燃煤电厂集控运行与机组协调控制 周涛
660MW超超临界机组协调控制系统优化分析
学术论坛660MW超超临界机组协调控制系统优化分析张 鑫（京能（锡林郭勒）发电有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）摘要：本文主要对国内某发电公司的两台660MW超超临界机组协调控制系统进行分析，首先分析了机组的协调控制相关的策略特点与难点，然后对机组的运行期间出现的协调控制系统问题加以优化，最终为机组的运行安全和经济运行打下一定的基础。
关键词：660MW超超临界机组；控制策略；优化；大延迟；协调控制系统1 概述本次分析的机组为660MW超超临界褐煤间接空冷机组。
锅炉为高参数超超临界褐煤直流锅炉，并使用中速辊式正压直吹式的制粉系统，汽轮机为高背压九级回热高效汽轮机，发电机为双水内冷汽轮发电机，机组辅机配置为：空气预热器两台、磨煤机七台、送风机两台、引风机两台、一次风机两台、汽动给水泵一台，公用电泵一台。
热工控制系统（DCS）使用OVATION分散控制系统，模拟量控制系统（MCS）能够对系统进行分散控制，并针对锅炉和汽轮机以及设备加以连续的闭环控制，确保机组稳定安全，符合安全启、安全停、定压、滑压的运行标准。
2 协调控制的策略分析超超临界机组使用的协调控制系统由汽轮机和锅炉的主控回路、负荷指令和主蒸汽压力的相关设定、协调方式的切换、辅机故障快速减负荷、频率和热值的校正等功能回路。
汽轮机和锅炉的主控回路一般情况下有四种不同的运行控制：汽轮机跟随控制方式（锅炉和汽轮机的主控系统分别是手动和自动），机炉协调控制方式（锅炉和汽轮机的主控系统均为自动），锅炉跟随控制方式（锅炉和汽轮机的主控系统分别为自动和手动），基本控制方式（锅炉和汽轮机的主控系统均为手动）。
协调控制系统通常使用锅炉跟随的方式。
炉跟机协调控制方式下，由锅炉主控系统来承担维持机前压力，而汽轮机主控则使用在对机组的负荷控制。
此种控制方式特点为机组负荷响应快，负荷控制精度要高，但机前压力波动大。
依据相关部门对机组的要求，使用此协调的方式可以更加符合要求，下图1显示为2.1 机组的负荷指令和蒸汽压力定值处理回路机组的负荷指令回路是负责机组接收外部负荷指令，然后再进行处理，最后再当作负荷的给定值发送至锅炉与汽轮机的主控系统，总共三个子回路：最大限制和最小限制回路，负荷控制站，变化率限制回路。
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。
火电厂2×600MW机组协调控制的分析
主 导作刖 ； 当实际负荷接近 目标负荷时 ， 前馈信 号 动态过程基本结束 ，通过变参数适当提高调 节 器的凋 作＿ ， 实际负荷尽快达到 目标负 ｝ 使 ＝ ｝ ｊ 荷。 １ 图 为变参数控制示意图 ， 变参数控制通过 Ｉ Ｆ９ 功能码 Ｆ ２ （ Ｄ Ｐ ￣ Ｎ Ｉ０ Ｃ ４ Ａ Ｔ实现 ， Ａ 即根据 实际 负衙与 目 标负荷 的差值 大小 ，自 动调 整负荷调 节器的 比例系数 、 积分系数等 。实践证 明 ， 变参 数控制有利于实现负荷 的动态快速 响应与稳态
—
