单元机组协调控制
单元制机组协调控制系统简介
该控制 系统包括两个 反馈控制系统， 即汽轮机 侧的主蒸汽压力控制系统和锅炉侧的机组功率控制 系统（ 见图 ３ 。锅炉 ２ ｓ ） （） 调节器接受功率给定和 功率反 馈 信 号 ， 机 组 负 荷 变 化 时 ， 由锅 炉 在 先
（） 节 器控 制燃 料 量 ， 由汽机 调节 器 ｓ调 再 变机组 功率 。 （） ｓ根 据机前 压力偏 差 ， 变 汽轮机 调节 阀的开 度 ， 改 从而 改
维普资讯
第２卷 第 ｌ ４ 期
２０ ０２年 ２月
水 利 电 力 机 械
Ｗ Ａ Ｅ Ｃ Ｓ Ｒ ＆ Ｅ Ｅ Ｔ Ｃ Ｐ 弭 Ｒ ＭＡＣ ＮＥ Ｙ Ｔ Ｒ ＯＮ Ｅ ＶＡ （ Ｌ Ｃ ＲＩ Ｏ ＨＩ Ｒ
Ｖｎｌ ４ Ｎｏ． ２ １
Ｈ ２０ 一Ｍ Ｃ 数字式低压透平油纯电液调节控制 Ｓ００ Ａ Ｓ 系统 ；Ｃ 制系统 为机炉 直接 能量 平衡控 制方案 。 Ｃ Ｓ控
ｌ 基 本 概 念
１ １ 单元 制热力 系统 ．
囤 １ 单元机组协 调控 ｛ 系统组成原理 一 台锅 炉 ， 、 、 控 机 炉 电 制设备都 集 中放 置 在单 元控 制 室 内 （ 称 集控 室 ） 俗 。
５ Ｃ Ｓ 制系统 的软件组态 Ｃ控
根据 Ｃ Ｓ系统功能框 图， Ｃ 转换 为北京和利时工
江西贵溪火力发电厂 ３ 号机采用的分散控制系
统（ 以下 简称 Ｄ Ｓ是在北 京 和利 时系统 工 程股 份 有 Ｅ）
单元制运行方式简化 了热力系统 ， 使蒸汽经中间再 热处理成为可能 ， 提高了机组的热效率 。
１ ２ 协 调控 制 ．
限公 司指导下完成硬件接线及软件组态的 具体包 括以下几个组成部分 ： 负荷管理中心 Ｌ ｃ 机控制 Ｍｃ 、 器、 炉控制器 、 炉手 动 、 机 最大 最小 负荷设 定 、 减 闭 增 锁、 增减指令切换 、 控制方式切换 、 机前压力和负荷 变化率设定 、 迫升迫降 、Ｕ Ｂ Ｃ Ｒ Ｎ Ａ Ｋ回路 ， 实际工作画
CCS
b
b
)
dP dt
b
负荷管理控制中心
T1
T2
T8
T9
<
最大负荷限制设定器
N0
图2—1 负荷要求指令处理模块结构图
滑压运行时锅炉跟随方式分析
当负荷指令和实际负荷之间偏差较小时，系统中非线性元件输出为零，µ T 就等于f3(x)的输出，即保持一定的汽机调门开度，但当机组功率跟不上负 荷指令的变化时，其差值经非线性元件暂时改变µ T'。由于这一改变量不能 太大，故系统中采用了小值选择来保证该改变量不会大于15%。
该系统直接采用经过动态校正的(P 该系统直接采用经过动态校正的 1/PT)×PSP作为 × 锅炉负荷指令信号。 锅炉负荷指令信号。燃料控制回路的反馈信号采 用热量信号（ 用热量信号（P1+CbdPb/dt ）。 进入锅炉燃料控制器入口的能量偏差信号为
P1 ∆e = ( ) × P SP − ( P 1 + C PT ( P SP − P T ) = P1 × − C PT P1 = × ∆ PT − C PT
间接能量平衡（ 间接能量平衡（IEB）协调控制系统 ）
系统的特点是用用负荷指令间接平衡机炉之间的能量关系， 系统的特点是用用负荷指令间接平衡机炉之间的能量关系，属于 以汽轮机跟随为基础的协调控制系统。 以汽轮机跟随为基础的协调控制系统。
直接能量平衡（ 直接能量平衡（DEB）协调控制系统 ）
Pb
在稳定工况下，汽轮机第一级压力 代表了进入汽机的蒸汽量； 在稳定工况下，汽轮机第一级压力P1代表了进入汽机的蒸汽量；P1与机前压力 PT的比值可以很好地代表汽机调节阀门的开度。在动态过程中，（ 1/PT）×Psp不 的比值可以很好地代表汽机调节阀门的开度。在动态过程中，（ ，（P 等于实际进入汽机的能量，而是代表了汽机所需的能量。 等于实际进入汽机的能量，而是代表了汽机所需的能量。 信号的另一特点是不受锅炉内扰的影响， 发生变化时， （P1/PT）×Psp信号的另一特点是不受锅炉内扰的影响，PT发生变化时，汽机首 级压力P 也会相应地变化， 近似不变。 级压力 1也会相应地变化，P1/PT近似不变。
