摘要：300MW机组协调控制作为一种多变量的被控对象，具有多不确定干扰、不对称、强耦合、大迟延等特点。因此，研究单元机组的协调控制问题具有很强的现实意义，同时，伴随着我国电力工业实施可持续发展战略，对机组协调控制系统的安全性能和经济性能则提出了更高的要求，通过对现有机组协调控制系统的优化、仿真及调试，提高机组运行的安全性和经济性，符合这一战略的发展目标。
关键词：火电机组；协调控制；优化研究
1 机组协调控制系统的现状
近年来，随着经济和科技的不断发展，我国的单元机组协调控制系统也已经得到了很大的提高，按照其自身的能量平衡方式划分，可以将单元机组协调控制系统分为两种：一种是直接能量平衡系统，这是一种利用在输入控制能量的阶段就必须保持机组能量平衡的一种新型系统。除此之外，还存在着一种间接能量的平衡系统，其实质就是通过间接控制能量的各项参数的方式，从而实现机组能量平衡的一种系统。然而，要特别值得注意的是，不管是间接能量平衡系统，还是直接能量平衡系统，其自身都是存在着很多需要解决的问题和矛盾的，首先，就是忽略了锅炉系统自身携带的延时长、惯性大的因素，其次，没有充分考虑到单元机组协调控制系统要求的特定工作条件以及适用范围。最后，忽略了系统自身带来的不确定干扰和分线性的因素，只是单纯的依靠专家的经验分析，没有实事求的进行探索以及重视性程度不够等。
2 机组协调控制系统优化
由于现在的机组在投运AGC运行后，电网调度中也在负荷调峰时，AGC负荷指令在很多时候会连续加负荷或减负荷。原协调控制系统采用能量平衡信号为基础的协调控制方案，机侧调节负荷，采用压力偏差限制汽轮机调阀的进一步开大。炉侧采用热量调节，机炉采用能量平衡方式。原控制方法无法满足负荷要求，特别是因为煤质发热量的降低，导致锅炉的迟滞性更大。为了满足负荷要求，则主汽压力偏差增大，影响机组的安全运行。在送种情况下，机组原有的协调控制设计方案无法满足要求，运行人员不得不进行手动调整，增加了劳动量，降低了AGC的投入率。为了协调控制系统能够快速响应负荷，并保证主汽压力跟机组负荷相对应，本文对协调控制系统控制策略进行优化设计。新协调控制策略采用改进后的功率指令间接能量平衡协调控制方案，该控制方式是在炉跟随机调节的方式，汽轮机控制策略不变，只是在参数整定上自适应调节。锅炉主控器的主要任务是调节主蒸汽压力，使其与给定值一致，另外增加锅炉前馈控制，保证锅炉燃烧的提前给进量，使锅炉蓄热量能及时满足机组负荷。
2.1 AGC和一次调频控制策略的优化
系统原设计逻辑不能满足AGC系统的正常运行，经过详细的论证，对逻辑进行了修改，具体说明如下：AGC投入条件必须同时满足：协调方式、AGC指令品质好、AGC指令与操作员设定不超过±50MW；增加了AGC指令和LDC指令偏差超限这一逻辑目的是加快机组响应中调指令，到达目标负荷；“发变组有功功率给定值”后面的函数f(x)是保证中调给过来的AGC指令和DCS接受到指令保持一致，做了小幅度修正，克服数据在传输时的延时或者丢失。
2.2 锅炉主控策略的优化
2.2.1 增加燃料量的前馈
机组负荷指令前馈，它能在负荷变动时，随着负荷指令按一定速率输出对应的煤量，其f(x)具体修正值为（0，15）、（50，25）、（100，45）、（150，68）、（200，91）、（250，115）、（300，140）、（330，150），下达负荷指令后将给煤的提前量加到位，使提高锅炉燃烧率改变，抑制负荷跟随过程的压力波动，煤量大小与负荷变化率和大小有关系。
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2.2.2 机前压力的两个微分前馈
机前压力设定值与实际值的偏差微分量，此前馈量能在负荷变动时快速、有效的抑制在扰动情况下压力的波动。在升降负荷过程时压力偏差变大，增减给煤量。机前压力设定值的微分量（汽包压力）是相当于锅炉蓄热的前馈，根据汽包压力提前增减煤，类似于能量平衡的原理，此前馈能使实际压力快速跟踪机前压力设定值的变化。
2.2.3 预加煤函数前馈量
目标负荷与负荷指令的偏差函数按一定时间的预加及返回回路，在负荷变化开始后，以很快的速率预加一定的煤量，在一定时间后以很慢的速率减回，能有效的抑制锅炉本身的惯性和后期压力的波动。
2.2.4 汽包压力偏差微分
汽包压力微分量，此前馈量能快速、有效的提前反应锅炉燃烧对压力的影响，汽包压力变化率对应的给煤前馈，相当于对应锅炉蓄热对应的给煤前馈，作用煤量不大，作用是稳定压力。逻辑最后还设定了压力设定值改变后对应的给煤前馈，目的是负荷变化后对比前后压力设定值偏差提前增减煤量。前三个前馈在变负荷或者稳定运行时都起到快速响应的作用，最后的汽包压力偏差微分是负荷没有改变的时候依然起前馈作用。
2.3 汽轮机主控器优化
当手动将控制方式切至TF，反馈回路是将主汽压力PT与设定值P0偏差值通过PID调节器来完成。当二者偏差值PT－P0不等于0时，调节器输出将发生变化，改变机主控指令为机主控指令，最终达到压力的稳定。间接能量协调功率控制回路为串级控制，主回路为功率调节回路，副回路为机前压力P1调节回路。为限制压力偏差过大，引入压力偏差信号经死区模块f(x)处理后，防止汽机调口继续开大，也就是让机侧在调节功率的同时兼顾主汽压力。当主汽压力超过一定范围时，适当的限制汽机调口的开度，避免调口开启太多而影响主汽压力。前馈环节是LDC功率输出经过函数f(x)来快速响应机组负荷，提高负荷的响应能力，一般负荷变化率控制在7MW/min。
2.4 RB控制策略的优化
为了实现机组在RB时快速减负荷的目的，在TF方式下为机组RB时设置单独一套PID控制器。当选择块接收到机组RB信号时，左侧的TF PID切换至右侧RB方式下的PID控制器，此时由RB方式的PID控制器控制主汽压力偏差，机侧根据机组实发功率和RB目标功率的偏差控制阀门开度。所以在机组RB时系统由CCS方式切换至TF方式后，汽机侧由RB方式下PID控制器调节阀门开度控制主汽压力，炉侧调节负荷。TF压力控制器参数：比例KP=7、积分时间=18s、增益=1、微分增益=0、微分时间=0秒、死区=0；RB压力控制器PID参数：比例KP=1.5、积分时间=8s、增益=4、微分增益=0、微分时间=0秒、死区=0。从参数设置来看，很清楚的了解到RB压力控制器增益为4，明显要快于正常工况时压力控制器，以便当RB时机组能够更加快速减负荷，防止事态扩大。
结束语
传统的控制系统的设计方案已经无法满足现代机组运行的实际需求。国产300MW机组协调控制系统的出现，适时的解决了一些问题，但是其自身的不足和缺陷也是需要进行重点研究和完善的。因此，我们必须在认清现状的同时，不断的加大单元机组科学技术的投入力度，积极的对各种控制方法和措施予以完善，提高在实际生产中的应运。
参考文献
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论文作者:陈京
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
标签：机组论文; 负荷论文; 压力论文; 偏差论文; 控制系统论文; 指令论文; 微分论文; 《电力设备》2017年第13期论文;