ＣＳ 汽机 曩 某电厂 ６ ０ ０ ＭＷ 超临界机组 协调控制系统 挖 。 Ｃ 方式时 ， 主控接 收机组 当前功葺 和 稳定 主要包括机 主控（Ｍ 、 主控（ Ｍ 、 ． ） Ｉ 炉 １ Ｂ ） 负荷指 令设 机组负荷指令 的偏差 ， 进行 Ｐ Ｄ计算 ， Ｉ 同时引入 定、 压力设定 、 调方式切 换 、 故障减 负荷 机前 力偏差和机组负荷指令作 为前馈 量。杠 协 辅机 （Ｕ Ｂ Ｃ ） Ｒ Ｎ Ａ 、 Ｋ 频率校正等功能 回路 对应 于机主 非 Ｃ Ｓ Ｃ 方式 下， 跟踪汽机主控输出值。 控、 炉主控 ， ４ 有 种机 组运行 控制方 式 ， 别是 分 ２ ． ４燃料量和给水量的比值控制 凹路 机炉协调方式 、 汽机跟踪方式 、 锅炉跟踪 方式和 燃料量和给水量 的比值控制 回路采 水跟 机炉手动方式 。该 电厂协调控制 系统采 用以锅 煤 的控制方式 。 当锅炉燃料量指令改变时 ， 根据 炉跟踪方式为基础 的协调控 制方 式。锅 炉跟踪 设计 煤种 的发热量 Ｅ动改变给水 流量设 定值 ， Ｊ 图 ｌ变参墩 控制示 意图 协调方式下 ， 炉主控负责维持机前压 力， 主控 如１ 机 果煤种发热量 变化 或其它因素的影响导致水 ３． ． ２ ２大偏 差叫拉调 节策略 再用 给水 流量对锅炉汽水分 如果机组运行 尚未稳定或 正常运行 时遇 到 用于控制机组 负荷 。 机组 的负荷响应速度怏 、 负 煤 比偏离设计伉 ， 荷控制精度较高 ， 但机前压力波动 幅度较大 。 离器入 Ｌ蒸汽温度进行 校正。锅炉汽水分离器 过＿ ｌ 人扰动 ， 可能会 出现大幅度偏差（ 超过± 负荷 女 口 Ｍ 。由于负荷调节 器采用变参数控制 ， 在大 ２１ ． 负荷指令 与压力定值处理 刚路 人 口温度 的设定值根据 汽水 分离器出 门压力经 ７ Ｗ） ２． ．Ｉ负荷指令处理 回路： １ 负荷设定 回路接 数发生器 自动给 出。给水流量指令按 下式确 偏 差时训 作月 偏弱 ，会ｍ现大偏差持续较长 ｊ 收运行人员手 动设定 的 目标负荷或 中渊 自 动发 定： 给水流量指令＝ 惯性环节迟 延后的锅炉 主指 的现象 。 大偏 差回拉 回路用于通过加 、 减燃料量 燃水比函数＋ 微过热 温度 问节器 的输 ｆ ¨ Ｉ 将 负荷托 稳 态区域（ 士Ｍ ， ： 偏差 ４ 然后 由负荷 电（Ｇ ） 令 ， Ａ Ｃ指 经速率 限制 、 负荷上 下限 限制和 令 ｘ 渊节器通过正常蒯 节将负荷稳定．定值 附近 。 在 负荷 指令闭锁 增减运算后 分别送往 机 主控 、 炉 ３协调控制 系统存 存的问题 及优化 方案 主控等 回路 ；频率校正 回路负责把 箍 信号转 ３ ． １协调控制系统存 在的问题 ３ ３ 给水 一动凋节优化 ． ２ 换为负荷偏差信 号， 叠加到负荷指令上。 （机组采 双进 双ｍ钢球磨直吹式制粉 系 １ １ （ 中间点温度 的设定 ： １ ） 根据分离 器 出口压 ２ ． 力定值处理 回路 ： 设 汁 ｒ定压 、 统 ， ． １ ２压 其 其燃料一 负荷 、 燃料一 压力特性惯性及滞后较 力先计算对应状 下的饱 和蒸 汽温度 ，根据 锅 滑压两种压力运行方式 。 在滑压方式时 ， 据负 大 ， 根 机组蓄热量较小 ， 燃 配比要 求严格 ， 水一 机炉 炉运行 要求 ，冉 力上过热度后作 为中间点温度 ｕ 荷一 压力定值关 系 表 １ 定机 前压 力定伉 。 确 压 动态杼 ｝差距悬殊 ， 常规方 法控制负倚 ， 生 采用 尢 的给定伉 。根据分离器 的压 力不 同来设置不 同 力定值 变化时 ， 给定 的压 力变化速率进行限 法解决 响应速度 过慢与超 渊严重之 问 的矛盾 。 的过热度。过热度可以 由运行人员手动设定偏 按 速。 