协调控制学习(一)—运行方式
协调控制学习（一）—运行方式1、概念协调控制系统（coordinated control system）是通过控制回路协调汽轮机和锅炉的工作状态，同时给锅炉自动控制系统和汽轮机自动控制系统发出指令，以达到快速响应负荷变化的目的，尽最大可能发挥机组的调频、调峰能力，稳定运行参数。
2、协调控制主要任务(1)接受负荷指令、运行值班人员的负荷指令和电网频率偏差信号,及时响应指令要求,以满足负荷变化的需要;(2)机炉之间相互协调运行,当机组功率变化率较大,可以保持机炉间的能量的平衡,且能够维持机组主汽压力的稳定;(3)协调系统内部燃料系统、给水系统、送风系统、炉腔压力、汽温等子系统的平衡;(4)协调系统外部负荷指令与主、辅设备实际承受能力的关系;(5)消除各种情况下扰动的影响,稳定单元机组运行。
3、协调控制系统的构成系统由三部分构成：1）负荷指令的形成；2）压力定值的形成；3）机、炉主控制指令的形成。
此外，还有一个功能全面的逻辑控制系统，用来实现方式切换和跟踪等功能。
4、协调控制系统的运行方式单元机组负荷控制主要由其协调控制系统来完成和实现的，为保证负荷控制指标和机组的安全性，应设计多种运行方式，除取决于锅炉的动态特性、燃料的种类和供给方式外，还与单元机组的汽压运行方式有关。
不同的机组不同的阶段，协调控制系统运行的方式可能不同，但基本的组成方式有以下几种。
1）手动方式，即基本方式（BASE），指锅炉、汽机主控均处于手动控制方式，由操作员设定汽机主汽门阀位指令和锅炉燃料指令来控制机前压力和机组负荷。
如果汽机控制在“非远操方式”时，汽机主汽阀门开度交给DEH系统控制，汽机主控输出跟踪主汽门阀位反馈。
2）汽机跟随（TF），特征是机主控自动、炉主控手动。
这类方式是用锅炉调节器来调节单元机组的发电功率，由汽机调节器来来维持机前压力，因此负荷控制系统由汽轮机调压系统和锅炉调功系统构成。
由图可见，系统中用锅炉调节器Wa2(s)来调节功率输出。
火电单元机组协调系统的自抗扰控制
扩 状 观 器ESo 的 态 量21 22 张 态 测 状 变 ， 能 好 踪对 输出y 及 而23则 估 很 地跟 象 少， 能
计出对象扰动的量和作用量f ( ， 洲) ) ，Байду номын сангаасx 舜 (t 并反馈到控制量u ， 。
3 单元机组协调系统的自抗扰控制方案
在单元机组协调控制系统的ADR C 控制 中，采用两个A DR C 控制器，一个用作锅 炉 ( 燃料 ) 调节器，一个是负荷 ( 功率) 调节器来实现对输出功率和压力回路的解 祸。ADR C 实现解祸控制的原理是将不同通 道之间的祸合部分看成一种外扰，各通道 ADRC 通过EsO 各自 独立地进行在线跟踪估 计，并在反馈中补偿掉，从而轻松实现解藕 控制。 具体方案如下:
质量的要求也就对电厂过程控制的品质提出 了更高的要求，控制的目 标已不再局限于对 某一个变量， 或几个变量的平稳操作， 而是越 来越多地加入了以经济效益为代表的其他控 制要求，因而传统的P D控制律己无法满足。 I
的 对 大 数通 相 放毅 ， 系 / :
人=
其中 e， 为 排 过 过 ;和 ， ， 安 的 渡 程v 系 e，
部分看成一种外 扰， 各通道ADRC通过ESO
各自独立地进行在线跟踪估计，并在反馈中 补偿掉 ，从而轻松实现解祸控制。
= f (x 再叫t) +b， ， ) (t)
是被控量，” 为主汽门调节阀开度、 B为燃料 量是控制量。 以下是国产30 MW直流锅炉燃油机组1 0 1 2
动态数学模型 :
其中N为 输出 率、 机组 功 凡为 前 机 压力
(4)
扩张状态观测器ESO 6 的离散形式方程 1 1
为:
二石( 一 ) k 只的
协调控制在50MW单元机组中的应用
２ ０ １ ３年 第 ４期
