热工自动化综述华北电力大学
一种大迟延系统的控制方法
一种大迟延系统的控制方法马平;李奕杰【摘要】大迟延系统在工业生产过程中比较常见但又难以控制,并且大部分工业生产过程都具有非线性的特征,被控对象的传递函数随负荷的变化而变化.在利用传统串级PID对实际系统进行控制的时候,很难得到理想的控制效果,难以保证控制品质,因此针对此问题提出基于物理机理的PID控制方法.该方法的控制策略主要是基于被控对象和控制过程的物理机理,使其可以不需要经过复杂的计算和补偿环节,取消了串级控制回路,从而使系统结构更加简单有效,控制性能得到较大改善,可适应大范围负荷变化的需要.由于火电厂主汽温为典型的大惯性、大迟延、非线性系统,被控对象的传递函数随负荷的变化而改变,所以选取主汽温为被控对象进行仿真实验.实验结果证明,基于物理机理的PID控制与传统串级PID相比,可以达到更好的控制效果.%In the industrial production process,the large delay system is comparatively common and get difficult to be controlled one. Most of them are nonlinear and their transfer function varies with load. U-sing traditional serial PID for control of practical system, it is difficult to get an ideal control effect and hard to ensure the control quality. In view of above-mentioned facts, a physical mechanism-based PID control method was presented. Its control strategies were mainly based the physical mechanism of the controlled objects and control process without complex calculation and compensation link, where the cascade control loop was canceled, so that the system structure became simpler and more effective, and its control performance got very great improvement, meeting the requirement of wide range of load variation. In power plant, the mainsteam temperature is a typical large-inert, long delayed, and nonlinear system. The transfer function of the controlled object varies with the load. Therefore, the main steam temperature was taken as the controlled object to carry out the simulation experiment. The experimental result showed that, compared with the traditional cascade PID control, the PID control based on physical mechanism would be able to achieve better control effect.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2012(038)006【总页数】4页(P66-69)【关键词】基于物理机理的PID控制;过热汽温;扰动;大迟延【作者】马平;李奕杰【作者单位】华北电力大学自动化系,河北保定071000;华北电力大学自动化系,河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】TP273大迟延系统在工业生产过程中比较常见但又是难以控制的，一直是控制界关注的研究方向［1］.