压力定值和压力变化速率＿ 以 Ｏ ＿进 【燃 料 辛控投 入 自动 方式 时 ， 几 『 ＷＳ Ｌ ２ １ 设定值 是锅 炉主 置 ， 计巾考虑了汽水分离器入 口蒸汽温度最 设 行设定 。 控Ｆ 发的燃料量指令 ， 被调量是总燃料量 ， Ｉ ｉ Ｊ 占 小过热度 限制 ，当过热器喷水流量 占总给水流 设计 值偏差过大时 ，再对汽水分离 表 １某电厂 ６ ０ Ｗ 机组滑压 负荷一 力关 系 ０Ｍ 压 对 象是磨煤机负荷风挡极 ，由于采用 的双进 双 量 的比例 与 ¨ 蚯蔷Ｉ ＭＷ ¨ Ｊ ｊ ｛ ，１ ｔ， Ｅ Ｍｌ１ ． 出直吹钢球 磨供应的燃料量足根据一次风量来 器入 口蒸汽温度设定值进行小范同的增减 。 ０ 间接 计算 的 ， 方面 由于测量技术 的限制 ， 次 一 一 ｆ 给水流量 指令 的形 成 ： ２ ） 当给水泵均在 手 ３（ ０｝ 给水 １（ 给 风量难 以测量准确 ， 常发生零 点漂移等 问题 ； 动方式时 ， 流量指令计算 ＰＤ￣调 节器） 经 ４ １ ５） ！Ｊ ５ ４０ ２ ４ 当任一泵在 自动方式 时 ， 另一方面风 母中所 含的煤粉量也不可能完全 定值跟踪 中问点温 度 ； ６ ０ ２ ２ ４ ２ ｌ ） Ｐ采Ｊ中间点温度设定值。给水泵 全手 ｝ ｊ 定， 所以燃料量 的训算 比较模 糊 ， 给燃烧 测节带 Ｐ１的 Ｓ ２ ． 炉主控 ２锅 来不便 。由于磨煤机人 口风道为倒 … ’ ， Ｆ 形状 两 动 情『 下 ， Ｉ “跟踪实际给水流量 ； 兄 ＰＤ输 ｛ 任一给 锅 炉 主 控 设 计 有 ２种 方 式 ：ＢＦ方式 和 侧负荷 Ｊ 门 同时开肩时 容易 出现抢 风现 象 ， ｘ Ｌ 且 水泵 投入 自动 时 ，根 据 中间点 温度 偏差 进行 ＣＳ Ｃ 方式 。 负荷风测量不准确 ，无法用负荷风量表 征实际 Ｐ１ ’ ， Ｉ 算 门动修 正给水 流量设定值 。 ） Ｂ 方 式锅炉主控 Ｐ Ｄ逻辑 如下 ： 限幅 限 的燃料量 ，给协凋控制系统 的投运带 来很 大 Ｆ Ｉ 将 经过 多次试验和研究 ，我们在给水流量指 Ｉ 添 【 个前馈量 ：一个足锅炉 ）Ｉ Ｉ 速后 的主汽压力作为 给定值 ，主汽 压力测 量值 难 。ｆ给水控制 的设 汁采用水跟煤 的控制方式 ， 令讣算 Ｐ１ ： 力了 ２ ３ １ 即燃料量指 令信 号 ， 根据平 常运行 中给水 作 为过程值 ， 未投人 Ｂ 方式时 ，ＰＤ输 ｝强制 ＿锅炉燃 料量指令改变时 ，根掂设计煤种 的发 主控 ， Ｆ ｌ ｝ ｊ ！ Ｉ ｉ ＝ 跟踪锅炉 主控输 出， 投入 自动时 ， ｝ 主汽压 热量 ｆ动改变给水流量设定值 ，ｌ１ 将卡据 ｌ Ｌ ｉ 叟果煤种发热 流世和磨煤机 负荷 风总量的经验 比值 ，目前采 ｌ ： Ｈ ｌ ！锅炉燃 料量指令发生改变 力及其设定值的偏差
发电机组集控运行技术在火力发电厂中的应用 何涛
发电机组集控运行技术在火力发电厂中的应用何涛发表时间：2018-10-01T11:48:47.347Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：何涛[导读] 摘要：随着我国社会的快速发展，电能的需求量也在不断增大，中国的发电形式一直以来主要都是火力发电，作为中国发电行业的主力，火力发电企业在电能供应中具有十分重要的作用。
（深圳南天电力有限公司）摘要：随着我国社会的快速发展，电能的需求量也在不断增大，中国的发电形式一直以来主要都是火力发电，作为中国发电行业的主力，火力发电企业在电能供应中具有十分重要的作用。
