基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法及系统，包括：如果AGC指令与ULD指令差的绝对值满足设定的条件，则切换至可变斜坡加速前馈指令进行控制；通过所述可变斜坡加速前馈指令，当AGC指令连续上下阶跃变化时，锅炉控制量指令能够比汽轮机调门指令提前完成调节过程，并且上下幅度不会超出AGC指令所对应的锅炉控制量的变化量。本发明专利技术通过加快锅炉的变化速率，而不是增加锅炉指令的变化幅度来解决在AGC指令在某一个负荷点附近小幅度上下变化时造成的主要参数变化剧烈的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法及系统
本专利技术涉及火电机组协调控制
，尤其涉及一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着光伏和风电等新能源发电在电网中所占比重的不断增大，使得火电机组调峰调频的任务越来越艰巨，对火电机组协调控制能力要求也越来越高，尤其是AGC调频模式(ACE)的投入，使得AGC指令发生根本性的改变，多频次小幅的正向、反向来回调节，使得采用经典控制方案的本身蓄热能力不足的超临界直流机组调节性能受制于直流锅炉燃烧滞后等因素的影响，主要参数如主蒸汽压力、温度、燃料量、给水等大幅度上下波动，甚至发散失去控制，使机组无法稳定运行，被迫退出AGC。经典控制方案如图1所示，超临界机组的控制方案是典型的比率控制，AGC指令经过速率限制块(RATE1)后生成ULD指令，其中RATE1设置值为机组变负荷速率(一般要求为1.5％)，将ULD指令作为静态前馈加上主蒸汽压力调节器(PID1)生成锅炉主控指令(B1)，再分别加上动态微分前馈(C1、C2、C3)经过线性变换(函数块FX1，FX2，FX3，具体函数可有锅炉热力计算书查得)生成最终的风量、燃料量、给水流量控制指令来控制锅炉的燃烧提供需要的蒸汽量，功率控制器加上ULD静态前馈指令生成汽轮机调门控制指令来精确控制负荷。在变负荷过程中，PID1的调节参数自动变弱，输出指令变化非常小，所以，锅炉侧燃料量的指令主要是有ULD静态前馈和由ULD微分(F1)生成的动态前馈(C2)来组成的(如图1中的指令线名称，也就是说燃料量指令E2＝B1+C2，B1＝A1+D1，所以E2＝A1+D1+C2，A1为ULD指令，D1为PID1输出，C2为动态微分前馈，由于在变负荷调节过程中PID1的输出变化很小，在以后的分析中可以忽略PID1，所以E2＝ULD+C2)；给水和风量指令与燃料量指令相同(用ULD减去ULD的一阶惯性环节(LAG)作为实际微分指令，K1-K3为微分增益，LIM1-LIM3为微分上下限)。由于汽轮机响应快速和锅炉响应延迟明显的特点，传统方案都采用动态微分前馈来补偿锅炉的延迟。传统AGC指令模式下，一般有人工设定点或者计划曲线生成AGC控制点，一般一个阶跃指令在10％以上，稳定阶段时间较长，如图2所示，图2中，AGC代表AGC指令，ULD代表ULD指令，DMD代表燃料量指令(E2)，C2代表燃料量动态微分前馈；Ⅰ为指令上升段，Ⅱ为指令稳定段，Ⅲ为指令下降段，Ⅳ为指令稳定段。图2为AGC传统模式下一个典型的调节过程，以1000MW机组为例，一次阶跃幅度为100MW(10％)，变负荷速率为15MW/min，AGC指令阶跃上升100MW，以燃料量指令(E2)举例说明(风量和给水类似)，为了方便展示大小关系，燃料量指令的数值也用线性变化前的MW表示(保证负荷指令的百分比和燃料量的百分比在图上大小一致)，Ⅰ阶段，AGC阶跃上升，ULD按照设定的变负荷速率斜坡上升，在上升过程中动态微分C2输出为60MW(6％)，最终生成的燃料量指令为ULD(静态前馈)和C2(动态前馈)叠加生成的DMD曲线(在分析中忽略PID1，DMD曲线对应图1中的E2指令)，在ULD到达AGC负荷点后进入稳定期，C2输出开始变小，最终变为零，燃料量指令与ULD相等，变负荷过程结束。阴影区为实际燃料量指令比理论需要燃料量指令超调的部分，增加超调量的目的是为了抵消锅炉对于燃料量的滞后，(滞后是由于制粉系统的滞后，和锅炉燃烧放热吸热的滞后造成的，属于锅炉本身的特性，一般有3到5分钟的滞后时间)超调量由C2生成，一般为6％-8％。在传统模式下，这种控制方案能够很好的抵消锅炉滞后带来的压力反应滞后，能够控制负荷变差和压力偏差在规定的范围内，满足机组安全稳定运行的要求。但是，当AGC改为调频模式(ACE)时，所发出的阶跃幅度将发生很大的改变，为了精确控制电网频率，阶跃幅值变为20MW(2％)，并且为连续的上下变化的方波，或者连续两个上升方波在接着一个下降方波，并且几乎没有稳定时间，一直在变化中，ULD指令变为连续的上下三角波，如图3所示；此时燃料量指令由于微分动态前馈C2的作用只与变负荷速率有关系，所以会在短时间内上下大幅度波动，如图4所示。C2的最大输出基本不变还是60MW(6％)，而一次阶跃量只有20MW(2％)，所以燃料量指令中动态前馈的幅度远大于本次指令变化的幅度，由于指令是连续上下变化，而不是同方向变化，所以燃料量微分动态前馈的上下变化达到了12％,加上静态前馈的上下变化量4％，这就造成了燃料量的剧烈波动，给水和风量变化与燃料量相似，这样就造成了锅炉的主要参数主蒸汽压力和主蒸汽温度来回剧烈变化，控制偏差远超规定值，甚至发生参数发散退出自动的情况。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法及系统，设计可变斜坡速率前馈系统来替代原来的静态前馈加动态前馈的方案，汽轮机调门的变化速率和AGC的变化速率保持一致，通过加快锅炉的变化速率，而不是增加锅炉指令的变化幅度来解决上述在AGC指令在某一个负荷点附近小幅度上下变化时造成的主要参数变化剧烈的问题。在一些实施方式中，采用如下技术方案：一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法，包括：如果AGC指令与ULD指令差的绝对值满足设定的条件，则切换至可变斜坡加速前馈指令进行控制；通过所述可变斜坡加速前馈指令，当AGC指令连续上下阶跃变化时，锅炉控制量指令能够比汽轮机调门指令提前完成调节过程，并且上下幅度不会超出AGC指令所对应的锅炉控制量的变化量。作为进一步地方案，判断AGC指令与ULD指令差的绝对值是否满足设定的条件，具体过程包括：AGC指令与ULD指令差的绝对值分别与设定值B、C和D进行比较，如果所述绝对值大于D且小于B，则满足RS触发器至位条件，触发器输出至1，控制逻辑切换至可变斜坡加速前馈指令进行控制；如果所述绝对值大于C，则满足RS触发器复位条件，触发器输出至0，并保持设定时间，控制逻辑切换至原有方案控制。作为进一步地方案，RS触发器的输出作为第一T切换块的开关量输入，ULD指令和可变斜坡加速前馈指令分别作为第一T切换块的模拟量输入，第一T切换块的输出作为锅炉主控指令；同时，RS触发器的输出作为第二T切换块的开关量输入，ULD指令减去ULD的一阶惯性环节(LAG)后的实际微分指令和零信号分别作为第二T切换块的模拟量输入，第二T切换块的输出作为实际微分指令。作为进一步地方案，所述可变斜坡加速前馈指令由AGC指令经过加速速率块RATE2，再经过一个可变上下限函数限幅生成。作为进一步地方案，上限函数和下限函数随时间可变，由ULD指令分别加和减设定限幅值A生成。作为进一步地方案，AGC指令经过速率限制块RATE1后生成ULD指令，加速速率块RATE2的加速速率值为设定倍数的速率限制块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法，其特征在于，包括：/n如果AGC指令与ULD指令差的绝对值满足设定的条件，则切换至可变斜坡加速前馈指令进行控制；/n通过所述可变斜坡加速前馈指令，当AGC指令连续上下阶跃变化时，锅炉控制量指令能够比汽轮机调门指令提前完成调节过程，并且上下幅度不会超出AGC指令所对应的锅炉控制量的变化量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法，其特征在于，包括：
如果AGC指令与ULD指令差的绝对值满足设定的条件，则切换至可变斜坡加速前馈指令进行控制；
通过所述可变斜坡加速前馈指令，当AGC指令连续上下阶跃变化时，锅炉控制量指令能够比汽轮机调门指令提前完成调节过程，并且上下幅度不会超出AGC指令所对应的锅炉控制量的变化量。


