超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)華北電力大學(xué)國家火力發(fā)電工程技術(shù)研究中心電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與控制教育部重點實驗室牛玉廣1超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)華北電力大學(xué)牛玉廣11.背景863重點項目：火電行業(yè)重大工程自動化成套控制系統(tǒng)目標：研究開發(fā)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(tǒng)，形成以分散控制系統(tǒng)（DCS）為核心，包括廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）、全激勵仿真系統(tǒng)（SIM）、現(xiàn)場總線技術(shù)及高參數(shù)智能化儀表、超超臨界機組優(yōu)化控制策略等在內(nèi)的百萬千瓦級超超臨界火電機組整體自動化解決方案。21.背景863重點項目：火電行業(yè)重大工程自動化成套控制系統(tǒng)主要研究內(nèi)容：超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)超超臨界機組自動化控制系統(tǒng)超超臨界機組控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線技術(shù)及高參數(shù)智能儀表超超臨界機組運行特性分析與優(yōu)化控制策略超超臨界機組廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)超超臨界機組的高精度、全激勵仿真系統(tǒng)超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)工程設(shè)計技術(shù)超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)工程實施技術(shù)3主要研究內(nèi)容：32.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)42.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)4功能結(jié)構(gòu)5功能結(jié)構(gòu)5激勵式仿真機激勵式仿真機6SIS構(gòu)成7SIS構(gòu)成7實時/歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)目前實際工程項目數(shù)據(jù)已達到50萬點實時/歷史數(shù)據(jù)庫目前實際工程項目數(shù)據(jù)已達到50萬點83.超超臨界機組建模與控制模型分類93.超超臨界機組建模與控制模型分類9某1000MW超超臨界機組框圖模型10某1000MW超超臨界機組框圖模型101000MW機組非線性控制模型及驗證1000MW機組非線性控制模型及驗證11全局優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)全局優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)121000MW超超臨界機組協(xié)調(diào)控制框圖131000MW超超臨界機組協(xié)調(diào)控制框圖13依據(jù)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統(tǒng)依據(jù)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14燃燒優(yōu)化控制框圖燃燒優(yōu)化控制框圖15抗煤質(zhì)擾動控制示意圖抗煤質(zhì)擾動控制示意圖16基于內(nèi)模控制的燃燒器擺角及噴水聯(lián)合調(diào)節(jié)機組升降負荷過程燃燒器擺角和噴水聯(lián)合調(diào)節(jié)，減溫水只在再熱汽溫超溫時噴入，且流量較低，節(jié)能效果明顯。基于內(nèi)模控制的燃燒器擺角及噴水聯(lián)合調(diào)節(jié)機組升降負荷過程燃燒器174.基于激勵式仿真機的控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試需要解決的兩個關(guān)鍵問題：仿真機模型的準確性問題，包括靜態(tài)準確性與動態(tài)準確性模型與DCS的連接問題，DPU/虛擬DPU184.基于激勵式仿真機的控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試需要解決的兩個關(guān)鍵利用運行數(shù)據(jù)及優(yōu)化算法（如遺傳算法）進行模型修正高溫過熱器模型修正前修正后19利用運行數(shù)據(jù)及優(yōu)化算法（如遺傳算法）進行模型修正高溫過熱器模仿真機模型與DCS的通信數(shù)據(jù)通信方式：數(shù)據(jù)接口；OPC方式：OPCServer,OPCGroup,OPCItem20仿真機模型與DCS的通信20同一機組仿真模型與不同DCS的連接同一機組仿真模型與不同DCS的連接215.應(yīng)用情況1000MW超超臨界機組仿真系統(tǒng)225.應(yīng)用情況1000MW超超臨界機組仿真系統(tǒng)22基于仿真機的控制系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)（１）信號檢查信號名稱檢查；連接方式檢查；補償計算檢查；信號質(zhì)量檢查等。（2）控制邏輯檢查閥門、擋板等調(diào)節(jié)機構(gòu)的手動操作檢查；自動投切邏輯檢查；手自動跟蹤及無擾切換檢查；控制器動作方向檢查。23基于仿真機的控制系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)23（3）控制器參數(shù)整定被控對象特性試驗；控制器參數(shù)整定；函數(shù)關(guān)系及前饋參數(shù)整定。（4）控制系統(tǒng)投運調(diào)試穩(wěn)定運行調(diào)試；定值擾動調(diào)試；升降負荷調(diào)試；異常工況調(diào)試。全仿真系統(tǒng)調(diào)試完畢后，將虛擬DPU中的控制邏輯及參數(shù)下載到現(xiàn)場DCS的DPU中，可以作為現(xiàn)場調(diào)試的初始值。（3）控制器參數(shù)整定24仿真機負荷控制中心界面

仿真機負荷控制中心界面25階躍擾動試驗曲線

階躍擾動試驗曲線26控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整界面

控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整界面27控制系統(tǒng)閉環(huán)運行曲線