现阶段，中国火电厂的科学技术含量越来越高，而发电机组集控运行技术的应用范围也越来越广泛，大幅提高了火电厂运行的可靠性和安全性。
基于此，本文介绍了发电机组集控运行技术，并对火力发电厂中该技术的应用情况进行了相关论述，希望可以帮助相关工作人员。
关键词：发电机组；集控运行技术；火力发电厂本世纪，随着计算机网络技术的快速发展，借助集控运行技术把网络化管理方法引入火力发电厂的运行，这是计算机网络化发展趋势的体现。
借助发电机组集控运行技术可以节省火力发电成本，减小能耗，积极响应了现代化环保建设。
所以，集控技术应用范围的扩大给火力发电厂带来了良好的发展机遇。
1 概述火力发电厂发电机组集控运行技术1.1 定义集控运行系统技术简称DCS系统技术，其另外一个名称是集散控制运行技术。
该系统的控制要点极其复杂繁琐，属于一种新的集约式综合控制自动化系统。
相较于以前的集中式控制系统，火力发电厂发电机组集控运行系统技术实现了发电全程的集约化自动管理和控制，它以自动化处理器作为核心，具有较好的技术性、先进性及综合性。
1.2 火力发电厂中发电机组集控运行技术的现实意义发电机组集控运行技术主要以下内容：电厂运行监控技术、电力运行设备运行管控技术和分散控制技术。
在火力发电厂中，借助集控运行技术既能降低生产成本，又能对其进行实时有效监督与控制，具有非常广泛的应用范围，控制内容也非常全面。
加强电厂集控运行与机组协调控制探析王政
加强电厂集控运行与机组协调控制探析王政发布时间：2021-09-29T03:48:52.761Z 来源：《新型城镇化》2021年18期作者：王政[导读] 维修人员需要根据出现故障的具体情况开展有效的维修活动，成立专门的检查以及维修小组，才能保证电厂的安全稳定运行。
北京国电电力有限公司大同第二发电厂山西大同 037043摘要：电厂集控运行包括集中管理与分散控制，主要负责电厂机组的运行、调节、控制和技术管理，确保电厂机组高效运行。
机组协调控制是控制机组内外能量合理配合，使其保持平衡，并调节压力和功率之间的冲突矛盾，确保机组对外功率和调频能力，有效控制蒸汽压力误差。
强化电厂集控运行与机组协调控制，可以有效确保机组稳定运行，提升电厂生产管理水平。
关键词：电厂集控运行；机组协调控制1电厂集控运行技术与集中控制运行技术相比，电厂原本采用的单独控制运行管理技术只需要一个母控制系统，而其他部分具有较强的独立性。
集控运行技术在应用过程中主要是利用不同控制管理形式。
将集控单元作为中心对各个机组设备的控制系统进行集合的方法。
集控运行系统在每一台发电机上都可配备锅炉以及汽轮机，这样能够对锅炉、发电机、汽轮机等进行集中管理。
电厂的集控运行技术可以对电厂生产运行中的各个环节进行监督检查，可以及时发现在火电厂运行中存在的问题，并采取有效措施解决问题，能够提高电厂控制技术的自动化水平。
但是需要注意的是在集控运行技术应用过程中，必须要有专业的维修人员对电厂集控运行单元进行保养和维修，才能保证集控运行系统的正常运行。
因为集控运行技术在使用过程中主要是对内部设备进行自动调节，不能对出现故障的设备进行维修。
因此，维修人员需要根据出现故障的具体情况开展有效的维修活动，成立专门的检查以及维修小组，才能保证电厂的安全稳定运行。
2机组协调控制的基本功能机组协调主要是协调机组内部与外部能量，使其保持平衡状态，并调节压力与功率间的冲突矛盾，使控制过程更加理想。
600MW超临界机组协调控制系统分析及优化探讨朱志刚