利用传统串级PID对实际系统进行控制的时候，得到理想的控制效果相当困难，难以保证控制品质［2］.而基于物理机理的PID控制可以很好地解决此问题.并且通过仿真实验与传统的串级PID控制效果比较，更能突显出基于物理机理的PID控制的优势.1 基于物理机理的PID控制1.1 传统串级PID控制的缺陷现在工程上针对大惯性大迟延系统往往采用串级PID控制.串级系统和简单系统有一个显著的区别，即其在结构上形成了两个闭环.一个闭环在里面，被称为副环或者副回路，在控制过程中起着“粗调”的作用；一个环在外面，被称为主环或主回路，用来完成“细调”任务，以最终保证被调量满足工艺要求［3］.系统内回路整定后可约等于1，此时系统的震荡频率取决于系统的惰性区G01（s），而G01（s）仍然为具有较大迟延的对象，因此这种控制结构在负荷扰动下，系统超调量大、调节时间长的特性不能得到有效的改善.1.2 基于物理机理的PID控制原理对于大惯性大迟延系统基于物理机理的PID控制的控制策略主要基于被控对象和过程的物理机理，可以不需要复杂的计算和补偿环节，取消了串级控制回路，系统结构更加简单、有效，可适应大范围负荷变化的需要［4］.基于物理机理的PID控制的系统原理如图1所示，其中K为调整因子，G01（s）为系统的惰性区，G02（s）为导前区.图1 基于物理机理的PID控制系统结构Fig.1 Configuration of physical mechanism-based PID control system系统构建了基于对象机理模型的局部反馈G′01（s），反馈与对象相关联，系统在本质上变成开环，消除了系统的震荡和超调.系统的开环传递函数如下：得出系统的特征方程为代入式（1）以及系统的特征方程，得出：当时，系统的特征方程转化为则式（1）可简化为化简后系统的原理图如图2所示.可以看出，系统的震荡频率取决于G02（s），而对于大惯性大迟延的系统，往往G02（s）的震荡频率比G01（s）小很多，调节对象成为快速响应对象而不再是大惯性对象，参数整定十分容易，系统的震荡频率减小，调节器的输出更加平和，调节器出现震荡的可能性大大减小，负荷扰动下，系统超调量大，调节时间长的特性得到了有效改善.图2 基于物理机理的PID控制系统化简后方框原理图Fig.2 Simplified block diagram of physical mechanismbased PID control system系统的误差传递函数为得出系统的稳态误差为将式（1，3，4）代入式（7）可得当s→0时，GPID（s）→∞，1+GPID（s）G02（s）可以等效为GPID（s）G02（s），所以稳态误差为g（s）是动态环节，可表示为，当s→0时，g（s）等于1，所以得出系统的稳态误差等于0.2 基于物理机理的火电厂过热汽温控制设计2.1 过热汽温对象特性分析由火电厂主汽温在不同负荷下的被控对象传递函数［5］（见表1）即可以得出其为大惯性、大迟延、非线性的系统，被控对象的传递函数随负荷的变化而改变.目前电厂过热器调节方法主要采用喷水减温方法，过热蒸汽温度控制系统采用串级控制或导前汽温微分信号的双回路控制［6］.当工况变化大时，难以保证控制品质，因而考虑采用基于物理机理的PID汽温调节.表1 不同负荷下的被控对象传递函数Tab.1 Transfer function of controlled object with different loads负荷/%导前区惰性区100 G02（s）=1.58（14s+1）2 G01（s）= 2.45（15.8s+1）4 88 G02（s）=2.01（16s+1）2G01（s）= 2.09（22.3s+1）4 62 G02（s）=4.35（19s+1）2 G01（s）= 1.83（28.2s+1）4 44 G02（s）=6.62（21s+1）2 G01（s）= 1.66（39.5s+1）42.2 基于物理机理过热汽温结构设计根据过热汽温的实际情况，得出基于物理机理的PID控制的过热汽温控制原理图如图3所示，图3依然可以简化为图2的形式.