火电机组协调控制系统预测控制的仿真研究

 火电机组协调控制系统预测控制的仿真研究

罗颖

广东红海湾发电有限公司 516623

摘要：随着电网技术的不断发展，大量的火力发电机组也在进行相应的变化，火电机组需要有良好的负荷适应能力，能够存在较强的电荷变化情况，在运行的过程中也需要对机组的各项数据进行控制。火电机组想要能够运行就需要建立相应的控制系统，一般来说控制系统是由多个系统建立起来的，并且之间会有存在相应的联系，因此火电机组需要对控制方式进行相应的改善，只有火电机组在响应电网负荷要求时，有效的分配工作才能够保证火电机组运行的安全。火电机组的控制系统能够有效的了解当前火电机组的运行情况，为了取得良好的控制品质，就需要对大型火电机组进行优化和完善。

关键词：协调控制系统；先进控制技术；火力发电机组

前言

随着电力工业的发展，高参数、大容量的火电机组已经成为了电网的主力机组，这些机组的安全可靠运行，不仅会直接决定电能的产量和质量，同时也会决定整个电能生产过程的能源消耗，因此需要保证火电机组的协调运行，从而让火电机组适应电网调峰的要求。火电机组需要解决运行过程中的能源消耗问题，在预习的过程中尽量的减少没资源的使用，从而提高电力企业的经济效益。火电机组主要是由锅炉和汽轮发电机组成，在运行的过程中，火电机组需要利用计算机来对各个系统进行控制，解决火电机组过程中出现的关键技术问题，从而为火电机组的运行打下基础。

一、协调控制系统的概述

现代电厂是复杂的流程工业系统，有很多控制回路和子系统构成协调，控制系统是整个控制系统的最上层，能够有效的处理各项流程。协调控制系统能够利用数学来建立相应的控制模型，并且在系统过程中提出了算法控制矩阵控制，预测控制等等控制算法作为一种先进的控制策略，协调控制系统已经在很多行业中都运用起来，并且引起了社会的广泛关注。协调控制系统需要建立相应的预测模型，能够对控制量进行优化，从而预测值和真实值存在一定的偏差，需要更多的体现在协调控制过程中。

二、协调控制系统的目标和要求

（一）目标

火电机组的协调控制系统需要根据负荷的要求和压力情况来对整个机组进行调节，同时也需要发出负荷体向两者共同适应，在负荷变化的情况之下，对于协调控制系统进行参数优化。火电机组在采用协调控制系统的过程中，需要有效地保障整个机组运行的可靠性，通过建立仿真控制系统的方式来发射配发数量，从而能够对整个过渡时间进行检测，进行优化鉴定之后就能够建立相应的加权参数。

（二）要求

火电机组协调控制系统的要求需要满足以下情况：第一，需要能够让机组尽快的适应负荷要求的变化，这对于整个机组前后的气压都需要进行有效的控制，将整个气压控制在可控范围之内；其次，协调控制系统需要满足整体性的要求，这样才能够有效的控制运行过程中的回路；最后协调控制系统还需要将汽机调节指令进行相应的减少，能够避免汽机出现超速的情况，系统一旦出现很大的阻力，就需要在提升功力的过程中保证整个机组的运行稳定性，同时还需要消除干扰，不应该过分地强调震荡，在优化协调控制系统的过程中，将参数结合解，对整个协调控制系统进行仿真检验。

三、火电机组协调控制系统的模型

（一）流通性模型

火电机组的协调控制系统需要对气体的流量进行控制，大多数水资源在燃烧之后就会形成水蒸气，蒸汽，需要运输到火电机组之中，这样子才能够有效的推动协调控制系统的运行，整个火电机组在运行的过程中势必会出现蒸汽的输出，生气在输出的过程中需要做好流通环节，避免蒸汽输出运行过程中有可能会因为管道连接不顺畅而出现蓄热情况，蒸汽没有办法有效的传到空气之中，就会导致整个机子出现过热的情况，在连接管道的过程中，也需要对整个管道的情况进行相应的了解。火电机组的流通性模型需要满足以下的公式要求，其中与管道的耐热性质和节流阀性质需要进行相应的调节。

（二）电功率模型

大型火力发电机组的电功率决定于过热蒸汽流量和乘积，并且会由汽轮机调节阀和压力所决定，汽轮发电机的电功率大部分都是由压缸产生的，因此这部分功率需要进行相应的计算，从缸口输送相应的蒸汽，蒸汽的温度，需要控制在545度的530度之间，再将压力进行相应的凝结。这样子能够方便蒸汽进行运输，蒸汽流量和产生功率的变化影响会影响到蒸汽流量的变化，这个滞后包括存滞后和惯性滞后，滞后性一旦达到15秒左右就会导致火力发电机组出现影响，因此电功率模型也需要进行相应的创建，做好电功率模型的建立机制。

（三）整体数字模型

大型火力发电机组都是由数字模型来构建的，很多系统想要组合起来，就是要通过数据模型来处理，选取电功率压力，将输出功率和压力作为火力发电机组的整个数据模型，从而能够有效的对火力发电机组进行控制。大多数火力发电机组在运行的过程中都会形成一种线性关系，如果运行不正确，这种线性关系就会呈现出偏差，协调控制对象的飞线形态明显的表现在电功率和压力之间的关系上，两者压力的不协调有可能会导致。协调控制系统出现一定的困难，导致对象的动态时间很难随着负荷的变化而变化，因此协调控制是一个非线性的并且不确定的复杂对象，在整体运行的过程中需要建立起数字模型，通过数字模型来对协调控制系统进行了解，这样子才能够有效的探寻火力发电机组的整体运行状况。