600MW超临界机组协调控制系统分析及优化探讨朱志刚发布时间：2021-08-19T07:44:39.299Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第10期作者：朱志刚王坤[导读] 本文针对华能沁北发电有限责任公司二期工程2×600MW超临界机组协调控制系统构成、特点等进行了分析。
在机组运行期间，对此协调系统进行了调试、优化，机组在50～100%MCR负荷段具备了优良的负荷适应性。
根据运行实践，对机组主要参数调节品质现状进行分析，提出了解决思路，为同类型机组协调控制系统提供了借鉴。
朱志刚王坤华能沁北电厂河南济源 459000摘要：本文针对华能沁北发电有限责任公司二期工程2×600MW超临界机组协调控制系统构成、特点等进行了分析。
在机组运行期间，对此协调系统进行了调试、优化，机组在50～100%MCR负荷段具备了优良的负荷适应性。
根据运行实践，对机组主要参数调节品质现状进行分析，提出了解决思路，为同类型机组协调控制系统提供了借鉴。
关键词：协调控制系统超临界机组优化一、引言超临界机组的自动控制系统与亚临界参数机组相比，其动态特性更为复杂，需要更加完善的控制策略。
主要表现为：1、机组的动态特性随负荷大范围变化（通常的负荷变化范围 50％－100％），呈现出很强的非线性和变参数特性。
特别是为了适应调峰运行的需要，超临界机组常采用复合变压运行方式（亚临界＋超临界），由于水蒸汽特性在亚临界和超临界区域的差异，使得超临界机组在亚临界和超临界区域转换时的动态特性差异显著2、由于直流锅炉的工质流和能量流相互耦合，汽机调门开度、燃料量、给水流量都对主汽压力产生影响，从而在各个控制回路，特别是给水、汽温及负荷控制回路之间存在很强的非线性耦合。
3、直流炉的热力系统蓄热较少，因此对外界的扰动响应速度较快，容易发生分离器入口过热度摆动大、超温、超压等情况。
4、从控制模型上比较，超临界机组为三输入两输出的控制结构，控制策略上要求很高。
华北电力大学600MW机组集控运行培训班 热控第二章 单元机组协调控制系统
采取的办法是不使汽轮机调节汽门处于全开的位臵， 而是留出一定的调节余地。当外界负荷需求变更时，首先 通过调整汽轮机调节汽门的开度，改变进汽量，利用锅炉 内部的蓄热能量，较快地适应外界负荷的需求。与此同时， 调整进入锅炉的输入量，使燃烧率改变，与外界负荷需求 达到新的平衡。调节汽门的调节余地也为机组参与电网一 次调频创造了条件。
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North China Electric Power University
第二章 单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统框图
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North China Electric Power University
第二章 单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统可认为是一种二级递阶 控制系统。处于上位级的机炉协调级，也叫作单元 机组主控系统，是整个系统的核心部分。处于局部 控制级的子系统包括锅炉燃料控制系统，风量控制 系统，汽轮机功率/ 频率调节系统，以及直流锅炉 的给水控制系统。 单元机组主控系统产生指挥机炉控制器动作的 锅炉指令和汽机指令。局部控制级的控制器执行主 控系统发出的指令，完成指定的控制任务。