其中，输入为过热器出口汽温设定值Tsp，输出为过热器出口汽温Tout，实际工程中通过f（x）来实现K的取值，，K为G01（s）在不同负荷下的增益的倒数.图3 过热汽温的基于物理机理的PID控制系统结构Fig.3 Configuration of physical mechanism-based PID control system for superheated steam temperature control当G′01（s）与实际 G01（s）的特性充分接近时则整个动态调整过程基本维持恒定，整个汽温调节系统转换为以过热器进口汽温为对象的单回路系统［7］.模拟的过热器特性的G′01（s）随着负荷的改变会发生变化，即可以通过负荷与多容环节时间常数的关系曲线实现不同负荷下的过热器的特性.同时调整因子也随负荷的变动而发生改变.过热器特性的G′01（s）和调整因子并不总是很准确的，但 Tout总能稳定到设定点［8］.本文分别针对负荷为100%、88%、62%、44%的情况对被控对象进行研究.被控对象传递函数见表1.2.3 仿真研究为了检验证明本文提出的控制策略的有效性和优越性，根据在不同负荷系统出现的不同扰动，做了两组扰动仿真实验，并和传统串级PID加入同样的扰动进行比较. 过热汽温基于物理机理的PID控制的系统原理如图3所示，因为G′01（s）模拟的是过热器的特性，G′01（s）的模型为在不同负荷下分别加入给定值扰动和调节量扰动，系统的响应曲线如图4和图5所示，虚线为常规串级PID控制，实线为基于物理机理的PID控制.图4 四种不同负荷下给定值扰动的响应曲线Fig.4 Curves of response of system with four different loads to definite-valued disturbance图5 四种不同负荷下调节量扰动下的响应曲线Fig.5 Curves of response of system with four different loads to disturbance of adjusting magnitude从仿真结果可以看出，相对于常规的PID控制策略，采用基于物理机理的PID控制策略在出现调节量扰动时有更小的超调，并且调节时间要短.本文在对负荷扰动进行研究时，将100%、88%负荷作为第一组，62%、44%负荷作为第二组，即把100%负荷下的G01（s）换成88%负荷下的G01（s），88%负荷下的G01（s）换成100%负荷下的G01（s），观察控制效果的变化，第二组做同样的研究，并与串级相同的扰动仿真，然后进行比较.系统的响应曲线如图6所示，虚线为常规PID控制，实线为基于物理机理的PID控制.图6 四种负荷扰动下不同负荷扰动下的响应曲线ig.6 Curves of system response to disturbance of four loads从仿真结果可以看出，相对于常规的PID控制策略，采用基于物理机理的PID控制策略在出现负荷扰动时有更小的超调，并且调节时间要短.3 结论本文针对大惯性、大迟延、非线性系统提出了一种基于被控对象和过程物理机理的PID控制策略，使其可以不需要复杂的计算和补偿环节，取消了串级控制回路，从而使系统结构更加简单和有效，可适应大范围负荷变化的需要.通过以火电厂主汽温为被控对象的仿真，验证了基于物理机理的PID控制策略的有效性和较传统串级PID控制的优越性.基于物理机理的PID控制策略不仅具有更小的超调量、更强的抗干扰能力和更好的自适应性，并且算法原理简单，使其可以方便地应用于工业控制中，具有很好的工业应用前景.参考文献：［1］李长更，刘友宽，苏杰.模型算法控制对大迟延系统的控制效果研究［J］.仪器仪表用户，2010，17（4）：5-7.［2］王丽珍.模糊PID控制器在过热汽温控制中的应用［J］.机械工程与自动化，2009（1）：129-131.［3］金以慧，方崇智.过程控制［M］.北京：清华大学出版社，2009：112-114. ［4］夏明.超临界机组汽温控制系统设计［J］.中国电力，2006，39（3）：74-77.［5］李建强，杨铎烔.基于灰色预估PID控制的过热汽温控制［J］.华北电力大学学报：自然科学版，2011，38（1）：71-74.［6］车得福，庄正宁，李军，等.锅炉［M］.西安：西安交通大学出版社，2004：276-282.［7］张华，孙奎明，张磊.热工自动化［M］.北京：中国电力出版社，2010：76-78.［8］李致远.基于单神经元自适应PID的过热汽温控制系统研究［J］.工业控制计算机，2011，23（8）：65-66.。