2.如权利要求1所述的一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法，其特征在于，判断AGC指令与ULD指令差的绝对值是否满足设定的条件，具体过程包括：
AGC指令与ULD指令差的绝对值分别与设定值B、C和D进行比较，如果所述绝对值大于D且小于B，则满足RS触发器至位条件，触发器输出至1，控制逻辑切换至可变斜坡加速前馈指令进行控制；
如果所述绝对值大于C，则满足RS触发器复位条件，触发器输出至0，并保持设定时间，控制逻辑切换至原有方案控制。


3.如权利要求2所述的一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法，其特征在于，RS触发器的输出作为第一T切换块的开关量输入，ULD指令和可变斜坡加速前馈指令分别作为第一T切换块的模拟量输入，第一T切换块的输出作为锅炉主控指令；同时，RS触发器的输出作为第二T切换块的开关量输入，ULD指令减去ULD的一阶惯性环节LAG后的实际微分指令和零信号分别作为第二T切换块的模拟量输入，第二T切换块的输出作为实际微分指令。


4.如权利要求1所述的一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法，其特征在于，所述可变斜坡加速前馈指令由AGC指令经过加速速率块RATE2，再经过一个可变上下限函数限幅生成。


5.如权利要求4所述的一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法，其特征在于，上限函数和下限函数随时间可变，由ULD指令分别加和减设定限幅值A生成。


6.如权利要求4所述的一种基于可变斜坡速率前馈控制的AGC指令协调控制方法，其特征在于，AGC指令经过速率限制块RATE1后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，王国成，于明双，李风奎，李华东，李昌卫，仵华南，韩庆华，邱涛，
申请(专利权)人：山东中实易通集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37