一種適用于agc工況的燃料量智能前饋控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力自動化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制器，該前饋控制器針對AGC快速變負(fù)荷的要求、機(jī)組蓄熱情況及鍋爐特性實現(xiàn)實時變化的較為精確的燃料量動態(tài)前饋，包括機(jī)組功率指令控制器、燃料量靜態(tài)前饋控制器、第一慣性環(huán)節(jié)、模擬量常數(shù)、模擬量變量、第二慣性環(huán)節(jié)、延時器、運放和加法器。機(jī)組功率指令控制器、燃料量靜態(tài)前饋控制器和第一慣性環(huán)節(jié)依次連接后接運放的反向輸入端，燃料量靜態(tài)前饋控制器的輸出端接運放的同向輸入端。模擬量變量和第二慣性環(huán)節(jié)依次連接后接延時器的第一輸入端，模擬量常數(shù)接延時器的第二輸入端，延時器的第三輸入端外接機(jī)組變負(fù)荷輸出端。延時器和運放接加法器的輸入端。
【專利說明】
一種適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電力自動化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于AGC工況的燃料量智能前 饋控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)規(guī)模越來越大，自動化水平越來越高，自動發(fā)電控制(AGC)已經(jīng)成為電網(wǎng) 穩(wěn)定運行的不可或缺部分。AGC功能的實現(xiàn)包括電網(wǎng)調(diào)度側(cè)由聯(lián)絡(luò)線偏差計算或操作員手 動設(shè)置，產(chǎn)生機(jī)組負(fù)荷指令，通過遠(yuǎn)動系統(tǒng)傳輸至機(jī)組側(cè)，機(jī)組側(cè)將該指令作為機(jī)組負(fù)荷指 令送至機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，協(xié)調(diào)動作鍋爐燃料量、風(fēng)量水量、汽機(jī)調(diào)門等，使機(jī)組負(fù)荷緊密 跟隨AGC指令并保持機(jī)組運行熱力參數(shù)穩(wěn)定。電網(wǎng)對電廠的變負(fù)荷能力，尤其是速度要求越 來越高，而作為電廠能量的產(chǎn)生部分一一鍋爐是一個帶有燃燒延遲傳熱慣性的相對較慢的 對象，與電網(wǎng)要求的快速響應(yīng)存在一定的矛盾。常規(guī)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)尤其是燃料量控制系 統(tǒng)往往難以滿足要求，經(jīng)常會造成燃料動作慢影響機(jī)組AGC變負(fù)荷速率或者動作過大機(jī)組 熱力參數(shù)超限，因此合理的燃料量控制策略非常具有現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制 器，該前饋控制器針對AGC快速變負(fù)荷的要求、機(jī)組蓄熱情況及鍋爐特性實現(xiàn)實時變化的較 為精確的燃料量動態(tài)前饋。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0005] -種適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制器，包括機(jī)組功率指令控制器、燃料量 靜態(tài)前饋控制器、第一慣性環(huán)節(jié)、模擬量常數(shù)、模擬量變量、第二慣性環(huán)節(jié)、延時器、運放和 加法器。機(jī)組功率指令控制器、燃料量靜態(tài)前饋控制器和第一慣性環(huán)節(jié)依次連接后接運放 的反向輸入端，燃料量靜態(tài)前饋控制器的輸出端接運放的同向輸入端。模擬量變量和第二 慣性環(huán)節(jié)依次連接后接延時器的第一輸入端，模擬量常數(shù)接延時器的第二輸入端，延時器 的第三輸入端外接機(jī)組變負(fù)荷輸出端。延時器和運放接加法器的輸入端。
[0006] -種適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制器的工作方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1確定被控對象模型
[0008] 采用階躍響應(yīng)法，對被控對象以一階慣性環(huán)節(jié)加純遲延結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型辨識。