刍议热工自动控制与发电厂节能减排
刍议热工自动控制与发电厂节能减排发布时间：2021-03-16T12:47:54.623Z 来源：《中国电业》2020年第30期作者：周经鹏[导读] 在我国大力提倡节能环保的背景下，发电厂需要思考当下工作需求周经鹏上海华电电力发展有限公司望亭发电分公司江苏省苏州市 215155摘要：在我国大力提倡节能环保的背景下，发电厂需要思考当下工作需求，必须优化工作模式，同时从节能减排的维度提高自动控制水平，实现资源可持续发展，降低能源无用损耗量。
发电厂必须对热工自动化进行合理设计，在设计的全过程贯穿节能减排的发展理念，针对目前我国能源紧张的状况，采用节能减排的方式使热工自动控制在电厂各项工作中可以达到节能效果。
本文从节能减排的视角下分析发电厂热工自动控制方案，首先分析影响自动控制对机组煤耗的因素，引出电厂热工自动技术节能减排理念，最后提出热工自动控制在火电厂节能减排中的应用策略。
关键词：发电厂；热工自动控制；节能减排发电厂在运行期间将节能减排的理念贯彻于热工自动控制的所有环节，针对目前发电厂工作的实际状况，分析不同因素对发电工作形成的影响，对热控自动化进行节能减排设计，合理应用辅助设备，消除影响设备能耗的因素，对辅助设备与机组进行结构性调整，达到节能降耗的目的。
一、自动控制对机组煤耗影响的分析（一）辅机变频改造辅机变频改造需要将关注点集中在给水泵以及各大风机上，考虑到发电机组功率不同使其所产生的电能存在差异，但是给泵与风机的耗能不会因为发电机组的变化而不同，所以会造成能源浪费问题。
因此，需要改造给泵与风机内部变频频率，调节风机、给泵的电压使用量，适当的降低电压变量，提高风机与给泵的电压总量控制强度，观察机组运行状况并限制电量，对给泵与风机进行结构优化与调整，使改造后的给泵与风机可以达到基础使用要求。
（二）加热器组端差在非工作阶段调查采暖系统基本水位，同时保证其达到标准范围的加热器水位，考虑到加热器端差在水位设置期间量的精度控制能力较低，同时在低水位与高水位要求上没有形成统一的标准，因此需要单位进行水位调节，保证水位在合理区间中，由此可以提高加热器端组的运行效果[1]。
火力发电厂中的热控自动化技术
火力发电厂中的热控自动化技术摘要：当前科学技术不断的进步，自动化控制系统广泛应用到实践中，对于工业生产以及经营产生积极的作用，可以切实提高火电厂热工运行效率，促进综合效益的提升。
为了能够更好的发挥出电气自动化控制系统的优势，结合目前的火电厂热工系统的管控要求，寻找全新的发展道路。
因此，本文主要研究火力发电厂热控自动化技术，为我国的火电厂全面的发展和进步产生积极的促进作用。
关键词：火电厂；热工自动化；应用引言：火电厂在热工自动化系统中安装智能化的控制系统，采取分层递阶的控制性措施、模糊控制措施以及神经系统控制系统，考虑到热工自动化系统的运行特点以及要求，采用专业性的智能化控制方式，确保整个系统可以稳定的运行。
随着现代科学技术不断发展，智能化发展加速，智能控制技术在火电厂热工自动化控制的作用日益显现出来，提高自动化控制水平，对火电厂的全面发展产生积极的意义。
1 热工自动化技术概述随着当前科学技术不断发展，火电厂机组的建设速度加快，要想进行全面的内部控制，确保发电机组可以正常的运行，发挥出各个机组的运行性能，就要采取必要的措施进行发电机组的有效控制。
发电厂的热工自动化技术就是通过使用自动化控制系统以及自动化仪器进行发电厂的自动保护、自动报警以及自动控制。
在发电厂的热工自动化技术应用之下，可以有效的节约人力、物力以及劳动强度，还能提高机组的运行效率，保证发电厂的供电质量合格。
2.火电厂热工自动化对自动控制技术的应用2.1热工自动化技术自动控制理论的合理应用，就是在生产环节应用外加设备的方式提高生产设备运行状态，并且按照规定的设计参数开展自动生产。
而热工自动化技术应用下，通过可控化理论、信息技术、电子信息等技术进行火电厂参数的控制，而可以生产阶段参数的调整，达到自动化生产安全性要求，使用较少的资源可以生产更多的电能。
自动控制理论在投入使用后，确保火电厂的汽机、辅助设备等生产系统可以稳定的运行，达到高效、安全性标准，给企业带来较高的经济效益，也会产生较高社会效益。
