超超临界机组自动化成套控制系统

1、超超临界机组自动化成套控制系统超超临界机组自动化成套控制系统华北电力大学华北电力大学国 家 火 力 发 电 工 程 技 术 研 究 中 心国 家 火 力 发 电 工 程 技 术 研 究 中 心电站设备状态监测与控制教育部重点实验室电站设备状态监测与控制教育部重点实验室牛玉广牛玉广1. 背景背景863重点项目重点项目：火电行业重大工程自动化成套控制系统：火电行业重大工程自动化成套控制系统目标：目标： 研究开发一套适用于百万千瓦级超超临界火电机组的研究开发一套适用于百万千瓦级超超临界火电机组的自动化成套控制系统，形成以自动化成套控制系统，形成以分散控制系统分散控制系统（DCS）为）为核心，包括核心

2、，包括厂级监控信息系统厂级监控信息系统（SIS）、）、全激励仿真系统全激励仿真系统（SIM）、）、现场总线技术及高参数智能化仪表现场总线技术及高参数智能化仪表、超超临界超超临界机组优化控制策略机组优化控制策略等在内的百万千瓦级超超临界火电机组等在内的百万千瓦级超超临界火电机组整体自动化解决方案。整体自动化解决方案。主要研究内容主要研究内容：n超超临界机组自动化成套控制系统体系结构和关键技术超超临界机组自动化成套控制系统体系结构和关键技术n超超临界机组自动化控制系统超超临界机组自动化控制系统n超超临界机组控制系统用现场总线技术及高参数智能仪表超超临界机组控制系统用现场总线技术及高参数智能仪表n超

3、超临界机组运行特性分析与优化控制策略超超临界机组运行特性分析与优化控制策略n超超临界机组厂级监控信息系统超超临界机组厂级监控信息系统n超超临界机组的高精度、全激励仿真系统超超临界机组的高精度、全激励仿真系统n超超临界机组自动化成套控制系统工程设计技术超超临界机组自动化成套控制系统工程设计技术n超超临界机组自动化成套控制系统工程实施技术超超临界机组自动化成套控制系统工程实施技术2. 系统结构系统结构体系结构体系结构功能结构功能结构激励式仿真机激励式仿真机SIS构成构成实时实时/历史数据库历史数据库管理系统管理系统目前实际工程项目目前实际工程项目数据已达到数据已达到50万点万点3. 超超临界机组建

4、模与控制超超临界机组建模与控制模型分类模型分类某某1000MW超超临界机组框图模型超超临界机组框图模型1000MW机组非线性控制模型及验证0100020003000400050006000262026402660268027002720274027602780时 间 /s中间点焓值/kJ/kg 实 际 值计 算 值0100020003000400050006000750800850900950100010501100时 间 /s负荷/MW 实 际 值计 算 值全局优化控制结构1000MW超超临界机组协调控制框图依据火电机组全工况下的非线性测度，建立分段控制模型控制模型非线性测度示例多模型控制系

5、统燃烧优化控制框图抗煤质扰动控制示意图0.150.160.170.180.190.20.211.31.41.51.61.71.81.92发 热 量 系 数修正后煤质做功能力系数相 关 系 数 0.9596基于内模控制的燃烧器摆角及喷水联合调节基于内模控制的燃烧器摆角及喷水联合调节机组升降负荷过程燃烧器摆角和喷水联合调节，减温水只在再热汽温超温时喷入，且流量较低，节能效果明显。4. 基于激励式仿真机的控制系统设计与调试基于激励式仿真机的控制系统设计与调试需要解决的两个关键问题：需要解决的两个关键问题：n 仿真机模型的准确性问题，包括静态准确性与仿真机模型的准确性问题，包括静态准确性与动态准确性动

6、态准确性n 模型与模型与DCS的连接问题，的连接问题，DPU/虚拟虚拟DPU利用运行数据及优化算法（如遗传算法）进行模型修正利用运行数据及优化算法（如遗传算法）进行模型修正高温过热器模型高温过热器模型修正前修正前修正后修正后仿真机模型与仿真机模型与DCS的通信的通信n数据通信方式：数据接口；数据通信方式：数据接口；nOPC方式：方式：OPC Server,OPC Group, OPC Item同一机组仿真模型与不同同一机组仿真模型与不同DCS的连接的连接5. 应用情况应用情况1000MW超超临界机组仿真系统超超临界机组仿真系统基于仿真机的控制系统调试技术基于仿真机的控制系统调试技术（）信号检查

7、（）信号检查n 信号名称检查；信号名称检查；n 连接方式检查；连接方式检查；n 补偿计算检查；补偿计算检查；n 信号质量检查等。信号质量检查等。（2）控制逻辑检查）控制逻辑检查n 阀门、挡板等调节机构的手动操作检查；阀门、挡板等调节机构的手动操作检查；n 自动投切逻辑检查；自动投切逻辑检查；n 手自动跟踪及无扰切换检查；手自动跟踪及无扰切换检查；n 控制器动作方向检查。控制器动作方向检查。（3）控制器参数整定）控制器参数整定n被控对象特性试验；被控对象特性试验；n控制器参数整定；控制器参数整定；n函数关系及前馈参数整定。函数关系及前馈参数整定。（4）控制系统投运调试）控制系统投运调试n稳定运行调试；稳定运行调试；n定值扰动调试；定值扰动调试；n升降负荷调试；升降负荷调试；n异常工况调试。异常工况调试。 全仿真系统调试完毕后，将虚拟全仿真系统调试完毕后，将虚拟DPU中的控制逻辑及中的控制逻辑及参数下载到现场参数下载到现场DCS的的DPU中，可以作为现场调试的初中，可以作为现场调试的初始值。始值。 仿真机负荷控制中心界面仿真机负荷控制中心界面阶跃扰动试验曲线阶跃扰动试验曲线控制系统参数调整界面控制系统参数调整界面控制系统闭环运行曲线控制系统闭环运行曲线试验研究平台试验研究平台实验室研究平台：数据-仿真-试验-闭环优化调试环境虚拟