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North China Electric Power University
第二章 单元机组协调控制系统
（2）系统功能完善。除了在正常工况下的连续调节 功能之外，系统还设计有一整套逻辑控制系统。包括实 际功率给定逻辑，局部故障处理逻辑，运行方式切换逻 辑，以及显示报警、监督管理等功能。系统可根据实际 需要和设备状况，选择不同的运行方式，比如机跟炉、 炉跟机、机炉协调方式；定压运行或滑压运行方式；固 定功率输出或可调功率方式；调频或非调频方式等。适 应不同运行工况对控制功能的要求。 （3）系统可靠性高。通过设臵安全保护系统和采取 一系列可靠性措施，可获得很高的系统可靠性。比如， 当主机或辅机设备故障时，可自动改变控制方式，对实 际功率指令的幅值和变化速率进行改变，并通过相应的 联锁保护，报警显示等措施，保证机组在安全范围内运 行，并维持最佳的工况。
浅析电厂协调控制系统
浅析电厂协调控制系统电力是大工业生产的基础能源，而火电在中国的电力行业中占据主导地位。
相比于核电，火电调峰性能更加优异；相比于风电和光伏，火电不受限于天气；相比于水电，火电不受限于地理条件。
在我们生产生活中，电力的供需需要实时的平衡，电网运行对电厂的调峰性能和机组调整负荷的能力提出了更高的要求。
随着电力技术的发展，集控运行和机组协调控制在电力运行中阐明了重要的现实意义。
汽轮机与锅炉间的调节能力并非一致，而存在较大差异性。
如：对电网运行而言，机组负荷调节注重响应快速，但对机组运行而言，机组调节过程注重安全、可靠。
锅炉输出的蒸汽是通过风量、水量、煤量的燃烧调节后产生，对电网负荷的适应需要一定的时间，响应的速度较慢；而汽轮机是通过调节汽门开度来改变进汽量，以适应电网负荷变化，响应速度较快。
也就是说，在机组负荷调节过程中，汽轮机运行与锅炉运行存在着对蒸汽能量供需平衡矛盾，这个矛盾势必会影响机组和电网的安全、稳定。
因此，协调控制作为机组集控运行的大脑，实现了汽轮机和锅炉对电网负荷变化时的协调统一，既兼顾了负荷的响应速度，又兼顾了机炉运行调整的安全平稳。
什么是协调控制？我们就以大唐东营电厂1000MW机组为例，浅析一下协调控制的原理和负荷变化时的动作过程。
大唐东营电厂采用上海电气超超临界变压运行直流锅炉（SG-2778/32.45-M7053型）、上海电气超超临界二次中间再热凝汽器式汽轮机（N1000-31/600/620/620）。
DCS控制系统采用北京和利时有限公司，DEH控制系统采用德国西门子T3000。
一、协调控制系统分为四种模式:基础控制BASE、汽机主控TF、锅炉主控BF、机组主控CCS。
1.BASE模式：BF和TF分别单独手动操作。
BF手动时，操作员手动调节煤量及燃烧；TF手动时，在压力控制模块，操作员根据压力曲线手动设定主汽门前压力（定压值）保证调门开度，从而改变进汽量来给出负荷指令。
机组从并网至旁路系统关闭阶段默认为功率回路模式。
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燃煤电厂集控运行与机组协调控制
周涛
发表时间：
2018-05-09T16:33:23.520Z 来源：《电力设备》2017年第34期 作者： 周涛
