超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模方法和系統(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(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)建模方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 直流式超超臨界機(jī)組的發(fā)電方式相比于傳統(tǒng)的火電機(jī)組，具有更高效、能耗更低、 更加環(huán)保等特點(diǎn)，較符合現(xiàn)代化企業(yè)要求，而同時(shí)超超臨界機(jī)組的復(fù)雜性和控制品質(zhì)的高 標(biāo)準(zhǔn)，對控制方式提出了更高的要求，采用傳統(tǒng)的控制方法難W實(shí)現(xiàn)，通常需要通過過程優(yōu) 化技術(shù)和先進(jìn)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。目前過程優(yōu)化技術(shù)和先進(jìn)控制是W過程對象準(zhǔn)確有效的數(shù) 學(xué)模型為基礎(chǔ)，因此采用過程模型辨識方法，建立協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)準(zhǔn)確有效的數(shù)學(xué)模型是十 分必要的。
[0003] 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用于完成機(jī)組的負(fù)荷控制，在保證機(jī)組安全的前提下盡快響應(yīng)調(diào)度 的負(fù)荷變化要求，并使機(jī)組經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定地運(yùn)行。目前被普遍認(rèn)可的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要有兩 種：W鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和W汽機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。W鍋爐跟隨 為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用鍋爐跟隨汽機(jī)的協(xié)調(diào)方式，機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)速度快、負(fù)荷控制 精度較高，但機(jī)前壓力波動(dòng)幅度較大。W汽機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用汽機(jī)跟鍋爐 的協(xié)調(diào)方式，機(jī)前壓力波動(dòng)較小，有利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，但機(jī)組的負(fù)荷控制精度較低。
[0004] 傳統(tǒng)的針對W鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行過程模型辨識，或者針對W汽 機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行過程模型辨識，一般情況下都具有單向協(xié)調(diào)的問題，無 法同時(shí)滿足機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)控制的快速性和平穩(wěn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種同時(shí)滿足機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)控制的快速性和 平穩(wěn)性的超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模方法和系統(tǒng)。
[0006] -種超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模方法，包括如下步驟：
[0007] 獲取協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方案，并根據(jù)所述控制方案確定激勵(lì)信號的加入位置；
[0008] 根據(jù)超超臨界機(jī)組的運(yùn)行特性對所述超超臨界機(jī)組的運(yùn)行過程進(jìn)行工況劃分，獲 取各工況下的超超級臨界機(jī)組的輸入變量、輸出變量和擾動(dòng)變量的變化范圍，其中，所述輸 入變量包括給定負(fù)荷、給煤量和給水量，所述輸出變量包括機(jī)組功率、溫度和壓力，所述擾 動(dòng)變量包括風(fēng)量和煤質(zhì)波動(dòng)；
[0009] 根據(jù)所述激勵(lì)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(lì)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(dòng)變量的變化范圍和所述過程輸出數(shù)據(jù)，利用最小二乘法獲 取各工況的對應(yīng)所述擾動(dòng)變量與所述輸出變量的擾動(dòng)模型；
[0012] 選取所述過程變量模型和所述擾動(dòng)模型作為所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制模型。
[0013] 一種超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模系統(tǒng)，包括：
[0014] 信號位置確定模塊，用于獲取協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方案，并根據(jù)所述控制方案確 定激勵(lì)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(jī)組的運(yùn)行特性對所述超超臨界機(jī)組的運(yùn) 行過程進(jìn)行工況劃分，獲取各工況下的超超級臨界機(jī)組的輸入變量、輸出變量和擾動(dòng)變量 的變化范圍，其中，所述輸入變量包括給定負(fù)荷、給煤量和給水量，所述輸出變量包括機(jī)組 功率、溫度和壓力，所述擾動(dòng)變量包括風(fēng)量和煤質(zhì)波動(dòng)；
[0016] 過程數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)所述激勵(lì)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(lì)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(dòng)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(dòng)變量與所述輸出變量的擾動(dòng)模型；
[0019] 控制模型選取模塊，用于選取所述過程變量模型和所述擾動(dòng)模型作為所述協(xié)調(diào)控 制系統(tǒng)的控制模型。
