超超临界机组自动化成套控制系统

1,超超临界机组自动化成套控制系统,华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,牛玉广,2,1.背景,863重点项目：火电行业重大工程自动化成套控制系统目标：研究开发一套适用于百万千瓦级超超临界火电机组的自动化成套控制系统，形成以分散控制系统（DCS）为核心，包括厂级监控信息系统（SIS）、全激励仿真系统（SIM）、现场总线技术及高参数智能化仪表、超超临界机组优化控制策略等在内的百万千瓦级超超临界火电机组整体自动化解决方案。,3,主要研究内容：超超临界机组自动化成套控制系统体系结构和关键技术超超临界机组自动化控制系统超超临界机组控制系统用现场总线技术及高参数智能仪表超超临界机组运行特性分析与优化控制策略超超临界机组厂级监控信息系统超超临界机组的高精度、全激励仿真系统超超临界机组自动化成套控制系统工程设计技术超超临界机组自动化成套控制系统工程实施技术,4,2.系统结构,体系结构,功能结构,激励式仿真机,SIS构成,实时/历史数据库管理系统,目前实际工程项目数据已达到50万点,9,3.超超临界机组建模与控制,模型分类,某1000MW超超临界机组框图模型,1000MW机组非线性控制模型及验证,全局优化控制结构,13,1000MW超超临界机组协调控制框图,依据火电机组全工况下的非线性测度，建立分段控制模型,控制模型非线性测度示例,多模型控制系统,燃烧优化控制框图,抗煤质扰动控制示意图,基于内模控制的燃烧器摆角及喷水联合调节,机组升降负荷过程燃烧器摆角和喷水联合调节，减温水只在再热汽温超温时喷入，且流量较低，节能效果明显。,18,4.基于激励式仿真机的控制系统设计与调试,需要解决的两个关键问题：,仿真机模型的准确性问题，包括静态准确性与动态准确性模型与DCS的连接问题，DPU/虚拟DPU,19,利用运行数据及优化算法（如遗传算法）进行模型修正,高温过热器模型,修正前,修正后,20,仿真机模型与DCS的通信数据通信方式：数据接口；OPC方式：OPCServer,OPCGroup,OPCItem,同一机组仿真模型与不同DCS的连接,22,5.应用情况,1000MW超超临界机组仿真系统,23,基于仿真机的控制系统调试技术（）信号检查信号名称检查；连接方式检查；补偿计算检查；信号质量检查等。（2）控制逻辑检查阀门、挡板等调节机构的手动操作检查；自动投切逻辑检查；手自动跟踪及无扰切换检查；控制器动作方向检查。,（3）控制器参数整定被控对象特性试验；控制器参数整定；函数关系及前馈参数整定。（4）控制系统投运调试稳定运行调试；定值扰动调试；升降负荷调试；异常工况调试。全仿真系统调试完毕后，将虚拟DPU中的控制逻辑及参数下载到现场DCS的DPU中，可以作为现场调试的初始值。,仿真机负荷控制中心界面,阶跃扰动试验曲线,控制系统参数调整界面,控制系统闭环运行曲线,试验研究平台-DCS、SIM、SIS,实验室研究平台：数据-仿真-试验-闭环优化调试环境,虚拟DCS,全仿真机,状态监控中心（SIS）历史数据库,控制优化中心,包括超超临界机组的运行历史数据库系统。数据存储容量5TB