超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法和系统，其方法包括：获取协调控制方案，并根据协调控制方案确定激励信号的加入位置；对运行过程进行工况划分，获取各工况下输入变量、输出变量和扰动变量的变化范围；根据加入位置、各工况下输入变量和输出变量的变化范围，对输入变量设定值施加激励信号并采集过程输入数据和过程输出数据；根据各工况下的过程输入数据和过程输出数据并利用闭环子空间辨识算法获取过程变量模型；根据各工况下的扰动变量的变化范围和输出变量，利用最小二乘法获取扰动模型；根据过程变量模型和扰动模型对主蒸汽系统进行过程优化控制。可以提高主蒸汽系统的优化控制效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统
，特别是涉及一种超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法和系统。
技术介绍
主蒸汽系统是火电机组的重要组成部分，主要用于维持火电机组复杂工况以及大范围调峰时主蒸汽参数的稳定，对保证整个超超临界机组的安全运行以及发电效率至关重要。超超临界机组的主蒸汽系统采用直流炉，没有了传统汽包炉汽包的缓冲，使得超超临界机组的蓄热能力有所下降，且超超临界机组的运行参数对蓄热能力有较大影响，因此超超临界机组主蒸汽系统的温度波动大。为降低主蒸汽系统的温度波动，维持主蒸汽参数的稳定，传统的方法通常是对主蒸汽系统的调节以水煤比粗调、减温水细调，将主蒸汽参数控制在大致范围内，但是此调节方法具有随意性，不能满足超超临界机组的控制要求，控制效率低。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种提高控制效率的超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法和系统。一种超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法，包括如下步骤：获取超超临界机组的协调控制方案，并根据所述协调控制方案确定激励信号的加入位置；根据超超临界机组的运行特性对所述超超临界机组的运行过程进行工况划分，获取各工况下的超超级临界机组的输入变量、输出变量和扰动变量的变化范围，其中，所述输入变量包括第一侧一级减温水阀门开度、第一侧二级减温水阀门开度、第二侧一级减温水阀门开度和第二侧二级减温水阀门开度，所述输出变量包括第一侧二级减温水进口温度、第一侧高温过热器出口温度、第二侧高温过热器出口温度和第二侧减温水进口温度，所述扰动变量包括机组负荷和中间点温度；根据所述激励信号的加入位置、各工况下所述输入变量的变化范围和所述输出变量的变化范围，对所述输入变量的设定值施加所述激励信号并采集各工况的过程输入数据和过程输出数据；根据各工况的所述过程输入数据和所述过程输出数据，利用闭环子空间辨识算法获取各工况的对应所述输入变量与所述输出变量的过程变量模型；根据各工况的所述扰动变量的变化范围和所述输出变量，利用最小二乘法获取各工况的对应所述扰动变量与所述输出变量的扰动模型；根据所述过程变量模型和所述扰动模型对所述超超临界机组的主蒸汽系统进行过程优化和控制。一种超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制系统，包括：信号位置确定模块，用于获取超超临界机组的协调控制方案，并根据所述协调控制方案确定激励信号的加入位置；变量特性获取模块，用于根据超超临界机组的运行特性对所述超超临界机组的运行过程进行工况划分，获取各工况下的超超级临界机组的输入变量、输出变量和扰动变量的变化范围，其中，所述输入变量包括第一侧一级减温水阀门开度、第一侧二级减温水阀门开度、第二侧一级减温水阀门开度和第二侧二级减温水阀门开度，所述输出变量包括第一侧二级减温水进口温度、第一侧高温过热器出口温度、第二侧高温过热器出口温度和第二侧减温水进口温度，所述扰动变量包括机组负荷和中间点温度；过程数据采集模块，用于根据所述激励信号的加入位置、各工况下所述输入变量的变化范围和所述输出变量的变化范围，对所述输入变量的设定值施加所述激励信号并采集各工况的过程输入数据和过程输出数据；第一模型生成模块，用于根据各工况的所述过程输入数据和所述过程输出数据，利用闭环子空间辨识算法获取各工况的对应所述输入变量与所述输出变量的过程变量模型；第二模型生成模块，用于根据各工况的所述扰动变量的变化范围和所述输出变量，利用最小二乘法获取各工况的对应所述扰动变量与所述输出变量的扰动模型；过程优化控制模块，用于根据所述过程变量模型和所述扰动模型对所述超超临界机组的主蒸汽系统进行过程优化和控制。