[0009] 步驟2確定燃料-壓力傳遞函數(shù)
[0012] T = t3-t2_tl 式 3
[0013] 其中，Au為燃料量階躍幅度，Ay為主蒸汽壓力最終穩(wěn)態(tài)變化量，k為被控對象比 例系數(shù)，tl為燃料量階躍動作時間點，t2為主蒸汽壓力發(fā)生響應(yīng)時間點，t3為主蒸汽壓力響 應(yīng)達(dá)到0.632 Δ y的時間點，T為被控對象慣性時間常數(shù)，τ為純遲延時間常數(shù)，s為機(jī)組負(fù)荷， G為燃料量。
[0014] 步驟3參數(shù)設(shè)置
[0015] 將第一慣性環(huán)節(jié)的慣性時間設(shè)置為被控對象慣性時間常數(shù)Τ;將模擬量常數(shù)設(shè)置 為〇;將模擬量變量設(shè)置為r · 變負(fù)荷速率，τ由步驟2取得;將第二慣性環(huán)節(jié)的慣性時 間設(shè)置為l〇s。
[0016] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提出的適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制器針對 AGC快速變負(fù)荷的要求、機(jī)組蓄熱情況及鍋爐特性，實現(xiàn)了實時變化的較為精確的燃料量動 態(tài)前饋。
【附圖說明】
[0017] 圖1為現(xiàn)有的燃料量控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明中適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖3為燃料量階躍響模型示意圖。
[0020]其中，1-第一慣性環(huán)節(jié)，2-模擬量常數(shù)，3-模擬量變量，4-第二慣性環(huán)節(jié)，5-延時 器，6-運放，7-加法器，8-機(jī)組功率指令控制器，9-燃料量靜態(tài)前饋控制器，10-機(jī)組變負(fù)荷 輸出端。
【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)有的燃料量控制器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其燃料量指令由兩部分構(gòu)成：
[0022] 一、主蒸汽壓力PID控制器，使機(jī)組運行過程中主蒸汽壓力始終保持在主蒸汽壓力 設(shè)定值附近。
[0023]二、燃料量靜態(tài)前饋f(x)，代表著一定負(fù)荷指令需求一定的燃料量，其中f(x)為分 段函數(shù)，代表著穩(wěn)態(tài)工況下，功率指令與燃料量的一一對應(yīng)關(guān)系，可選取0%、25%、50%、 75%、100%負(fù)荷點對應(yīng)的燃料量作為參數(shù)對其進(jìn)行設(shè)置。
[0024]此控制策略在慢速變負(fù)荷過程，可以較好的滿足主蒸汽壓力及其他熱力參數(shù)的穩(wěn) 定，但在快速變負(fù)荷時，無法迅速的補(bǔ)充機(jī)組蓄熱，缺失的蓄熱要依靠 PID的反饋控制來補(bǔ) 償，很容易造成過調(diào)或欠調(diào)。
[0025] 針對上述技術(shù)問題，實施例設(shè)計了一種適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制器， 其結(jié)構(gòu)如圖2所示。實施例涉及的控制器，可以通過目前在火電機(jī)組中普遍采用的分散控制 系統(tǒng)(DCS)組態(tài)實現(xiàn)。圖2中虛線框內(nèi)的部分為燃料量智能前饋控制器部分，圖2中亦標(biāo)出了 控制器與傳統(tǒng)控制策略的接口方法。
[0026] 實施例的燃料量智能前饋控制器包括機(jī)組功率指令控制器8、燃料量靜態(tài)前饋控 制器9、第一慣性環(huán)節(jié)1、模擬量常數(shù)2、模擬量變量3、第二慣性環(huán)節(jié)4、延時器5、運放6和加法 器7。機(jī)組功率指令控制器8、燃料量靜態(tài)前饋控制器9和第一慣性環(huán)節(jié)1依次連接后接運放6 的反向輸入端，燃料量靜態(tài)前饋控制器9的輸出端接運放6的同向輸入端。模擬量變量3和第 二慣性環(huán)節(jié)4依次連接后接延時器5的第一輸入端，模擬量常數(shù)2接延時器5的第二輸入端， 延時器5的第三輸入端外接機(jī)組變負(fù)荷輸出端10。延時器5和運放6接加法器7的輸入端。
[0027]工作方法包括以下步驟：
[0028]步驟1確定被控對象模型