火电厂热工自动化
13
江苏大唐国际吕四港电厂MFT的设计与分析(2011年第二期)
二等奖
华东电力设计院
钱非
14
基于RBF神经网络的锅炉汽包水位软测量研究（2011年第三期)
二等奖
浙江省电力设计院
蒋月红唐秋杭
15
智能设备管理系统在新密电厂二期2x1000MW机组工程的设计(2011年第三期）
二等奖
华东电力设计院
新密电厂二期建管处
一等奖
中南电力设计院
刘树洲
6
数字化电厂的概念和实施（2013年第四期）
一等奖
西南电力设计院
张晋宾周四维
7
超超临界机组仪表导管壁厚计算的适用条件(2013年第二期）
一等奖
华东电力设计院
侯新建包一鸣
8
福建福清核电厂常规岛热控设计原则及方案介绍(2011年第四期)
二等奖
华东炉（CFB)床温的BP神经网络模拟（2013年第一期）
附件2：2010—2013年度《火电厂热工自动化》期刊的优秀稿件及优秀组稿人名单
2010-2013年《火电厂热工自动化》期刊优秀稿件
序号
稿件名称
获奖
等级
单位
作者
1
火电厂热工自动化设计与节能减排（2010年第二期）
一等奖
江苏省电力设计院
李麟章王健
2
关于火电厂厂级控制系统（PSCS）概念的探讨(2011年第一期）
三等奖
华东电力设计院
张晓华
2010-2013年度《火电厂热工自动化》期刊优秀组稿人
序号
优秀组稿人单位
优秀组稿人
1
华东电力设计院
黄慧雄
2
中南电力设计院
1990年于华北电力学院动力工程系获生产过程自动化专业
张建华，女，1969年3月生，汉族。
1990年于华北电力学院动力工程系获生产过程自动化专业学士学位，1993年于华北电力学院北京研究生部获热工过程自动化专业硕士学位，1996年于北京航空航天大学自动控制系获流体传动与控制专业博士学位。
1997年4月至今，在华北电力大学从事教学与科研工作。
2000年1月至2001年1月，由国家留学基金资助在英国UMIST（现已合并到The university of Manchester）做Visiting Senior Research Fellow。
是IEEE、IET及中国石油和化工自动化协会会员。
2008年7月至8月由中华发展基金资助在台湾中原大学讲学及科研合作。
主要研究方向有新能源转换与控制、节能控制理论及应用、随机控制理论及应用、网络控制、故障诊断与容错控制等。
在IEEE Trans. Automatic Control、IET Control Theory and Applications 、Journal of process control、Neural Computing and Application、航空学报（英文版）、机械工程学报（英文版）、中国电机工程学报等刊物以及IFAC World Congress等国际会议发表论文近120余篇，其中被3大检索收录论文70余篇。
2005年6月由高教出版社出版译著《网络基础》、参编《英俄汉电力词典》。
先后主持的项目有：国家重点基础研究发展规划项目(973)子课题“余热利用系统集成、控制及运行”(2011CB710706)、国家自然科学基金项目“基于随机分布控制理论的网络控制系统研究”(60674051)及“基于过程输入输出模型的非线性非高斯随机系统输出概率密度函数控制”(60974029)、北京自然科学基金项目“随机分布控制理论在网络化自动发电控制中的应用研究”(4072022)、教育部博士点基金项目“基于随机分布控制理论的燃烧过程节能控制研究”（20110036110005）、教育部回国人员科研启动经费项目“随机系统分布控制理论与应用研究”(2004527)、电力行业青年促进费项目“热工控制系统故障检测及诊断研究” (SPQKJ015)等。
华北电力大学电力系统及其自动化学科简介
华北电力大学电力系统及其自动化学科简介华北电力大学电力系统及其自动化学科是国内最早的电力系统及其自动化学科点。
该学科于20世纪50年代初由前苏联专家援助建成,1961年开始招收研究生,1978年获国内首批硕士学位授予权,1986年获博士学位授予权,1998年获电气工程一级学科博士学位授予权,2001年建立电气工程博士后科研流动站,2002年批准为国家级重点学科。
经过/211工程0项目建设,学术队伍日趋合理,形成一支学术水平精湛、治学态度严谨、学术思想活跃、极富开拓精神的队伍。
