一种基于燃煤发电机组DCS系统的反向快速协调控制系统的制作方法

本发明涉及燃煤发电，具体说的是一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统。

背景技术：

1、要维持电网稳定，现有技术是靠一次调频来实现，但一次调频贡献的量相对有限，不能满足深度调频的需要，因此电网推出了深度的辅助调频系统，通过对各台调节性能较好的机组下达辅助调频的指令，达到快速稳定电网频率的目的，参与辅助调频的机组可从中获得收益，收益的高低主要取决于机组的综合性能k值。电网辅助调频的中标规则就是要求各台发电机组能快速适应电网负荷需求的变化，主要有三个指标组成，分别为调节速率k1、响应速率k2和调节精度k3,综合性能k值为k=0.5*k1+0.25*k1+0.25*k3，相同调节里程下，k值越高说明机组的协调控制性能越高，在辅助调频系统中的中标收益就越高，从而达到创收的效果。

2、按传统的协调控制提高机组k值的办法，目前主要有两种方法，一是上储能系统，二是上外挂辅助控制系统。储能系统效果最好，但投资大，而且一般都是采用合作的方式与投资方分享收益；外挂系统主要是科研单位在推广，但核心技术在他们的外置设备中，通过通讯的方式与机组协调控制，维护很麻烦，有问题时需要厂家到现场处理。

3、电网要求机组变负荷时响应要快、变负荷率和调节精度要高，传统的协调控制系统采用的是同方向的固定变负荷率去控制汽机主控和锅炉主控，传统调节系统的前馈控制量一般是采用负荷指令或者相关量，但没有考虑到主要参数的变化方向，经常出现反作用的效果，1）比如机组加负荷时，主汽压力偏高较多，汽机主控则增加负荷去消除压力偏差，锅炉主控还按固定的变负荷率去调节燃烧系统，这样压力偏差会滞后消除，负荷偏离指令越来越大，减负荷时情况相反。2）燃烧调节系统没有综合当前的机组主要参数的偏差大小及方向去修正调节参数，在辅助调频模式下无法快速消除压力偏差，综合k值达不到中标最低要求。因此需要一个智能综合前馈来协调燃烧调节系统来适应频繁的机组变负荷工况。

4、电网要求机组变负荷时响应要快、变负荷率和调节精度要高，且辅助调频的特性是负荷指令变化的方向和大小都非常频繁，传统的协调控制系统很难适应这种变化。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，其具有提高机组k值、投资少、维护量少、收益快的特点。

2、为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，保持燃煤发电机组dcs系统的控制逻辑结构不变，对控制的调节参数和调节对象设定值进行动态修正，实现反向调节控制逻辑，具体实现方式为：

3、主汽压力设定值分为机侧主汽压力设定值和炉侧主汽压力设定值，构建主汽压力偏差对应机侧、炉侧主汽压力设定值速率非线性函数，主汽压力偏差由机侧主汽压力设定值减去主汽压力得到，机侧主气压力设定值的速率和炉侧主气压力设定值的速率大小相反，机侧主汽压力设定值和炉侧主汽压力设定值依照实时变化的主汽压力偏差对应的设定值速率动态计算得出；

4、负荷指令分为机侧负荷指令和炉侧负荷指令，构建主汽压力偏差对应机侧、炉侧变负荷率构成的机侧、炉侧变负荷率输出非线性函数，主汽压力偏差对应的机侧、炉侧变负荷率的大小相反，机侧负荷指令和炉侧负荷指令依照机侧、炉侧变负荷率输出非线性函数发出相应指令；

5、一次风压和磨煤机筒压设定值采用炉侧变负荷指令输出的非线性函数；

6、汽机主控与锅炉主控的pid调节参数为与主汽压力偏差有关的函数，主汽压力偏差对应的汽机主控的pid调节参数和锅炉主控的pid调节参数大小相反。

7、本发明所述的pid调节参数包括积分时间ti和比例系数kp。

8、一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，其特征在于：还包括快速变负荷逻辑，具体实现方式为，构建与机组agc指令大小相关的机侧快速变负荷率函数，在机组agc指令发出n秒脉冲后恢复至机侧变负荷率输出非线性函数。

9、一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，还包括一次风压设定值增加变速率控制，具体实现方式为，一次风压设定值变速率为与炉侧主压力偏差相关的函数值，炉侧主压力偏差由炉侧主汽压力设定值减去主汽压力得到，加负荷时，随着炉侧主压力偏差的增大，一次风压设定值变速率增大，减负荷时，随着炉侧主压力偏差的增大，一次风压设定值变速率减小。

