超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程 優(yōu)化控制方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 主蒸汽系統(tǒng)是火電機組的重要組成部分，主要用于維持火電機組復(fù)雜工況W及大 范圍調(diào)峰時主蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定，對保證整個超超臨界機組的安全運行W及發(fā)電效率至關(guān)重 要。
[0003] 超超臨界機組的主蒸汽系統(tǒng)采用直流爐，沒有了傳統(tǒng)汽包爐汽包的緩沖，使得超 超臨界機組的蓄熱能力有所下降，且超超臨界機組的運行參數(shù)對蓄熱能力有較大影響，因 此超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的溫度波動大。
[0004] 為降低主蒸汽系統(tǒng)的溫度波動，維持主蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定，傳統(tǒng)的方法通常是對主 蒸汽系統(tǒng)的調(diào)節(jié)W水煤比粗調(diào)、減溫水細調(diào)，將主蒸汽參數(shù)控制在大致范圍內(nèi)，但是此調(diào)節(jié) 方法具有隨意性，不能滿足超超臨界機組的控制要求，控制效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]基于此，有必要針對上述問題，提供一種提高控制效率的超超臨界機組主蒸汽系 統(tǒng)的過程優(yōu)化控制方法和系統(tǒng)。
[0006] 一種超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制方法，包括如下步驟：
[0007] 獲取超超臨界機組的協(xié)調(diào)控制方案，并根據(jù)所述協(xié)調(diào)控制方案確定激勵信號的加 入位置；
[0008] 根據(jù)超超臨界機組的運行特性對所述超超臨界機組的運行過程進行工況劃分，獲 取各工況下的超超級臨界機組的輸入變量、輸出變量和擾動變量的變化范圍，其中，所述輸 入變量包括第一側(cè)一級減溫水閥口開度、第一側(cè)二級減溫水閥口開度、第二側(cè)一級減溫水 閥口開度和第二側(cè)二級減溫水閥口開度，所述輸出變量包括第一側(cè)二級減溫水進口溫度、 第一側(cè)高溫過熱器出口溫度、第二側(cè)高溫過熱器出口溫度和第二側(cè)減溫水進口溫度，所述 擾動變量包括機組負荷和中間點溫度；
[0009] 根據(jù)所述激勵信號的加入位置、各工況下所述輸入變量的變化范圍和所述輸出變 量的變化范圍，對所述輸入變量的設(shè)定值施加所述激勵信號并采集各工況的過程輸入數(shù)據(jù) 和過程輸出數(shù)據(jù)；
[0010] 根據(jù)各工況的所述過程輸入數(shù)據(jù)和所述過程輸出數(shù)據(jù)，利用閉環(huán)子空間辨識算法 獲取各工況的對應(yīng)所述輸入變量與所述輸出變量的過程變量模型；
[0011] 根據(jù)各工況的所述擾動變量的變化范圍和所述輸出變量，利用最小二乘法獲取各 工況的對應(yīng)所述擾動變量與所述輸出變量的擾動模型；
[0012] 根據(jù)所述過程變量模型和所述擾動模型對所述超超臨界機組的主蒸汽系統(tǒng)進行 過程優(yōu)化和控制。
[0013] 一種超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括：
[0014] 信號位置確定模塊，用于獲取超超臨界機組的協(xié)調(diào)控制方案，并根據(jù)所述協(xié)調(diào)控 制方案確定激勵信號的加入位置；
[0015] 變量特性獲取模塊，用于根據(jù)超超臨界機組的運行特性對所述超超臨界機組的運 行過程進行工況劃分，獲取各工況下的超超級臨界機組的輸入變量、輸出變量和擾動變量 的變化范圍，其中，所述輸入變量包括第一側(cè)一級減溫水閥口開度、第一側(cè)二級減溫水閥口 開度、第二側(cè)一級減溫水閥口開度和第二側(cè)二級減溫水閥口開度，所述輸出變量包括第一 側(cè)二級減溫水進口溫度、第一側(cè)高溫過熱器出口溫度、第二側(cè)高溫過熱器出口溫度和第二 側(cè)減溫水進口溫度，所述擾動變量包括機組負荷和中間點溫度；
[0016] 過程數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)所述激勵信號的加入位置、各工況下所述輸入變量 的變化范圍和所述輸出變量的變化范圍，對所述輸入變量的設(shè)定值施加所述激勵信號并采 集各工況的過程輸入數(shù)據(jù)和過程輸出數(shù)據(jù)；
[0017] 第一模型生成模塊，用于根據(jù)各工況的所述過程輸入數(shù)據(jù)和所述過程輸出數(shù)據(jù)， 利用閉環(huán)子空間辨識算法獲取各工況的對應(yīng)所述輸入變量與所述輸出變量的過程變量模 型；
[0018] 第二模型生成模塊，用于根據(jù)各工況的所述擾動變量的變化范圍和所述輸出變 量，利用最小二乘法獲取各工況的對應(yīng)所述擾動變量與所述輸出變量的擾動模型；
[0019] 過程優(yōu)化控制模塊，用于根據(jù)所述過程變量模型和所述擾動模型對所述超超臨界 機組的主蒸汽系統(tǒng)進行過程優(yōu)化和控制。