[0029] 采用階躍響應(yīng)法，對被控對象以一階慣性環(huán)節(jié)加純遲延結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型辨識。
[0030] 步驟2確定燃料-壓力傳遞函數(shù)
[0033] T = t3-t2_tl 式 3
[0034]其中，Au為燃料量階躍幅度，Ay為主蒸汽壓力最終穩(wěn)態(tài)變化量，k為被控對象比 例系數(shù)，tl為燃料量階躍動作時間點，t2為主蒸汽壓力發(fā)生響應(yīng)時間點，t3為主蒸汽壓力響 應(yīng)達(dá)到0.632 Δ y的時間點，T為被控對象慣性時間常數(shù)，τ為純遲延時間常數(shù)，s為機(jī)組負(fù)荷， G為燃料量。
[0035] 步驟3參數(shù)設(shè)置
[0036]將第一慣性環(huán)節(jié)1的慣性時間設(shè)置為被控對象慣性時間常數(shù)Τ;將模擬量常數(shù)2設(shè) 置為〇;將模擬量變量3設(shè)置為r · 1^為變負(fù)荷速率，τ由步驟2取得;將第二慣性環(huán)節(jié)4的慣 性時間設(shè)置為l〇s。
[0037]以上所述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而并非本發(fā)明可行實施的窮舉。對 于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而 易見的改動，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制器，包括機(jī)組功率指令控制器(8)和燃料 量靜態(tài)前饋控制器(9)，其特征在于其還包括第一慣性環(huán)節(jié)（1)、模擬量常數(shù)(2)、模擬量變 量(3)、第二慣性環(huán)節(jié)(4)、延時器巧）、運放(6)和加法器(7);所述機(jī)組功率指令控制器(8)、 燃料量靜態(tài)前饋控制器(9)和第一慣性環(huán)節(jié)（1)依次連接后接運放(6)的反向輸入端，所述 燃料量靜態(tài)前饋控制器(9)的輸出端接運放(6)的同向輸入端;所述模擬量變量(3)和第二 慣性環(huán)節(jié)(4)依次連接后接延時器巧）的第一輸入端，所述模擬量常數(shù)(2)接延時器(5)的第 二輸入端，所述延時器(5)的第Ξ輸入端外接機(jī)組變負(fù)荷輸出端（10)，所述延時器(5)和運 放(6)接加法器(7)的輸入端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于AGC工況的燃料量智能前饋控制器的工作方法，其 特征在于其包括W下步驟： 步驟1確定被控對象模型 采用階躍響應(yīng)法，對被控對象W-階慣性環(huán)節(jié)加純遲延結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型辨識； 步驟2確定燃料-壓力傳遞函數(shù)其中，A U為燃料量階躍幅度，Δ y為主蒸汽壓力最終穩(wěn)態(tài)變化量，k為被控對象比例系 數(shù)，tl為燃料量階躍動作時間點，t2為主蒸汽壓力發(fā)生響應(yīng)時間點，t3為主蒸汽壓力響應(yīng)達(dá) 到0.632 Ay的時間點，T為被控對象慣性時間常數(shù)，τ為純遲延時間常數(shù)，S為機(jī)組負(fù)荷，G為 燃料量； 步驟3參數(shù)設(shè)置 將第一慣性環(huán)節(jié)（1)的慣性時間設(shè)置為被控對象慣性時間常數(shù)Τ;將模擬量常數(shù)(2)設(shè) 置為0;將模擬量變量(3)設(shè)置為r · T，r為變負(fù)荷速率，τ由步驟2取得;將第二慣性環(huán)節(jié)(4) 的慣性時間設(shè)置為10s。
【文檔編號】G05B13/04GK106094531SQ201610583921
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月22日 公開號201610583921.4, CN 106094531 A, CN 106094531A, CN 201610583921, CN-A-106094531, CN106094531 A, CN106094531A, CN201610583921, CN201610583921.4
【發(fā)明人】張洪濤, 彭鋼, 劉永紅, 殷喆, 任素龍
【申請人】河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗所, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院