[0020] 上述超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模方法和系統(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、輸出變量和擾動(dòng)變量的變化范圍，對輸入變量 的設(shè)定值施加激勵(lì)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(dòng)變量和輸出變量，根 據(jù)擾動(dòng)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(dòng)模型，因此選取的包 括過程變量模型和擾動(dòng)模型的控制模型結(jié)合了閉環(huán)子空間辨識方法和最小二乘法，能夠?qū)?現(xiàn)多個(gè)變量的綜合控制，適用于運(yùn)行狀態(tài)下的超超臨界機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可W同時(shí)滿 足機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)控制的快速性和平穩(wěn)性。
【附圖說明】
[0021] 圖1為一實(shí)施例中超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模方法的流程圖；
[0022] 圖2為超超臨界機(jī)組的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的輸入變量、輸出變量和擾動(dòng)變量關(guān)系示意圖；
[0024] 圖4為另一實(shí)施例中超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模方法的流程圖；
[00巧]圖5為一實(shí)施例中根據(jù)激勵(lì)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(lì)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)的具體流程圖；
[0026] 圖6為閉環(huán)子空間系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖7為一應(yīng)用例中超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的模型圖；
[0028] 圖8為一實(shí)施例中超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模系統(tǒng)的模塊圖；
[0029] 圖9為另一實(shí)施例中超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模系統(tǒng)的模塊圖；
[0030]圖10為一實(shí)施例中過程數(shù)據(jù)采集模塊的具體單元圖；
[0031] 圖11為一實(shí)施例中第一模型生成模塊的具體單元圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]參考圖1，本發(fā)明一實(shí)施例中的超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模方法，包括 如下步驟。
[003引S110:獲取協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方案，并根據(jù)控制方案確定激勵(lì)信號的加入位置。
[0034]協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方案包括W鍋爐跟隨為主的控制方案和W汽機(jī)跟隨為主的 控制方案等。本實(shí)施例中，具體可W通過確定協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的多變量約束控制器的結(jié)構(gòu)、形 式W及通訊方式，確定控制方案。
[0035]S130:根據(jù)超超臨界機(jī)組的運(yùn)行特性對超超臨界機(jī)組的運(yùn)行過程進(jìn)行工況劃分， 獲取各工況下的超超級臨界機(jī)組的輸入變量、輸出變量和擾動(dòng)變量的變化范圍。
[0036]參考圖2和圖3,其中，輸入變量包括給定負(fù)荷、給煤量和給水量，輸出變量包括機(jī) 組功率、溫度和壓力，擾動(dòng)變量包括風(fēng)量和煤質(zhì)波動(dòng)。
[0037]工況劃分可W是根據(jù)預(yù)設(shè)值和機(jī)組負(fù)荷對超超臨界機(jī)組的運(yùn)行過程進(jìn)行工況劃 分，例如，本實(shí)施例中，具體是根據(jù)滿載負(fù)荷的10%作為級差對負(fù)荷進(jìn)行等級劃分，得到多 個(gè)負(fù)荷范圍對應(yīng)的工況。可W理解，在其他實(shí)施例中，也可W是采用其他方式進(jìn)行工況劃 分。
[0038] S150 :根據(jù)激勵(lì)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(lì)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)。
[0039] 過程輸入數(shù)據(jù)、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(lì)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(lì)信號，即為完 成對輸入變量進(jìn)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)。
[0040] 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。
[0041] 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。
[0042] S190 :根據(jù)各工況的擾動(dòng)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(dòng)變量與輸出變量的擾動(dòng)模型。
[0043] 根據(jù)擾動(dòng)變量的變化范圍和輸出變量，利用最小二乘法得到的擾動(dòng)模型，可W體 現(xiàn)擾動(dòng)變量與輸出變量之間的關(guān)系。
[0044]S210:選取過程變量模型和擾動(dòng)模型作為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制模型。
[0045]上述超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模方法，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、輸出變量和擾動(dòng)變量的變化范圍，對輸入變量的設(shè) 定值施加激勵(lì)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)