10、一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，还包括一次风智能前馈逻辑，具体过程为，构建加负荷时炉侧负荷偏差对应一次风压力的一次风压设定值前馈函数f(x)1，构建减负荷时炉侧负荷偏差对应一次风压力的一次风压设定值前馈函数f(x)2，构建加负荷时炉侧主压力偏差对应一次风压力的一次风压设定值前馈函数f(x)3、构建减负荷时炉侧主压力偏差对应一次风压力的一次风压设定值前馈函数f(x)4，一次风智能前馈f(x)由三种情况得出：

11、a、当减负荷或者加负荷时，机侧主汽压力高于机侧主汽压力设定值时，以f（x）1+f(x)3输出得到；

12、b、当加负荷或者减负荷时,机侧主汽压力低于机侧主汽压力设定值时，以f（x）2+f(x)4输出得到；

13、c、当变负荷末端时机侧负荷偏差绝对值低于小于3mw，并且机侧主压力偏差的绝对值大于0.3mpa，保持当前值不变输出得到。

14、本发明有益效果是：本系统采用灵活多变的变负荷率，不但兼顾主汽压力偏差大小和负荷指令变化长度，还要兼顾偏差的方向，当加负荷时，压力偏高则加大变负荷率，而在减负荷时，压力偏高则降低变负荷率，反之亦然。同时还要考虑到汽机主控和锅炉主控不能完全采用相同的速率进行调节，在压力偏差大时采用反向控制策略去协调控制，以达到机组控制参数稳定、减小偏差。最终达到机组负荷响应快，变负荷率和调节精度高，机组k值明显提升的目的，并且解决储能系统电池容量偏低的问题，可以延长储能系统储电池的寿命。

技术特征：

1.一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，其特征在于：保持燃煤发电机组dcs系统的控制逻辑结构不变，对控制的调节参数和调节对象设定值进行动态修正，实现反向调节控制逻辑，具体实现方式为：

2.如权利要求1所述的一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，其特征在于：所述的pid调节参数包括积分时间ti和比例系数kp。

3.如权利要求1所述的一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，其特征在于：还包括快速变负荷逻辑，具体实现方式为，构建与机组agc指令大小相关的机侧快速变负荷率函数，在机组agc指令发出n秒脉冲后恢复至机侧变负荷率输出非线性函数。

4.如权利要求1所述的一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，其特征在于：还包括一次风压设定值增加变速率控制，具体实现方式为，一次风压设定值变速率为与炉侧主压力偏差相关的函数值，炉侧主压力偏差由炉侧主汽压力设定值减去主汽压力得到，加负荷时，随着炉侧主压力偏差的增大，一次风压设定值变速率增大，减负荷时，随着炉侧主压力偏差的增大，一次风压设定值变速率减小。

5.如权利要求1所述的一种基于燃煤发电机组dcs系统的反向快速协调控制系统，其特征在于：还包括一次风智能前馈逻辑，具体过程为，构建加负荷时炉侧负荷偏差对应一次风压力的一次风压设定值前馈函数f(x)1，构建减负荷时炉侧负荷偏差对应一次风压力的一次风压设定值前馈函数f(x)2，构建加负荷时炉侧主压力偏差对应一次风压力的一次风压设定值前馈函数f(x)3、构建减负荷时炉侧主压力偏差对应一次风压力的一次风压设定值前馈函数f(x)4，一次风智能前馈f(x)由三种情况得出：

技术总结一种基于燃煤发电机组DCS系统的反向快速协调控制系统，保持燃煤发电机组DCS系统的控制逻辑结构不变，对控制的调节参数和调节对象设定值进行动态修正，实现反向调节控制逻辑，机侧主汽压力设定值和炉侧主汽压力设定值依照实时变化的主汽压力偏差动态计算得出，机侧负荷指令和炉侧负荷指令依照机侧、炉侧变负荷率输出非线性函数发出相应指令，一次风压和磨煤机筒压设定值采用炉侧变负荷指令输出非线性函数，汽机主控与锅炉主控的PID调节参数为与主汽压力偏差有关的函数，主汽压力偏差对应的汽机主控的PID调节参数和锅炉主控的PID调节参数大小相反。本系统具有提高机组K值、投资少、维护量少、收益快的特点。技术研发人员：宋锦红,姜烈伟,何贤德,贺小明,侯金彦,刘志凤,陈锐,骆明慧,彭福平,曹仕延,赵贺,钟少威受保护的技术使用者：广东粤电韶关发电厂有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13