上述超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法和系统，针对输入变量和输出变量，根据确定的加入位置和获取的输入变量和输出变量的变化范围，对输入变量的设定值施加激励信号并采集过程输入数据和过程输出数据，然后根据过程输入数据和过程输出数据并利用闭环子空间辨识方法建立过程变量模型；针对扰动变量和输出变量，根据扰动变量的变化范围和输出变量并利用传统的最小二乘法建立扰动模型，然后根据过程变量模型和扰动模型对主蒸汽系统进行过程优化控制。过程变量模型和扰动模型结合了闭环子空间辨识方法和最小二乘法，能够实现多个变量的综合控制，提高主蒸汽系统温度调节控制的效率。附图说明图1为一实施例中超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法的流程图；图2为主蒸汽系统的部分结构图；图3为输入变量和输出变量的关系示意图；图4为扰动变量和输出变量的关系示意图；图5为另一实施例中超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法的流程图；图6为一实施例中根据各工况的过程输入数据和过程输出数据，利用闭环子空间辨识算法获取各工况的对应输入变量与输出变量的过程变量模型的具体流程图；图7为闭环子空间系统的结构示意图；图8为一应用例中的模型图；图9为一实施例中超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制系统的模块图；图10为另一实施例中超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制系统的模块图；图11为一实施例中第一模型生成模块的具体单元图；图12为一实施例中第二模型生成模块的具体单元图。具体实施方式参考图1，本专利技术一实施例中的超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法，包括如下步骤。S110：获取超超临界机组的协调控制方案，并根据协调控制方案确定激励信号的加入位置。协调控制方案包括以锅炉跟随为主的控制方案和以汽机跟随为主的控制方案等。本实施例中，具体可以通过确定多变量约束控制器的结构、形式以及通讯方式，确定协调控制方案。S130：根据超超临界机组的运行特性对超超临界机组的运行过程进行工况划分，获取各工况下的超超级临界机组的输入变量、输出变量和扰动变量的变化范围。参考图2至图4，其中，输入变量包括第一侧一级减温水阀门开度、第一侧二级减温水阀门开度、第二侧一级减温水阀门开度和第二侧二级减温水阀门开度，输出变量包括第一侧二级减温水进口温度、第一侧高温过热器出口温度、第二侧高温过热器出口温度和第二侧减温水进口温度，扰动变量包括机组负荷和中间点温度。其中，A表示第一侧，B表示第二侧。工况划分可以是根据预设值和机组负荷对超超临界机组的运行过程进行工况划分，例如，本实施例中，具体是根据满载负荷的10％作为级差对负荷进行等级划分，得到多个负荷范围对应的工况。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取超超临界机组的协调控制方案，并根据所述协调控制方案确定激励信号的加入位置；根据超超临界机组的运行特性对所述超超临界机组的运行过程进行工况划分，获取各工况下的超超级临界机组的输入变量、输出变量和扰动变量的变化范围，其中，所述输入变量包括第一侧一级减温水阀门开度、第一侧二级减温水阀门开度、第二侧一级减温水阀门开度和第二侧二级减温水阀门开度，所述输出变量包括第一侧二级减温水进口温度、第一侧高温过热器出口温度、第二侧高温过热器出口温度和第二侧减温水进口温度，所述扰动变量包括机组负荷和中间点温度；根据所述激励信号的加入位置、各工况下所述输入变量的变化范围和所述输出变量的变化范围，对所述输入变量的设定值施加所述激励信号并采集各工况的过程输入数据和过程输出数据；根据各工况的所述过程输入数据和所述过程输出数据，利用闭环子空间辨识算法获取各工况的对应所述输入变量与所述输出变量的过程变量模型；根据各工况的所述扰动变量的变化范围和所述输出变量，利用最小二乘法获取各工况的对应所述扰动变量与所述输出变量的扰动模型；根据所述过程变量模型和所述扰动模型对所述超超临界机组的主蒸汽系统进行过程优化和控制。...