吴光 宇， 等： 协调 控制在 ５ Ｏ பைடு நூலகம்ｗ 单 元 机 组 中 的应 用
关 键 词 ：协 调 控 制 ；单 元 机 组 ；负 荷 指 令
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３： ＴＭ６ ２ １ ． ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ
１ 概 述
炉指令 。
某钢 型钢 热 电厂 ５ Ｏ Ｍｗ 发 电机 计 算机 控 制 系 统 采 用施 耐 德公 司 的 Ｍｏ ｄ ｉ ｃ ｏ ｎ Ｑｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ 系列 控制 系统 ， 过程 站采 用 ３ ２位 架 构 高 性 能 控 制 处 理 器 和 分 布 式 Ｉ ／ Ｏ， 系 统软 件包 括 编程软 件 ＵＮＩ ＴＹ Ｐ Ｒ Ｏ Ｘ Ｌ ４ ． １和
负荷指 令 处理 回路 主要 考 虑两 方 面 因素 ， 即对 机 组 的输 出功率 要求 和机 组 实 际 可能 出力 ， 并 取 两 者 中 较小 的一 个 。负荷 指令 处理 回路首 先 限制负 荷指 令 的
变化 速 率 ， 然 后考 虑 系统 中存 在 的故 障对 机 组输 出 功 率 的影 响及 其他 影 响输 出功 率 的 因素 ， 最 后 是 限 制 机
图 １ 主 控 系 统 结 构 框 图
２ ． １ 负荷 指令 处理 回路
生锅 炉 负荷 指令 和 汽机 负荷 指 令 ， 送 到 锅 炉 和 汽机 子
系统 回路执 行 。
２ 主 控 系 统
负 荷指 令处 理 回路主 要实现 如下 功能 ： （ １ ）根 据 机 组 的运 行 状 态 和 电 网 对 机 组 的要 求 ， 接 收 电 网负荷需 求 指令 、 机组 人 员 的手 动 负荷 指 令 和 电 网频 差 信号并 选择 一种 或几种 指令 。 （ ２ ）计算 并 限制负 荷指令 的 变化 率 和起 始 变化 幅 度， 根 据机 组 变负 荷 的能 力 ， 按 照指 令要求 计 算 出符 合 机组 能力 的最 大 变化率 和初 始变化 的最 大变 化 幅度 。
火电机组协调控制优化技术
火电机组协调控制优化技术摘要: 随着光伏、风电等新能源发电大幅度增长，以及特高压输电技术的飞速发展，给电网的稳定性带来了前所未有的考验，从而要求占主导地位的火电机组具有更好的调频、调峰性能。
为了更好的响应电网“两个细则”的要求，火电企业积极开展协调控制系统优化技术研究，提高机组的调节性能。
关键词：火电机组协调控制优化0 前言近几年，随着绿色能源的飞速发展，促使电力生产结构发生了重大变化，而太阳能、潮汐能、风能等新能源发电具有间断性，导致电网系统频率频繁波动，威胁电网安全运行。
鉴于此，为保证电网的安全运行，提升供电质量，国家电网制定了规范文件，对发电机组的调频调峰性能提出了严格统一的速度、范围要求，即“两个细则”[1]。
电网“两个细则”、环境保护、大规模减排等多重因素，使得发电企业积极进行设备、技术改造，来提高发电机组效率和负荷响应能力，降低运行和维修成本，减少污染气体排放。
其中，机组协调控制系统优化是发电企业广泛采用的一项重要措施。
1火电机组协调控制系统火电机组协调控制是根据单元机组的负荷控制特点，实现锅炉和汽机之间供需平衡而提出的一种控制策略[2]。
火电机组协调控制系统是将锅炉、汽机及辅机作为一个整体加以控制的十分复杂的多变量控制系统,该系统有机的、协调的控制锅炉的燃料、送风、给水以及汽机调节阀门开度,使各变量间的影响最小，其任务是:既要保证机组快速响应负荷需求,又能使机组的主要参数机前压力在变负荷的过程中保持相对稳定。
根据控制原理不同，可分为基本方式（BASE）、汽机跟随(TF)、锅炉跟随(TF)以及机炉协调控制（CCS）。