[导读] 摘要： 随着我国推进电网自动化以及经济转型，电力生产领域的自动化建设离不开集散控制技术与机组协调控制系统。
（四川广安发电有限责任公司 四川广安 638500）
摘要： 随着我国推进电网自动化以及经济转型，电力生产领域的自动化建设离不开集散控制技术与机组协调控制系统。就集散控制系
统来说，实现了电力生产的集中管理和分散过程控制，而机组协调控制则对机组整体运行的安全、可靠提供了助力。
关键词：燃煤电厂；集控运行；协调控制
电力企业的发电能力近年来不断提高，在这个进程之中燃煤电厂充分的发挥了科技的力量，通过大量资金的投入引进了现代、高效的
发电设备。但在提高了生产力的同时
,传统的管理办法已经不在适用于先进的发电设备，这就需要发电厂能够与时俱进的使用集控运行技
术，来对发电设备进行统一管控，并且还需要辅助以机组协调控制技术，以求在保证生产效率提高的同时保证电力企业的安全运行。
一、燃煤电厂集控运行原理
燃煤电厂集控运行的核心是电厂网络控制监管中心的建立，通过建立监控管理中心和遍布电厂的子系统之间的联系，就能够时时掌握
电厂各个设备的运行情况，以便对于各区域的信息进行收集、储存。通过现代化集控运行系统的建立能够有效的管理系统，能够将燃煤电
厂生产中的各个发电设备的运行状态转化为直观的数据，使管理者能够一目了然的掌握燃煤电厂的状态，使管理工作更加的科学严谨、有
迹可循。并且，管理者还可以定期回顾集控运行系统所储存的数据，通过比对能够及时的发现问题，将危险隐患扼杀在摇篮里。最后，在
使用集控运行系统进行日常管理的时候，要保证有专人进行时时监督，做到能在第一时间发现问题、解决问题、排除隐患。
二、电厂协调控制系统应用优化方向
1.
调节器变参数控制。当系统负荷发生变化时，会在一定程度上削弱负荷调节器调节作用，其中起作用的主要为负荷前馈信号。待系
统维持到稳定状态后，目标负荷与实际负荷差异较低时，结束前馈信号动态过程。基于此特点，想要缩短达到目标负荷的要求，可以采取
改变调节器参数的方式，来增强调节器调节能力。另外，利用目标负荷与实际负荷存在的偏差，可以通过调整校正调节器积分与比例系数
参数来缩小，可以有效解决快速动态响应与稳态平稳矛盾。
2.
给水自动调节优化。（1）中间点温度。为确保中间点温度设定的合理性，可以利用分离器出饱和蒸汽压力对应的温度，以及根据实
际运行状态，由操作人员通过手动偏置与减温水比例的方式进行处理。其中，利用减温水流量所占总给水流量比值法进行校正，可以弥补
手动偏置处理存在的偏差，使得温度调整合理性更高。（
2）给水流量。生产活动中如果采取手动给水操作，主调节器输出量会随着水量变
化而变化，并且给定值也会跟随中间点温度发生变化。而如果选择用自动给水方式操作时，给水流量设定值由中问温度
PID来控制实现。
PID
计算时增加了机组负荷指令、水冷壁出口集箱温度与锅炉主控前馈作用，其中负荷指令目的是确保给水可以与燃料量变化同步，来确保
煤水比维持在一定稳定状态囡。一般情况下，正常机组运行水与各磨组燃料量经验比值稳定，一旦燃料量发生变化，煤水比发生变化，就
会造成给水流量增加。
三、集控运行与机组协调
1.
集控运行。燃煤电厂集控运行的核心在于集散控制系统，该系统的关键在于集中管理和分散控制。从系统构成来看，主要分为3个层
级，上位综合管理层、中间集中操作监控层和下位现场分布式控制层。
Dcs系统的应用使得燃煤电厂的生产管理出现了新的模式，进一步推
动了我国电力生产领域的自动化进程。
2.
