[发明专利]一种火电机组的功率调节方法、装置和系统

说明书

本发明公开了一种火电机组的功率调节方法、装置和系统，属于热能动力工程和自动控制技术领域，该方法包括如下步骤：基于被控对象多区间动态特性模型，获得各区间所对应的子内模控制器的内部模型；根据所述内部模型，设计对应的子内模控制器；在各所述子内模控制器之间进行切换，获得相应所述子内模控制器的控制量输出值；利用所述控制量输出值对被控对象进行功率调节。本发明基于多模型内模控制方法改进了功率调节方案，在设定值跟踪以及系统鲁棒性方面均优于传统功率调节方法。

技术领域

本发明涉及一种火电机组的功率调节方法、装置和系统，属于热能动力工程和自动控制技术领域。

背景技术

典型火电机组汽轮机的功率调节系统如附图1所示。从图中可以看出，被控对象的输入为控制器综合阀位指令，指令经过执行机构G_Z使实际阀门开度达到μ，该实际综合阀位受到阀前主蒸汽压力P_T的修正使汽轮机进汽量达到Q，该蒸汽流量经过汽轮机产生机械功率P_m，机械功带动发电机产生发电功率P_E，G_T为汽轮机的动态特性模型，G_E为发电机动态特性模型。

综合阀位指令的计算基于前馈+反馈控制结构，反馈控制采用基本PID调节器，实际整定参数仅仅包含PI调节，功率设定值Pr(来自人工设定或者AGC目标负荷值)与一次调频功率增量△Pr之和组成控制器最终功率设定值，前馈部分采用简单的比例调节Kf，前馈输入即为最终功率设定，PID反馈调节的输入量为最终设定值与实际功率反馈值的偏差，通过该闭环可保证最终功率调节无稳态偏差。

传统的功率调节控制系统，存在以下问题：

从图1中可以看出被控对象的非线性问题主要由综合阀位的非线性以及主蒸汽压力变化引起的，导致综合阀门实际开度到进入汽轮机的蒸汽流量的增益系数不固定，另外由于前馈部分的存在导致闭环反馈PID参数的整定一般较弱，造成传统控制方式抗扰动能力较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种火电机组的功率调节方法、装置和系统，提高了功率控制系统的调节性能与鲁棒性，以及增强了功率调节过程中抗扰动能力。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种火电机组的功率调节方法，包括如下步骤：

基于被控对象多区间动态特性模型，获得各区间所对应的子内模控制器的内部模型；

根据所述内部模型，设计对应的子内模控制器；

在各所述子内模控制器之间进行切换，获得相应所述子内模控制器的控制量输出值；

利用所述控制量输出值对被控对象进行功率调节。

进一步的，基于被控对象多区间动态特性模型，获得各区间所对应的子内模控制器的内部模型的方法包括如下步骤：

确定综合阀位值和实发功率之间的拟合多点函数；

根据所述拟合多点函数确定各综合阀位区间；

计算各所述综合阀位区间对应的子内模控制器的内部模型参数。

进一步的，所述拟合多点函数的建立方法包括如下步骤：

将机组设定为定压运行方式，并将机组实发功率调节到40％额定负荷；

记录40％额定负荷所对应的综合阀位值为最小阀位值；

按照5％额定负荷增量进行综合阀位值变化，直至100％额定负荷，并记录每一次阀位值变化所对应机组稳定时的实发功率值；

将各综合阀位值与对应的实发功率值进行拟合获得拟合多点函数。