目前有工程院院士2人(其中兼职1人),博士生导师9人,教授平均年龄44岁,副教授平均年龄35岁。
青年教师全部具有硕士学位,已获博士学位者为40%,已获博士学位和目前在职攻读博士学位者达76%。
另外学科还聘请一批国内外著名学者担任客座教授或兼职教授。
本学科始终关注着国际上电力系统研究领域的前沿,并结合我国电力工业的实际和发展需要,在微机保护与变电站综合自动化、电力系统分析与控制、电力市场理论与技术、新型输配电技术、电力系统仿真培训等领域进行了卓有成效的研究,形成理论研究与技术研究、应用开发及产业发展相结合的鲜明特色,取得了一批重大成果。
多个领域的研究成果处于国内领先水平,部分领域的研究成果达到国际先进或领先水平。
/九五0期间,共承担各类科研项目230余项,其中国家自然科学基金项目10项,国家电力公司重大项目8项,教育部科技项目6项,其他省部级重点项目7项,科研经费总额达2800余万元。
获省部级以上科技奖励16项,获专利4项;出版专著和教材14部;在国内外核心期刊和重要国际会议发表学术论文415篇,其中国际三大检索收录113篇;科技成果转化形成的技术密集型产品累计创产值近20亿元。
本学科积极开展国际学术交流与合作,目前已与英国、美国、日本等11个国家和地区的18所大学及相关科研院所建立了合作和交流关系。
/九五0期间,共派出约50人次分别到美国、加拿大、日本、德国等地进修或攻读博士学位,共有80余人次参加境外国际学术会议,并有多人在重要国际学术会议上担任职务。
华北电力大学简介
控制科学与工程系一、院系简介1、学院历史华北电力大学于1958年建校之初（北京电力学院）便开设国内第一个热工测量及自动化专业，并以此为基础开始“工业自动化”学科建设。
1978年开始在“发电厂工程”专业下招收“热工测量及控制”方向硕士研究生。
1990年开始在“热能工程”专业下招收“热工过程控制”方向博士研究生。
经过近半个世纪的建设与发展，“工业自动化”学科已经发展成具有很强整体实力和鲜明电力行业特色的学科，并从多方面形成了自己的优势，创造了一个良好的教学和科研环境；1996年原电力工业部批准“工业自动化”学科为立项建设的部级重点学科，2001年通过了评估验收，被确立为国家电力公司部级重点学科。
同时学科所属的“工业过程仿真与控制”实验室被批准为国家电力公司部级重点实验室。
为了适应大学“多科性、研究性、国际化”的建设目标，北京校区于2000年以“工业自动化”学科为基础成立自动化系。
2002年大学进行统一的院系规划调整，以“工业自动化”所涉及的“控制科学与工程”一级学科为名称成立学院，北京和保定校区分设自动化系。
学院现有教职员工108人，其中教师74人，实验人员19人；国家百万千人才计划1人、教育部新世纪优秀人才1人；教授30人（博士生导师5人），副教授31人。
学院拥有“控制科学与工程”一级学科硕士点及“控制理论与控制工程”二级学科博士点、控制理论与控制工程北京市重点学科、电站设备状态监测与控制教育部重点实验室、工业过程仿真与控制部级重点实验室。
近几年，获得国家级科技进步二等奖1项、国家级教学成果二等奖1项、省部级科技进步奖多项，火电厂仿真技术被国家科委等六单位联合评选为“全国十大科技成就”之一。
2、学科简介“控制科学与工程”是一门研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。
它是20世纪最重要的科学理论和成就之一，它的各阶段的理论发展及技术进步都与生产和社会实践需求密切相关。
控制科学以控制论、信息论、系统论为基础，研究各领域内独立于对象的共性问题，即为了实现某些目标，应该如何描述和分析对象与环境信息，采取何种控制与决策性为。
华电电力系统自动化第讲调度自动化静态安全分析和安全评定
华电电力系统自动化第讲：调度自动化静态安全分析和安全评定在电力系统中，调度自动化系统扮演着非常重要的角色。
它可以帮助电力公司实现对电网运行情况的实时监测，并可根据需要对系统进行调整，以保证系统的稳定运行。
调度自动化系统的作用非常重要，因此在设计和实现这种系统时，我们需要考虑许多方面的问题，包括系统的静态安全分析和安全评定。
调度自动化系统的作用调度自动化系统是电力系统中的一种先进的自动化系统。