[0020] 上述超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制方法和系統(tǒng)，針對輸入變量和輸出 變量，根據(jù)確定的加入位置和獲取的輸入變量和輸出變量的變化范圍，對輸入變量的設(shè)定 值施加激勵信號并采集過程輸入數(shù)據(jù)和過程輸出數(shù)據(jù)，然后根據(jù)過程輸入數(shù)據(jù)和過程輸出 數(shù)據(jù)并利用閉環(huán)子空間辨識方法建立過程變量模型；針對擾動變量和輸出變量，根據(jù)擾動 變量的變化范圍和輸出變量并利用傳統(tǒng)的最小二乘法建立擾動模型，然后根據(jù)過程變量模 型和擾動模型對主蒸汽系統(tǒng)進行過程優(yōu)化控制。過程變量模型和擾動模型結(jié)合了閉環(huán)子空 間辨識方法和最小二乘法，能夠?qū)崿F(xiàn)多個變量的綜合控制，提高主蒸汽系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)控制 的效率。
【附圖說明】
[0021] 圖1為一實施例中超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制方法的流程圖；
[0022] 圖2為主蒸汽系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖3為輸入變量和輸出變量的關(guān)系示意圖；
[0024] 圖4為擾動變量和輸出變量的關(guān)系不意圖；
[00巧]圖5為另一實施例中超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制方法的流程圖； [00%] 圖6為一實施例中根據(jù)各工況的過程輸入數(shù)據(jù)和過程輸出數(shù)據(jù)，利用閉環(huán)子空間 辨識算法獲取各工況的對應(yīng)輸入變量與輸出變量的過程變量模型的具體流程圖；
[0027] 圖7為閉環(huán)子空間系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖8為一應(yīng)用例中的模型圖；
[0029] 圖9為一實施例中超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制系統(tǒng)的模塊圖；
[0030] 圖10為另一實施例中超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制系統(tǒng)的模塊圖；
[0031] 圖11為一實施例中第一模型生成模塊的具體單元圖；
[0032] 圖12為一實施例中第二模型生成模塊的具體單元圖。
【具體實施方式】
[0033] 參考圖1，本發(fā)明一實施例中的超超臨界機組主蒸汽系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制方法，包 括如下步驟。
[0034] S110:獲取超超臨界機組的協(xié)調(diào)控制方案，并根據(jù)協(xié)調(diào)控制方案確定激勵信號的 加入位置。
[0035] 協(xié)調(diào)控制方案包括W鍋爐跟隨為主的控制方案和W汽機跟隨為主的控制方案等。 本實施例中，具體可W通過確定多變量約束控制器的結(jié)構(gòu)、形式W及通訊方式，確定協(xié)調(diào)控 制方案。
[0036] S130 :根據(jù)超超臨界機組的運行特性對超超臨界機組的運行過程進行工況劃分， 獲取各工況下的超超級臨界機組的輸入變量、輸出變量和擾動變量的變化范圍。
[0037] 參考圖2至圖4,其中，輸入變量包括第一側(cè)一級減溫水閥口開度、第一側(cè)二級減 溫水閥口開度、第二側(cè)一級減溫水閥口開度和第二側(cè)二級減溫水閥口開度，輸出變量包括 第一側(cè)二級減溫水進口溫度、第一側(cè)高溫過熱器出口溫度、第二側(cè)高溫過熱器出口溫度和 第二側(cè)減溫水進口溫度，擾動變量包括機組負荷和中間點溫度。其中，A表示第一側(cè)，B表示 第二側(cè)。
[0038] 工況劃分可W是根據(jù)預(yù)設(shè)值和機組負荷對超超臨界機組的運行過程進行工況劃 分，例如，本實施例中，具體是根據(jù)滿載負荷的10%作為級差對負荷進行等級劃分，得到多 個負荷范圍對應(yīng)的工況。可W理解，在其他實施例中，也可W是采用其他方式進行工況劃 分。
[0039] S150 :根據(jù)激勵信號的加入位置、各工況下輸入變量的變化范圍和輸出變量的變 化范圍，對輸入變量的設(shè)定值施加激勵信號并采集各工況的過程輸入數(shù)據(jù)和過程輸出數(shù) 據(jù)。
[0040] 過程輸入數(shù)據(jù)和過程輸出數(shù)據(jù)分別對應(yīng)指對輸入變量的設(shè)定值施加激勵信號產(chǎn) 生的輸入變量對應(yīng)的過程數(shù)據(jù)、輸出變量對應(yīng)的過程數(shù)據(jù)。在輸入變量施加激勵信號，即為 完成對輸入變量進行過程對象的測試，從而采集閉環(huán)子空間辨識所需要的過程數(shù)據(jù)。 陽0川S170:根據(jù)各工況的過程輸入數(shù)據(jù)和過程輸出數(shù)據(jù)，利用閉環(huán)子空間辨識算法獲 取各工況的對應(yīng)輸入變量與輸出變量的過程變量模型。
[0042] 根據(jù)過程輸入數(shù)據(jù)和過程輸出數(shù)據(jù)，利用閉環(huán)子空間辨識算法得到的過程變量模 型，可W體現(xiàn)輸入變量與輸出變量之間的關(guān)系。
[0043] S190 :根據(jù)各工況的擾動變量的變化范圍和輸出變量，利用最小二乘法獲取各工 況的對應(yīng)擾動變量與輸出變量的擾動模型。 陽044] 根據(jù)擾動變量的變化范圍和輸出變量，利用最小二乘法得到的擾動模型，可W體 現(xiàn)擾動變量與輸