1、超超臨界機組自動化成套控制系統超超臨界機組自動化成套控制系統華北電力大學華北電力大學國 家 火 力 發 電 工 程 技 術 研 究 中 心國 家 火 力 發 電 工 程 技 術 研 究 中 心電站設備狀態監測與控制教育部重點實驗室電站設備狀態監測與控制教育部重點實驗室牛玉廣牛玉廣1. 背景背景863重點項目重點項目：火電行業重大工程自動化成套控制系統：火電行業重大工程自動化成套控制系統目標：目標： 研究開發一套適用于百萬千瓦級超超臨界火電機組的研究開發一套適用于百萬千瓦級超超臨界火電機組的自動化成套控制系統，形成以自動化成套控制系統，形成以分散控制系統分散控制系統（DCS）為）為核心，包括核心

2、，包括廠級監控信息系統廠級監控信息系統（SIS）、）、全激勵仿真系統全激勵仿真系統（SIM）、）、現場總線技術及高參數智能化儀表現場總線技術及高參數智能化儀表、超超臨界超超臨界機組優化控制策略機組優化控制策略等在內的百萬千瓦級超超臨界火電機組等在內的百萬千瓦級超超臨界火電機組整體自動化解決方案。整體自動化解決方案。主要研究內容主要研究內容：n超超臨界機組自動化成套控制系統體系結構和關鍵技術超超臨界機組自動化成套控制系統體系結構和關鍵技術n超超臨界機組自動化控制系統超超臨界機組自動化控制系統n超超臨界機組控制系統用現場總線技術及高參數智能儀表超超臨界機組控制系統用現場總線技術及高參數智能儀表n超

3、超臨界機組運行特性分析與優化控制策略超超臨界機組運行特性分析與優化控制策略n超超臨界機組廠級監控信息系統超超臨界機組廠級監控信息系統n超超臨界機組的高精度、全激勵仿真系統超超臨界機組的高精度、全激勵仿真系統n超超臨界機組自動化成套控制系統工程設計技術超超臨界機組自動化成套控制系統工程設計技術n超超臨界機組自動化成套控制系統工程實施技術超超臨界機組自動化成套控制系統工程實施技術2. 系統結構系統結構體系結構體系結構功能結構功能結構激勵式仿真機激勵式仿真機SIS構成構成實時實時/歷史數據庫歷史數據庫管理系統管理系統目前實際工程項目目前實際工程項目數據已達到數據已達到50萬點萬點3. 超超臨界機組建

4、模與控制超超臨界機組建模與控制模型分類模型分類某某1000MW超超臨界機組框圖模型超超臨界機組框圖模型1000MW機組非線性控制模型及驗證0100020003000400050006000262026402660268027002720274027602780時 間 /s中間點焓值/kJ/kg 實 際 值計 算 值0100020003000400050006000750800850900950100010501100時 間 /s負荷/MW 實 際 值計 算 值全局優化控制結構1000MW超超臨界機組協調控制框圖依據火電機組全工況下的非線性測度，建立分段控制模型控制模型非線性測度示例多模型控制系

5、統燃燒優化控制框圖抗煤質擾動控制示意圖0.150.160.170.180.190.20.211.31.41.51.61.71.81.92發 熱 量 系 數修正后煤質做功能力系數相 關 系 數 0.9596基于內模控制的燃燒器擺角及噴水聯合調節基于內模控制的燃燒器擺角及噴水聯合調節機組升降負荷過程燃燒器擺角和噴水聯合調節，減溫水只在再熱汽溫超溫時噴入，且流量較低，節能效果明顯。4. 基于激勵式仿真機的控制系統設計與調試基于激勵式仿真機的控制系統設計與調試需要解決的兩個關鍵問題：需要解決的兩個關鍵問題：n 仿真機模型的準確性問題，包括靜態準確性與仿真機模型的準確性問題，包括靜態準確性與動態準確性動

6、態準確性n 模型與模型與DCS的連接問題，的連接問題，DPU/虛擬虛擬DPU利用運行數據及優化算法（如遺傳算法）進行模型修正利用運行數據及優化算法（如遺傳算法）進行模型修正高溫過熱器模型高溫過熱器模型修正前修正前修正后修正后仿真機模型與仿真機模型與DCS的通信的通信n數據通信方式：數據接口；數據通信方式：數據接口；nOPC方式：方式：OPC Server,OPC Group, OPC Item同一機組仿真模型與不同同一機組仿真模型與不同DCS的連接的連接5. 應用情況應用情況1000MW超超臨界機組仿真系統超超臨界機組仿真系統基于仿真機的控制系統調試技術基于仿真機的控制系統調試技術（）信號檢查

7、（）信號檢查n 信號名稱檢查；信號名稱檢查；n 連接方式檢查；連接方式檢查；n 補償計算檢查；補償計算檢查；n 信號質量檢查等。信號質量檢查等。（2）控制邏輯檢查）控制邏輯檢查n 閥門、擋板等調節機構的手動操作檢查；閥門、擋板等調節機構的手動操作檢查；n 自動投切邏輯檢查；自動投切邏輯檢查；n 手自動跟蹤及無擾切換檢查；手自動跟蹤及無擾切換檢查；n 控制器動作方向檢查。控制器動作方向檢查。（3）控制器參數整定）控制器參數整定n被控對象特性試驗；被控對象特性試驗；n控制器參數整定；控制器參數整定；n函數關系及前饋參數整定。函數關系及前饋參數整定。（4）控制系統投運調試）控制系統投運調試n穩定運行調試；穩定運行調試；n定值擾動調試；定值擾動調試；n升降負荷調試；升降負荷調試；n異常工況調試。異常工況調試。 全仿真系統調試完畢后，將虛擬全仿真系統調試完畢后，將虛擬DPU中的控制邏輯及中的控制邏輯及參數下載到現場參數下載到現場DCS的的DPU中，可以作為現場調試的初中，可以作為現場調試的初始值。始值。 仿真機負荷控制中心界面仿真機負荷控制中心界面階躍擾動試驗曲線階躍擾動試驗曲線控制系統參數調整界面控制系統參數調整界面控制系統閉環運行曲線控制系統閉環運行曲線試驗研究平臺試驗研究平臺實驗室研究平臺：數據-仿真-試驗-閉環優化調試環境虛擬