它可以实时监测电网运行情况，识别和预测潜在的电力系统事故，并根据需要做出及时调整。
由于电力系统需要在任何情况下都能够保持良好的运行状况，因此调度自动化系统显得非常重要。
调度自动化系统可以收集、处理、分析各种类型的电力系统数据。
它可以借助警报系统、故障管理系统、自动控制和监测系统等来实现对系统的智能化监控。
它可以提供准确的报告和建议，使电力公司能够了解电力系统的状态和运行情况，并根据需要做出相应调整。
调度自动化系统的静态安全分析调度自动化系统在电力系统中具有非常重要的地位，因此我们需要对它的安全性进行全面的静态安全分析。
首先，我们需要对系统的网络拓扑结构进行分析。
在分析调度自动化系统的网络拓扑结构时，我们需要考虑各个子系统之间的联系和影响。
我们需要考虑各个子系统之间的相互依赖性，并找出可能导致系统故障的所有潜在问题。
为了确保系统的稳定性和可靠性，我们还需要对现有的机制和算法进行评估和改进。
其次，我们需要对系统的通信协议进行分析。
调度自动化系统中的各个子系统之间需要进行通信。
比如，调度自动化中心需要与各个分布在电网各个地点的末端设备进行通信。
因此，在分析通信协议时，我们需要考虑通信协议的可靠性、安全性、兼容性和可扩展性。
最后，我们还需要对系统的安全性进行全面评估。
为了确保电网系统的安全性，我们需要对调度自动化系统中可能存在的漏洞进行全面评估。
我们需要考虑各种类型的威胁和攻击，包括网络攻击、身份欺骗和业务欺骗等。
只有对这些问题进行全面评估，才能确保调度自动化系统在未来的运营中不会出现任何问题。
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四、大型火电机组的特点 1. 监视点多（600MW机组I／O点多达3000～5000个，随着发电机-变压 器组和厂用电源等电气部分监视纳人DCS之后，I／O点已超过7000个）;
2. 参数变化速度快和控制对象数量大（600W机组超过1300个）; 3. 各个控制对象特性时变、时滞、相互间关联耦合、环境强干扰； 4. 由高度计算机化的单元机组集控取代传统的机、炉、电分别人工监 控。自动化系统的功能也已从单台辅机和局部热力系统发展到整个单元机组 的检测与控制。
14
2. 厂级实时监控信息系统 （Supervisory Information System in Plant Level，简称SIS） SIS是发电厂的生产过程自动化和电力市场交易信息网络化的中间环节， 是发电企业实现发电生产到市场交易的中间控制层，是实现生产过程控 制和生产信息管理一体化的核心，是承上启下实现信息网络的控制枢纽。
4. 在机组启停过程中，自动化设备又能根据机组启动时的热状态进 行相应的控制，以避免机组产生不允许的热应力而影响机组的运行寿命， 即延长机组的服役期。如汽轮机的计算机应力估算和寿命管理系统，汽轮 机自启停系统(turbine automatic system，TAS)。
11
5. 随着电网的发展，对自动发电控制（automatic generation control， AGC）的要求日趋严格。AGC是现代电网控制中心的一项基本和重要的功 能，是电网现代化管理的需要，也是电网商业化运营的需要。而要实现 AGC，单元机组必须有较高的自动化水平，单元机组协调控制系统必须能 投入稳定运行。
例如，RUN BACK（自动快速减负荷）、RUN UP（强增负荷）， RUN DOWN（强减负荷）、FAST CUT BACK（FCB，负荷快速切回 机组从运行异常发展到可能危及设备安全或人身安全时，自动 化设备能适时采取果断措施进行处理，以保证设备及人身的安全。如锅炉 主燃料跳闸（master fuel trip，MFT）、汽轮机监测系统（TSI）和汽轮 机紧急跳闸系统（ETS）等。
的飞跃； •网络信息技术：分布式工业自动控制系统（DCS:
Distributed Control System）为实现先 进的工业自动化系统提供了强有力的硬 件、软件平台。
3
•自动控制理论：自动化技术由基于微分方程、传递函 数的古典理论阶段进入基于状态空间 法和最优化方法的现代理论阶段，进 而，逐步发展到基于专家系统、模糊 控制和人工神经网络的智能时代。
• 实现全厂生产过程监控 • 实时处理全厂经济信息和成本核算 • 竞价上网处理系统 • 实现机组之间的经济负荷分配 • 机组运行经济评估及运行操作指导