机组协调控制。（1）机组协调控制系统。协调控制系统，普遍用于大型单元机组的控制方式，发展自常规锅炉、汽轮机局部控制系
统，采用阶梯式系统框架结构，将锅炉和汽轮机看作一个生产整体进行控制，结合自动调节、连锁保护、逻辑控制等功能，满足不同工
况、运行条件的一种多控制功能的系统。其核心就是外界电网负荷产生变化，需要快速调节功率时，汽轮机与锅炉的子系统同步参与协调
控制汽轮机功率及锅炉汽压。通俗讲就是综合考虑汽轮机和锅炉的特点及差异，采用相应措施使机、炉按电网负荷的变化同步调整自身参
数，修正参数偏差实现协调控制，从而满足电网负荷需求，同时保持机组安全稳定的运行。主要组成部分包括处理负荷指令的回路以及控
制机、炉回路。（
2）机组协调控制系统的重要性。机组协调控制系统对于机组的安全、稳定、经济运行有着重要的作用，其重要性主要表
现在以下几点。其一，提高机组运行安全性。将锅炉和汽轮机看作一个生产整体，达到同步协调控制，可使操作准确，运行参数变化小，
确保机组稳定运行。若汽轮机或锅炉局部发生异常掉线时，自动转入基础调节方式即
TF或BF方式(汽轮机主控或锅炉主控)，防止故障扩
大，十分便于工作人员检修排除故障。采用负荷变化率控制机组的负荷调节，避免出现过快的负荷变化而产生过高的热应力，确保机组使
用寿命，监控保护功能相对较为完善。其二，机组对负荷的响应速度提高，机组状态正常且允许的情况下，采用协调控制，能够极大地改
善机组负荷响应能力，降低负荷跟踪延迟，实现快速的负荷跟踪。其三，机组效率提高。协调控制系统使燃料、水、风等随着机组的变化
在较高效率下运转，高质量地调节质量，使机组组成部分的运行参数保持平衡，可起到节能的作用。
四、燃煤电厂协调控制体系的设计规划
1.
（1）软件结构.燃煤电厂的协调控制系统的组成主要由两方面构成，这两部分别是系统的服务端以及客户端，这种结构的最大优点
就是系统能够充分的对两个组成部分进行分析，通过精确、科学的运算，将管理任务进行最为合理的分配，最终达到降低管理成本的目
的。在这个管理系统中尤其要注意服务端的稳定运行，因为服务端就相当于整个系统的大脑，一旦服务端发生运行故障，就会导致整个系
统的瘫痪，为了保证服务端能够长效、稳定的运行，一般情况下电厂会在服务端配备两台服务器，这两台服务器能够实现服务器之间数据
的交互传输、实时共享，并且在这种结构下即使其中一台服务器发生了故障，也能够将全部的工作内容转移到正常服务器上，从而使整体
系统的运行不收影响。在系统构成中客户端像是整个系统的耳目，客户端在结构中的主要作用是收集发电设备的运行信息并传输给服务
端，这种体统结构模式能够有效的发挥客户端信息收集的能力。（
2）功能模块。在对电厂协调控制系统进行设计时，可以将其与集控运行
管理系统相结合，通过对各子系统运行状态信息的分析，将其作为协调控制的基础。基于此可以将整个系统的控制模块分为将主控系统、
汽机主控、锅炉主控以及子系统等四部分，并且每个模块又分为多个子模块，来实现协调控制系统功能的正常运行。
2.
（1）网络架构。主要包括现场控制层、系统服务层、检测控制层三部分。第一，现场控制层。将现场控制站DPU与数据采集DPU
站集中安装在与主控室相邻电子设备室内，主要负责接收传感器、变送器传输的信号，并利用预先设定控制策略进行逻辑运算，将最终结
果传输给现场执行器。第二，系统服务层。即系统服务器，利用冗余网实现与监控层计算机、控制器连接，实现收据信息的接收与发送。
（
2）功能模块。①主控系统。对电网自动调度系统传输的ACC负荷指令，以及运行人员手动调整负荷指令进行限速、限幅处理。如果机组
主要辅机出现运行问题，保证机组能够自动进入相应控制系统，将负荷调整到相应目标值。②锅炉主控系统。在自动模式与手动模式下运
行，与汽轮机主控系统在机组不同运行条件下来完成控制功能，指令间的锅炉输出与负载匹配关系。锅炉主控系统具有主蒸汽压力闭环控
制能力，以及负荷质量前馈控制功能，来确保输入能量符合电厂锅炉节能要求。
参考文献
[1]
张敏华，燃煤发电技术发展展望．2015.
[2]
喻成.浅谈燃煤电厂集控运行与机组协调控制.2016.