控制系統(tǒng)閉環(huán)運行曲線28試驗研究平臺-DCS、SIM、SIS試驗研究平臺-DCS、SIM、SIS29實驗室研究平臺：數(shù)據(jù)-仿真-試驗-閉環(huán)優(yōu)化調(diào)試環(huán)境虛擬DCS全仿真機狀態(tài)監(jiān)控中心（SIS）歷史數(shù)據(jù)庫優(yōu)化控制狀態(tài)檢測能耗特性控制優(yōu)化中心實驗室研究平臺：虛擬DCS全仿真機狀態(tài)監(jiān)控中心（SIS）優(yōu)化30包括超超臨界機組的運行歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲容量5TB。完整的火電廠運行數(shù)據(jù)中心。超超臨界機組全激勵全仿真機系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)評價軟件體系。海量歷史數(shù)據(jù)中心及仿真中心包括超超臨界機組的運行歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲容量5TB。31Thankyou32Thankyou32超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)華北電力大學(xué)國家火力發(fā)電工程技術(shù)研究中心電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與控制教育部重點實驗室牛玉廣33超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)華北電力大學(xué)牛玉廣11.背景863重點項目：火電行業(yè)重大工程自動化成套控制系統(tǒng)目標：研究開發(fā)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(tǒng)，形成以分散控制系統(tǒng)（DCS）為核心，包括廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）、全激勵仿真系統(tǒng)（SIM）、現(xiàn)場總線技術(shù)及高參數(shù)智能化儀表、超超臨界機組優(yōu)化控制策略等在內(nèi)的百萬千瓦級超超臨界火電機組整體自動化解決方案。341.背景863重點項目：火電行業(yè)重大工程自動化成套控制系統(tǒng)主要研究內(nèi)容：超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)超超臨界機組自動化控制系統(tǒng)超超臨界機組控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線技術(shù)及高參數(shù)智能儀表超超臨界機組運行特性分析與優(yōu)化控制策略超超臨界機組廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)超超臨界機組的高精度、全激勵仿真系統(tǒng)超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)工程設(shè)計技術(shù)超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)工程實施技術(shù)35主要研究內(nèi)容：32.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)362.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)4功能結(jié)構(gòu)37功能結(jié)構(gòu)5激勵式仿真機激勵式仿真機38SIS構(gòu)成39SIS構(gòu)成7實時/歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)目前實際工程項目數(shù)據(jù)已達到50萬點實時/歷史數(shù)據(jù)庫目前實際工程項目數(shù)據(jù)已達到50萬點403.超超臨界機組建模與控制模型分類413.超超臨界機組建模與控制模型分類9某1000MW超超臨界機組框圖模型42某1000MW超超臨界機組框圖模型101000MW機組非線性控制模型及驗證1000MW機組非線性控制模型及驗證43全局優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)全局優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)441000MW超超臨界機組協(xié)調(diào)控制框圖451000MW超超臨界機組協(xié)調(diào)控制框圖13依據(jù)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統(tǒng)依據(jù)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46燃燒優(yōu)化控制框圖燃燒優(yōu)化控制框圖47抗煤質(zhì)擾動控制示意圖抗煤質(zhì)擾動控制示意圖48基于內(nèi)模控制的燃燒器擺角及噴水聯(lián)合調(diào)節(jié)機組升降負荷過程燃燒器擺角和噴水聯(lián)合調(diào)節(jié)，減溫水只在再熱汽溫超溫時噴入，且流量較低，節(jié)能效果明顯。基于內(nèi)模控制的燃燒器擺角及噴水聯(lián)合調(diào)節(jié)機組升降負荷過程燃燒器494.基于激勵式仿真機的控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試需要解決的兩個關(guān)鍵問題：仿真機模型的準確性問題，包括靜態(tài)準確性與動態(tài)準確性模型與DCS的連接問題，DPU/虛擬DPU504.基于激勵式仿真機的控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試需要解決的兩個關(guān)鍵利用運行數(shù)據(jù)及優(yōu)化算法（如遺傳算法）進行模型修正高溫過熱器模型修正前修正后51利用運行數(shù)據(jù)及優(yōu)化算法（如遺傳算法）進行模型修正高溫過熱器模仿真機模型與DCS的通信數(shù)據(jù)通信方式：數(shù)據(jù)接口；OPC方式：OPCServer,OPCGroup,OPCItem52仿真機模型與DCS的通信20同一機組仿真模型與不同DCS的連接同一機組仿真模型與不同DCS的連接535.應(yīng)用情況1000MW超超臨界機組仿真系統(tǒng)545.應(yīng)用情況1000MW超超臨界機組仿真系統(tǒng)22基于仿真機的控制系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)（１）信號檢查信號名稱檢查；連接方式檢查；補償計算檢查；信號質(zhì)量檢查等。（2）控制邏輯檢查閥門、擋板等調(diào)節(jié)機構(gòu)的手動操作檢查；自動投切邏輯檢查；手自動跟蹤及無擾切換檢查；控制器動作方向檢查。55基于仿真機的控制系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)23（3）控制器參數(shù)整定被控對象特性試驗；控制器參數(shù)整定；函數(shù)關(guān)系及前饋參數(shù)整定。（4）控制系統(tǒng)投運調(diào)試穩(wěn)定運行調(diào)試；定值擾動調(diào)試；升降負荷調(diào)試；異常工況調(diào)試。全仿真系統(tǒng)調(diào)試完畢后，將虛擬DPU中的控制邏輯及參數(shù)下載到現(xiàn)場DCS的DPU中，可以作為現(xiàn)場調(diào)試的初始值。（3）控制器參數(shù)整定56仿真機負荷控制中心界面

仿真機負荷控制中心界面57階躍擾動試驗曲線

階躍擾動試驗曲線58控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整界面

控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整界面59控制系統(tǒng)閉環(huán)運行曲線

控制系統(tǒng)閉環(huán)運行曲線60試驗研究平臺-DCS、SIM、SIS試驗研究平臺-DCS、SIM、SIS61實驗室研究平臺：數(shù)據(jù)-仿真-試驗-閉環(huán)優(yōu)化調(diào)試環(huán)境虛擬DCS全仿真機狀態(tài)監(jiān)控中心（SIS