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五、热工自动化的意义 1. 在机组正常运行过程中，自动化系统能根据机组运行要 求，自动将运行参数维持在要求值，以期取得较高的效率（如热 效率）和较低的消耗（如煤耗、厂用电率等）。
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2. 在机组运行工况出现异常，如参数越限、辅机跳闸时，自动化 设备除及时报警外，还能迅速、及时地按预定的规律进行处理。这样， 既能保证机组设备的安全，又能保证机组尽快恢复正常运行，减少机组 的停运次数。
• 信息处理技术：数据高速传输、数据压缩存储、数据 融合、数据挖掘等技术的发展，为实 现基于信息集成的生产过程的控制与 管理现代化奠定了基础。
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二、电力的发展趋势 1. 国民经济的飞速增长，增加了对能源的需求量，电力工业逐渐发展 为大电网、大机组、高参数、高度自动化。 2. 由于高参数、大容量机组发展迅速，装机数量日益增多，因此对机组 自动化的要求也日益提高，以“4C”（计算机、控制、通信、CRT）技术为基 础的现代火电机组热工自动化技术也相应得到了迅速发展。其中，具有代 表性的是80年代微机分散控制系统（DCS）的问世和日益完善，并广泛应用 于大机组的自动控制。
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3. “厂网分开，竞价上网”的电力改革基本完成，形成了“五大发电集团”： 中国电力投资集团公司、中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国国 电集团公司、中国华电集团公司；“两大电网”：国家电网公司、中国南方电 网有限责任公司。
4. “七五”、“八五”期间，我国电力工业所建主力机组大多还是300MW机组， 但也开始建设600MW级机组。
自动化技术对于提高机组的安全经济运行水平是行之有效的，大型火 电机组离开了高度的自动化，就不可能做到安全经济运行。
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§1-2 常见的热工自动化 系统
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1. 自动发电控制系统 （automatic generation control System，AGC） 由于调速器为有差调节，因此对于变化幅度 较大、周期较长的变动负荷分量，需要通过改变 汽轮发电机组的同步器来实现，即通过平移调速 系统的调节静态特性，从而改变汽轮发电机组的 出力来达到调频的目的，称为二次调整。 当二次调整由由电网调度中心的能量管理系 统来实现遥控自动控制时，则称为自动发电控制 （AGC）。
第一章 热工自动化概述
§1.1 热工自动化概况 §1.2 常见的热工自动化系统 §1.3 热工控制系统的组成 §1.4 常规PID调节器 §1.5 热工控制系统的运行评价 §1.6 SAMA图
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§1-1 热工自动化概况
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一、自动化领域发生了革命性的变化 • 芯片技术：促进了自动化技术由“模拟”向“数字”时代
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5. 随着整个单元机组自动化的不断完善以及电网发展的需要，火电 厂热工自动化的功能必然会和调度自动化系统 （automatic dispatch system，ADS）相协调而实现电网的自动发电控制（AGC）。
6. 厂 级 实时 监 控 信 息 系统 （ Supervisory Information System in Plant Level，简称SIS），是集过程实时监测、优化控制及生产过程管 理为一体的厂级自动化信息系统,实现机组的安全经济运行的有效手段。