四、大型火力发电机组先进控制的协调控制方法

（一）给水控制系统

大型火力机组需要做好给水控制系统基础给水控制系统通常采用常规的控制系统，所需要配备电动泵，正常运行时需要保证两用一备，这样能够保证整个运行系统出现调节参数不合理的情况。很多发电机组在运行的过程中会出现水资源匮乏的问题，这都是由于调节器参数不合理的情况，这个时候就需要对水流量进行相应的调节，通过内回路和调节回路来对水流量的参数进行优化。除此之外，还需要对整个火力发电机组进行整体的优化，将蒸汽温度进行系统优化，一旦出现负荷变化，就能够对整个火力发电机组进行响应，给水控制系统，能够有效的保障火力发电机组的运行过程。

（二）机炉协调控制方法

协调控制系统是在不断的检测火力发电机组的动态情况的，需要基于控制系统来对机炉进行协调控制，通过对控制对象的特性分析，来提出一种便于实施的控制方法，因此，机炉协调控制方法能够有效地让火力发电机组在变化的过程中充分利用锅炉当前的能量，加快负荷的反应速度，又能够保证基础安全稳定的运行，更有效的避免机组出现扰动和晃动的情况，更好的控制整个机组的运行情况。火力发电机组是需要做好锅炉协调控制系统的电功率和蒸汽流量之间的传递参数，则直接代表了机组的动态特性，除此之外，还需要利用协调控制的特点来对整个控制回路进行相应的解释，从而给稳定的工作点提供稳态的参数。

（三）智能切换控制方法

当火力发电机组的负荷超过范围之后，协调控制对象都会呈现出非线性的特性，且对象模型参数会发生较大的变化，针对这种情况，如果只是设计单一的控制，越运行的过程中会十分困难，需要建立智能切换控制的思想，来对控制的对象建立多个模型，从而能够对整个控制系统进行相应的动态了解。火力发电机组在运行的过程中会呈现出非线性的运行模式，机组运行的条件需要选取滑压运行方式，机组当前的负荷也需要在300mw范围之内，在整个运行的过程中需要较好的反映出需要控制的最大负荷范围对象的变换规律，这样子才能够对整个机组运行的情况进行相应的了解，一旦面对或者出现突发的事件，就需要对整个机炉协调控制对象进行新模型的建立，通过切换智能控制方案的方式来避免出现更大的麻烦。智能监测控制方法集中包含了很多控制实施的方案，再简单的设计是在切换之前计算出控制器输出的差值，从而根据差值的大小来选取一个合理的阐述将控制的过程进行简单化，有效的对整个控制情况进行计算。

（四）参数的自校正控制方法

大多数智能切换控制方法在运行的过程中会出现数据变化的情况，当大型火力发电机组的负荷情况发生变化时，就需要迅速的查一下控制器的参数。大型火力发电机组，在运行的过程中很有可能会被燃料燃烧出现变化的情况，一旦控制的对象产生乘数性质的变化作依赖，线性控制就需要有所改变，只有在整定工况附近才能够确保得到相应的品质。为了进一步消除负荷变化以外的对象产生的动态变化情况，就需要提高控制系统的参数矫正方法，考虑到机组在运行过程中可能会出现的各种问题，对机组的运行情况进行相应的了解。为了提高控制系统的准确性，可以采用参数自矫正的控制方法来对机组负荷进行矫正，充分利用数字模型所得到的动态变化情况从而与传统方法进行结合来改善协调控制方法中难以解决的问题，可以将控制器和模糊自矫正机构共同组成协调控制的方式，有效的推动整个火力发电机组的运行情况。

五、结语

综上所述，随着电厂实际运行要求的不断提升，火电机组协调控制系统就需要结合变量来进行非线性的设计，由于设计思想的不同协调控制系统的结构应该多种多样，各种系统的参数指定都需要依靠经验来进行获得，因此需要研究一款适用于协调控制系统的方法和软件，在整个运行的过程中，都需要对协调控制系统的整定方法进行相应的修改。大型火电机组需要意识到协调控制系统对于机组运行的重要意义，通过计算机和数字模型所建立起来的协调控制系统，能够有效地运用在电厂的运行过程中，并且能够对整个火力发电机组的运行提供相应的保障，对各种信号进行相应的收集，经过多次的实验，能够得出仿真控制系统，从而有效的对整个机组进行协调控制，保障整个机组的参数运行可靠。

参考文献：

[1]李聚雪.数字化电厂电气控制技术与应用探讨[J].时代汽车,2021(23):24-25.

[2]冯旭刚,张泽辰,刘圣晶,章家岩.基于IGPC的火力发电机组主汽温预测控制策略[J].中国电机工程学报,2022,42(09).210725.

[3]李鑫,马林,刘凯,马越超.火力发电机组协调控制技术研究[J].自动化应用, 2020.07.035.

[4]王玉国,田宇,杨慎敏,贾彦龙.先进控制策略在深度调峰发电机组中的应用[J].自动化应用, 2020.06.037.

[5]张征.火力发电机组锅炉控制技术的新进展[J].科技与企业, 2015.16.212.

[6]罗毅,祝伟,王国兴.超临界火力发电机组热工控制技术及其应用[J].电力设备,2006(04):15-19.

[7]田涛, 先进控制策略在大型火电机组DCS中的应用及控制软件包的开发. 北京市,华北电力大学,2004-01-01.

[8]邓旭东.分散控制系统的电气控制技术的研究和开发[J].湖北电力,2001(05):21-22.DOI:10.19308/j.hep.2001.05.008.