1.1 基本方式（BASE）基本方式，也称手动控制方式，该方式下，汽机控制器、锅炉控制器均处于手动状态，运行人员通过手动改变风、煤、水的大小来调节主汽压力，通过改变汽机调门开度来改变机组的输出功率。
1.2汽机跟随方式(TF)汽机跟随方式是指锅炉控制负荷，汽机控制主汽压力的控制方式。
MCS原理
HUANGHUA POWER PLANT(2X600MW)MCSCONCEPTIONCCS Conception协调控制系统（Coordinated Control System）位于单元机组控制的最上层，其任务是协调锅炉和汽机的操作和运行，在保证机组安全稳定的前提下，使机组对负荷变化具有较快的相应速度和较强的调频能力，也就是说CCS是电网调度自动化的基础。
本单元机组协调控制系统共包括8个控制回路：（1） 机组负荷设定（2） Runback（3） 频率校正（4） 压力设定（5） 锅炉主控（6） 汽机主控（7） 热值校正（8） 燃料主控单元机组运行模式分为AGC模式、CCS模式、锅炉跟随（BF mode）模式、汽机跟随模式（TF mode）和基本模式（Base mode）。
1．A GC mode本模式即自动发电控制模式（Automatic Generate Control），它是基于单元机组CCS 模式并由中调给出负荷指令，控制机组负荷的。
2．C CS mode本模式是基于炉跟随的协调控制方式，即锅炉主控和汽机主控均在自动，且锅炉主控控制压力，汽机主控控制功率的协调控制方式。
负荷指令由运行人员根据中调指令手动给出。
3．B oiler follow mode本模式是指锅炉主控在自动而汽机主控在手动的控制方式，即锅炉主控自动控制压力，汽机主控手动控制功率。
4．T urbine follow mode本模式是指汽机主控在自动而锅炉主控在手动的控制方式，即汽机主控自动控制压力，锅炉主控手动控制功率。
5．B ase mode本模式是指锅炉主控和汽机主控均在手动方式。
一、机组负荷设定（10CJA01DU001）本回路功能：将中调来的负荷指令或由运行人员手动设定的负荷指令进行大/小限、速率限制后形成机组负荷指令分别送往锅炉主控和汽机主控，以便协调控制单元机组。
1、负荷设定方式包括AGC方式、运行人员手动设定及跟踪三种方式。
协调控制
TD
TD ΔμT t t BD ΔμB t t pT ΔpT
BD
pT
t
PE PE
t
t
（a）
t （b）
图13－5 汽轮机控制系统为功频控制时广义被控对象动态特性
第二节 负荷指令处理回路
负荷指令处理回路的主要作用是：对外部 负荷要求指令进行选择并根据机组运行情 况进行处理，使之转变为一个适合于机、 炉运行状态的实际负荷指令P0。同时根据 机组的运行方式，产生主蒸汽压力给定值po。
一、正常工况下负荷指令处理
在机组的设备及主要参数都正常的情况 下，机组通常接受的三个外部负荷指令为： 电网调度所的负荷分配指令ADS、值班员 手动指令（就地负荷指令）和电网调频所 需负荷指令。
正常工况下，负荷指令一般受到以下限制：
１．负荷指令变化速率限制 ２．运行人员所设定的最大、最小负荷限制
就地指令 A
引起机组实际负荷指令闭锁的原因主要有： （1）闭锁增BI 1） 负荷BI：机组实际负荷指令达到运行人员手动设定的最 大负荷限制值，或机组输出电功率小于机组实际负荷指令， 且二者偏差大于允许值； 2） 主蒸汽压力BI：汽轮机负荷达到最大值，或在锅炉跟随 方式下，机前主蒸汽压力小于给定值，且二者偏差大于允 许值； 3） 燃料BI：燃料指令达到高限（给煤机工作在最大极限状 态），或燃料量小于燃料指令，且二者偏差大于允许值； 4） 给水泵BI：给水泵输出指令达到高限，或给水量小于给 水指令，且二者偏差大于允许值； 5） 送风机BI：送风机输出指令达到高限，或风量小于风量 指令，且二者偏差大于允许值； 6） 引风机BI：引风机输出指令达到高限，或炉膛压力高于 给定值，且二者偏差大于允许值； 7） 一次风机BI：一次风机输出指令达到高限，或一次风压 小于给定值，，且二者偏差大于允许值。