0026] 图6为闭环子空间系统的结构示意图；
[0027] 图7为一应用例中超超临界机组协调控制系统的模型图；
[0028] 图8为一实施例中超超临界机组协调控制系统的数据建模系统的模块图；
[0029] 图9为另一实施例中超超临界机组协调控制系统的数据建模系统的模块图；
[0030]图10为一实施例中过程数据采集模块的具体单元图；
[0031] 图11为一实施例中第一模型生成模块的具体单元图。
【具体实施方式】
[0032]参考图1，本发明一实施例中的超超临界机组协调控制系统的数据建模方法，包括 如下步骤。
[003引S110:获取协调控制系统的控制方案，并根据控制方案确定激励信号的加入位置。
[0034]协调控制系统的控制方案包括W锅炉跟随为主的控制方案和W汽机跟随为主的 控制方案等。本实施例中，具体可W通过确定协调控制系统的多变量约束控制器的结构、形 式W及通讯方式，确定控制方案。
[0035]S130:根据超超临界机组的运行特性对超超临界机组的运行过程进行工况划分， 获取各工况下的超超级临界机组的输入变量、输出变量和扰动变量的变化范围。
[0036]参考图2和图3,其中，输入变量包括给定负荷、给煤量和给水量，输出变量包括机 组功率、溫度和压力，扰动变量包括风量和煤质波动。
[0037]工况划分可W是根据预设值和机组负荷对超超临界机组的运行过程进行工况划 分，例如，本实施例中，具体是根据满载负荷的10%作为级差对负荷进行等级划分，得到多 个负荷范围对应的工况。可W理解，在其他实施例中，也可W是采用其他方式进行工况划 分。
[0038] S150 :根据激励信号的加入位置、各工况下输入变量的变化范围和输出变量的变 化范围，对输入变量的设定值施加激励信号并采集各工况的过程输入数据和过程输出数 据。
[0039] 过程输入数据、过程输出数据分别对应指对输入变量的设定值施加激励信号产生 的输入变量对应的过程数据、输出变量对应的过程数据。在输入变量施加激励信号，即为完 成对输入变量进行过程对象的测试，从而采集闭环子空间辨识所需要的过程数据。
[0040] S170 :根据各工况的过程输入数据和过程输出数据，利用闭环子空间辨识算法获 取各工况的对应输入变量与输出变量的过程变量模型。
[0041] 根据过程输入数据和过程输出数据，利用闭环子空间辨识算法得到的过程变量模 型，可W体现输入变量与输出变量之间的关系。
[0042] S190 :根据各工况的扰动变量的变化范围和输出变量，利用最小二乘法获取各工 况的对应扰动变量与输出变量的扰动模型。
[0043] 根据扰动变量的变化范围和输出变量，利用最小二乘法得到的扰动模型，可W体 现扰动变量与输出变量之间的关系。
[0044]S210:选取过程变量模型和扰动模型作为协调控制系统的控制模型。
[0045]上述超超临界机组协调控制系统的数据建模方法，针对输入变量和输出变量，根 据确定的加入位置和获取的输入变量、输出变量和扰动变量的变化范围，对输入变量的设 定值施加激励信号并采集过程输入数据和过程输出数据，然后根据过程输入数