[发明专利]基于三级控制串联的火电机组主汽压力控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于三级控制串联的火电机组主汽压力控制方法及系统，本发明基于三级控制串联的火电机组主汽压力控制方法包括设计三级控制器串联结构，所述三级控制器串联结构包括依次串联的多模型预测控制器、锅炉主控以及燃料主控；整定三级控制器串联结构中的锅炉主控、燃料主控的参数；设计多种工况下的模型预测控制器，将多个工况下的模型预测控制器的输出求和后再累加，以累加输出作为多模型预测控制器总体输出。本发明能够改善主汽压力控制响应速度，减小主汽压力动态偏差，以及提高自动发电控制稳定性，能够在变负荷时能够快速调整燃料量，从而提高主汽压响应速度、减小动态偏差。

技术领域

本发明属于火电机组热工控制技术领域，具体涉及一种基于三级控制串联的火电机组主汽压力控制方法及系统。

背景技术

火电机组主汽压力控制特性具有大时延、大惯性、非线性等控制难点，随着电力辅助服务——自动发电控制对火电机组负荷响应速率要求的提高，机组在快速变负荷过程中常规主汽压力控制方法响应速度慢，主汽压力动态偏差大，既影响机组本身的安全稳定运行，也限制了机组快速变负荷的潜力。

目前，常规的火电机组主汽压力控制由协调控制系统中锅炉主控、燃料主控配合完成(控制框图如附图1所示)。一般来说，协调控制系统锅炉主控采用前馈-反馈PID控制方式，其中PID的输入为主汽压力与其设定值的偏差；前馈输入为负荷指令，其输出由输入经一个分段线性插值函数计算得到；最终锅炉主控的总体输出等于PID输出与前馈输出之和，并作为燃料主控的设定值。燃料主控是一PID控制器，PID控制器的设定值为锅炉主控输出，过程量为计算燃料量，两者之差作为PID控制器的输入经PID运算后形成输出，并作为磨煤机容量风门指令(球式磨煤机)或给煤量指令(中速磨)。实际应用表明，由于PID控制对主汽压力大时滞、大时延控制特性的适用性不佳，以上常规火电机组主汽压力控制方法中主汽压力响应速度慢、动态偏差大的问题难以完全通过对常规火电机组主汽压力控制方法的控制参数进行优化调整加以解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于三级控制串联的火电机组主汽压力控制方法及系统，用于改善主汽压力控制响应速度，减小主汽压力动态偏差，以及提高自动发电控制稳定性，能够在变负荷时能够快速调整燃料量，从而提高主汽压响应速度、减小动态偏差。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于三级控制串联的火电机组主汽压力控制方法，包括：

1)设计三级控制器串联结构，所述三级控制器串联结构包括依次串联的多模型预测控制器、锅炉主控以及燃料主控；

2)整定三级控制器串联结构中的锅炉主控、燃料主控的参数；

3)设计多种工况下的模型预测控制器，将多个工况下的模型预测控制器的输出求和后再累加，以累加输出作为多模型预测控制器总体输出。

可选地，步骤1)中的多模型预测控制器的输入分别为主汽压力、主汽压力设定、负荷指令，输出为第一级控制器输出指令。

可选地，步骤1)中的锅炉主控为PID控制器，且多模型预测控制器输出的第一级控制器输出指令、主汽压力之差作为锅炉主控的输入，锅炉主控的输出为第二级控制器输出指令。

可选地，步骤1)中的燃料主控为PID控制器，且锅炉主控输出的第二级控制器输出指令、计算燃料量之差作为燃料主控的输入，燃料主控的输出为钢球磨的容量风门开度或中速磨的给煤量指令。

可选地，步骤3)包括：

3.1)构建多种工况下的被控对象模型，得到被控对象模型组；

3.2)根据确定的被控对象模型组，并利用商用模型预测控制器设计工具整定模型预测控制器，形成与被控对象模型组对应的模型预测控制器组{MPC₁，……，MPC_N}；