单元机组协调控制系统
协调控制系统
协调控制系统单元机组的特点和任务(1)单元制机组是⼀个相互关联的多变量控制对象,锅炉和汽轮发电机是⼀个不可分割的整体(2)锅炉和汽轮发电机的动态特性存在较⼤的差异. (3)具有参加电⽹⼀次调频的能⼒.协调控制系统作⽤保证机组出⼒适应电⽹的负荷变化要求、维持机组稳定运⾏.具体地说就是对外保证单元机组有较快的功率响应和有⼀定的调频能⼒，对内保证主蒸汽压⼒偏差在允许范围内.协调控制系统任务是协调地控制锅炉燃料量、送风量、给⽔量等，以及汽机调节阀门开度，使机组既能适应电⽹负荷指令的要求，⼜能保持单元机组在额定参数下安全、经济地运⾏.定压运⾏⽅式是指⽆论机组负荷怎样变动，始终维持主蒸汽压⼒以及主蒸汽温度为额定值，通过改变汽轮机调节⽓门的开度，改变机组的输出功率。
滑压运⾏⽅式则是始终保持汽轮机调节⽓门全开，在维持主蒸汽温度恒定的同时，通过改变主蒸汽压⼒改变机组的输出功率。
联合运⾏⽅式特性曲线1调峰：⽤电量多时多发电，⽤电量少时少发电。
a采⽤纯液压控制系统时（有⾃平衡能⼒）b采⽤功频电液控制系统时（⽆⾃平衡能⼒）µT不变µB不变PT机主控指令不变PB炉主控制指令不变输⼊量-µT汽轮机调节阀开度（外扰）、µB锅炉燃料量调节机构开度，锅炉燃烧率（内扰）输出量-PE单元机组的输出电功率、PT汽轮机前主蒸汽压⼒协调控制系统由哪⼏部分组成：主控系统、⼦系统、负荷被控对象单元机组负荷控制系统1.负荷指令处理回路（LDC）的作⽤对外部要求的负荷指令或⽬标负荷指令（电⽹调度分配指令ADS、运⾏⼈员⼿动指令，⼀次调频所要贡献的负荷指令）进⾏选择，并根据机组主辅机运⾏的情况加以处理，使之转变为机、炉设备负荷能⼒，安全运⾏所能接受的实际负荷指令P0。
2.机炉主控制器的作⽤根据锅炉和汽轮机的运⾏条件和要求，选择合适的负荷控制⽅式，按照实际负荷指令P0与实发功率信号PE的偏差和主汽压⼒的偏差△p以及其它信号进⾏控制运算，分别产⽣锅炉主控制指令PB和汽轮机主控指令PT 。
机炉协调控制
有所简化，而且利用汽包压力微分起到使控制过程更加平稳的作 用。汽机能量需求信号直接作为锅炉指令，与热量反馈信号构成 燃料控制信号，可以更为直接、快速地实现机、炉之间的动静态 能量平衡。
单元机组协调控制
DEB协调控制系统具有以下特点：
N
机炉控制对象
F(t) 为比例为分环节，有利于改善锅炉对功率的响应特性。 F(x) 为死区的环节，有利于提高协调控制系统的稳定性。
单元机组协调控制
以炉跟机为基础的双向补偿协调控制系统（三）
压力 定值 + -
Ps
机组 指令
ULD
+ -
F(t) PI
总燃料量TFF
+ ++BD
PI B
K(s)
+
PI TD +
PD 锅炉控制器
P0
+ _
汽机控制器
锅炉
P0-PT PT
_+ μT
μB (b)
汽机
+ _
N0
NE
单元机组协调控制
压力
定值
-
+
Ps
机组 指令 +
ULD -
F(t) PI
总燃料量TFF 或热量
+ ++ BD
B PI
F(x)
+
TD
+
T
PI
+
fs +
F(x)
-
f
GPB
PT
机前 压力
GPT
GNB
GNT
机组 功率
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
单元机组协调控制系统研究进展
Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｗｅ ｎｔ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ；ｍｏ ｅ ｉ ｇ ｏ ｔ ｌｓ ｈ ｍｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｒｕ ｉ；ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｄ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔ ｍ ｏ ｄ ｌ ；ｃ ｎｒ ｃ ｅ ｎ ｏ
０ 引 言
单元 机组 是 一 个 具 有 非线 性 、 强耦 合 、 惯 性 、 大
Ａ ｅ ｉ ｗ ｆ ｃ ｏ ｄｉ ａ ｅ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ｏ ｒ ｕ ｔ ｒ ｖ ｅ ｏ ｏ ｒ ｎ ｔ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｆ ｒ ｐ ｗｅ ｎｉｓ
ＸＩＹｕ ｎ，Ｌ Ｕ ｉ ｇ ｉ ａ Ｉ Ｊｎ ｂ ｎ
（ ｏｔ ｈｎ ｌ ｔｃＰ ｗ ｒ ｎｖｒｔ， ｅｉｇ１２ ０ Ｃ ｉａ Ｎ ｒ Ｃ ｉａＥｅ ｒ ｏ ｅ ｉ ｓｙ Ｂ ｉｎ ０ ２ ６，ｈｎ ） ｈ ｃｉ Ｕ ｅｉ ｊ
炉与 汽轮 机 在响应 外 界负 荷需 求 时不 能协 同动 作 的
问题 。虽 然 锅 炉 和 汽 轮 机 本 身 都 有 各 自的 调 节 系
自动 调度 系统 指令
ＡＧＣ
指 理路 ’ 形 路 姜处回 ｌｌ 回 嚣 １ 成 值 令 主