【技术特征摘要】
1.一种超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法，其特征在于，包括
如下步骤：
获取超超临界机组的协调控制方案，并根据所述协调控制方案确定激励信
号的加入位置；
根据超超临界机组的运行特性对所述超超临界机组的运行过程进行工况划
分，获取各工况下的超超级临界机组的输入变量、输出变量和扰动变量的变化
范围，其中，所述输入变量包括第一侧一级减温水阀门开度、第一侧二级减温
水阀门开度、第二侧一级减温水阀门开度和第二侧二级减温水阀门开度，所述
输出变量包括第一侧二级减温水进口温度、第一侧高温过热器出口温度、第二
侧高温过热器出口温度和第二侧减温水进口温度，所述扰动变量包括机组负荷
和中间点温度；
根据所述激励信号的加入位置、各工况下所述输入变量的变化范围和所述
输出变量的变化范围，对所述输入变量的设定值施加所述激励信号并采集各工
况的过程输入数据和过程输出数据；
根据各工况的所述过程输入数据和所述过程输出数据，利用闭环子空间辨
识算法获取各工况的对应所述输入变量与所述输出变量的过程变量模型；
根据各工况的所述扰动变量的变化范围和所述输出变量，利用最小二乘法
获取各工况的对应所述扰动变量与所述输出变量的扰动模型；
根据所述过程变量模型和所述扰动模型对所述超超临界机组的主蒸汽系统
进行过程优化和控制。
2.根据权利要求1所述的超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法，
其特征在于，所述获取超超临界机组的协调控制方案，并根据所述协调控制方
案确定激励信号的加入位置之前，还包括：
检测所述输入变量、所述输出变量和所述扰动变量是否正常；
若否，则对不正常的输入变量、输出变量或扰动变量涉及的变送器或者阀
门进行修复处理；
若是，则执行所述获取超超临界机组的协调控制方案，并根据所述协调控
制方案确定激励信号的加入位置的步骤。
3.根据权利要求1所述的超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法，
其特征在于，所述根据对各工况的所述过程输入数据和所述过程输出数据，利
用闭环子空间辨识算法获取各工况的对应所述输入变量与所述输出变量的过程
变量模型，包括以下步骤：
根据各工况的所述过程输入数据和所述过程输出数据进行闭环子空间辨
识，得到各工况的阶跃响应系数；
根据所述阶跃响应系数估算阶跃响应延迟时间；
利用最小二乘法分别对各工况的所述阶跃响应系数进行拟合，生成传递函
数矩阵并结合所述阶跃响应延迟时间生成所述过程变量模型。
4.根据权利要求3所述的超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法，
其特征在于，所述根据各工况的所述过程输入数据和所述过程输出数据，利用
闭环子空间辨识算法获取各工况的对应所述输入变量与所述输出变量的过程变
量模型之后，所述根据所述过程变量模型和所述扰动模型对所述超超临界机组
的主蒸汽系统进行过程优化和控制之前，还包括以下步骤：
分别获取所述各工况的过程输入数据和所述过程输出数据的采样间隔以及
所述传递函数矩阵的最佳阶次；
根据所述过程变量模型、所述扰动模型、所述采样间隔和所述最佳阶次对
所述主蒸汽系统进行运行测试，判断所述主蒸汽系统是否运行正常；
若否，调整所述采样间隔和最佳阶次，并返回所述分别获取所述各工况的
过程输入数据和所述过程输出数据的采样间隔和所述传递函数矩阵的最佳阶次
的步骤。
5.根据权利要求1所述的超超临界机组主蒸汽系统的过程优化控制方法，
其特征在于，所述根据各工况的所述扰动变量的变化范围和所述输出变量，利
用最小二乘法获取各工况的对应所述扰动变量与所述输出变量的扰动模型，包
括：
选取变化范围最小的扰动变量，获取所述变化范围最小的扰动变量的数据
和对应的所述输出变量的数据并进行最小二乘法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世和，张曦，罗嘉，朱亚清，李晓枫，吴乐，刘哲，任娟娟，史玲玲，李锋，胡康涛，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44