—１＿— 下 ｌ～
频率 偏 差 校 正回 路
方案、 日立 方案 等 。最后 简要 介 绍 了协 调控 制 系统 在 传 统 火力 发 电以 外 的新 领 域 中的研 究及 应 用
前景。
关 键词 ： 元机 组 ； 单 协调控 制 系统 ； 模 ； 制 方案 建 控
中图分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ２３ 文献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ０—０ ８ （ ０ １ ０ ０ １ １０ ６ ２ ２ １ ） ５— ０ ０—０ ７
如图 １ 示 。 所
Ｉ
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。
200MW单元机组协调控制设计
引言近年来，随着大型发电机组的的日益增多，大容量机组的汽机和锅炉都是采用单元制热力系统。
机、电、炉控制设备都放在单元控制室中，可以说，单元制运行方式简化了热力系统，使蒸汽经过中间再热处理成为可能，提高了机组的热效率。
随着电网容量的增大和对供电质量要求的提高，现代大型单元机组的负荷控制系统无一例外地采用了协调控制系统。
单机元组是由发电机、汽轮机和锅炉组成，共同配合工作来适应电网的负荷要求，并且共同保持机组的稳定运行，不能将汽轮机和锅炉的负荷控制任务分割开来讨论。
大型的机组都是以锅炉、汽轮机组成单元机组方式运行，机、炉之间相互联系紧密，成为一个不可分割的整体，因此，必须将二者作为一个联合的条件对象进行控制，又由于外部负荷变化时，机、炉的动态响应特性差别比较大，控制系统应该考虑两者的特点做适当地分工协调，以提高机组适应负荷变化和保持内部能量平衡的能力，所以协调控制就成为必然的趋势，协调控制系统的控制策略设计直接决定了协调控制系统的调试及控制品质。
单元机组是一个复杂的多变量强耦合控制对象，存在着大滞后、多扰动、时变等特性。
强烈的耦合给系统的控制带来较大的难度，一般通过设计补偿网络来消除和削弱这种相互的关联和耦合，把多变量控制问题转化为多个单变量控制问题来处理。
但是在具体实现时，也会遇到许多的困难，很难做到理想的解耦。
因此，有必要对解耦的理论方法加以必要的改进与简化。
多变量频域理论中的串联补偿法就是一种合理的W成为对角阵实现了各被调量解耦方法，该方法通过补偿网络的串联，使等效对象e的单变量控制。
在实际生产过程中，主要扰动常来自某一方面，对于这类生产过程被控对象，若采用单向解耦，不仅可以大量减少补偿装置，简化系统结构，同时也能取得更好的调节效果。
因此，针对单元机组通过解耦设计来实现协调控制具有重要现实意义。
第一章控制系统概述在生产和科学技术的发展过程中，自动控制起着重要的作用，目前已广泛应用于工农业生产、交通运输和国防建设。
CCS系统简介
CCS系统简介一、系统概述及其任务CCS系统英文全称为Coordinated Control System ,即协调控制系统。
它是根据单元机组的负荷控制特点，为解决负荷控制中的内外两个能量供求平衡关系而提出来的一种控制系统。
从广义上讲，这是单元机组的符合控制系统。
它把锅炉和汽轮发电机作为一个整体进行综合控制，使其同时按照电网负荷需求指令和内部主要运行参数的偏差要求协调运行，既保证单元机组对外具有较快的功率响应和一定的调频能力，又保证对内维持主蒸汽压力偏差在允许范围内。
具体地讲，协调控制系统的主要任务是：1、接受电网中心调度所的负荷自动调度指令、运行操作人员的负荷给定指令和电网频率偏差信号，及时响应负荷请求，使机组具有一定的电网调峰、调频能力，适应电网负荷变化的需要。
2、协调锅炉、汽轮发电机的运行，在负荷变化率较大时，能维持两者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力稳定。
3、协调机组内部各子控制系统（燃料、送风、炉膛压力、给水、汽温等控制系统）的控制作用，在负荷变化过程中使机组的主要运行参数在允许的工作范围内，以确保机组有较高的效率和可靠的安全性。
二、新华CCS系统简介XDPS系统是新华公司自主开发的，基于windowsNT 平台上工作的分布式处理系统。
利用XDPS系统构成的DCS系统中包含有DAS、CCS、SCS、FSSS四个子系统。
各子系统之间相对独立，均有其自身的I/O卡件及对应的DPU—分布式处理单元。
通过控制扩展的智能和非智能的I/O卡件实现对工业现场各种模拟量、开关量、脉冲量等的采集和控制。
对于CCS系统而言，外观所能看到的只有I/O卡件，已经没有了传统意义上的调节器、伺放、操作器等装置，取而代之的是软件自身具有的各种丰富功能的功能块。
自动调节系统在接受外界的输入信号后，就利用内部的组态程序进行控制运算，而后输出控制信号。
所有自动系统均可实现手/自动无扰切换。
三、实例简介1、除氧器压力控制由系统图可知，这是一个简单的单回路控制系统，通过除氧器压力调整门调整三抽进汽量来控制除氧器压力。
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。