燃煤電廠集控運行與機組協調控制

摘 要：燃煤電廠生產要求不斷提高，需要加大投入力度，引進更多新形設備與技術，來完善生產系統，并提高系統運行安全性與穩定性。相應隨著系統復雜程度的不斷增加，對系統運行控制工作有著更為嚴格的要求，而集控運行方式現在已經被廣泛的應用到電廠中，在此基礎上在通過機組協調控制，可以通過統一管理調控，來保證生產系統的有效運行。文章對燃煤電廠集控運行以及機組協調控制進行了簡要分析。

關鍵詞：燃煤電廠；集控運行；機組協調控制

為滿足社會生產生活需求，燃煤電廠機組容量不斷加大，相應電網對負荷調節性要求也更高，需要在現有基礎上對協調控制系統做更進一步的完善。集控運行是電廠自動化控制的主要方式，其中協調控制也是重要組成部分，以提高電廠生產系統運行穩定性與可靠性為目的，需要結合電廠生產特點，對控制系統的優化進行分析。

1 燃煤電廠集控運行系統分析

集控運行管理系統為電廠指揮監控中心，對機組DCS、輔助車間程控系統PLC等系統的運行數據進行收集，并對所有數據進行分析，并作為歷史資料進行存儲。集控運行管理實施的對象為整個生產系統，通過對每個環節信息數據的收集、分析，來對下一步管理工作的實施提供數據支持，確保管理工作實施的合理性與有效性[1]。集控運行管理系統為電廠自動化管理的主要部分，將其與機組協調控制相結合，對生產流程進行管理，利用集控管理系統存在的歷史數據為基礎，來分析不同子系統之間的關系，確定其中存在的不足，采取措施來對生產總系統配置進行優化，消除存在的運行缺陷，并通過實時監控來確保生產活動的正常運行，減少各類故障問題的發生。

2 電廠協調控制系統應用優化方向

2.1 調節器變參數控制

當系統負荷發生變化時，會在一定程度上削弱負荷調節器調節作用，其中起作用的主要為負荷前饋信號。待系統維持到穩定狀態后，目標負荷與實際負荷差異較低時，結束前饋信號動態過程。基于此特點，想要縮短達到目標負荷的要求，可以采取改變調節器參數的方式，來增強調節器調節能力。另外，利用目標負荷與實際負荷存在的偏差，可以通過調整校正調節器積分與比例系數參數來縮小，可以有效解決快速動態響應與穩態平穩矛盾。

2.2 給水自動調節優化

2.2.1 中間點溫度

為確保中間點溫度設定的合理性，可以利用分離器出飽和蒸汽壓力對應的溫度，以及根據實際運行狀態，由操作人員通過手動偏置與減溫水比例的方式進行處理。其中，利用減溫水流量所占總給水流量比值法進行校正，可以彌補手動偏置處理存在的偏差，使得溫度調整合理性更高。

2.2.2 給水流量

生產活動中如果采取手動給水操作，主調節器輸出量會隨著水量變化而變化，并且給定值也會跟隨中間點溫度發生變化。而如果選擇用自動給水方式操作時，給水流量設定值由中間溫度PID來控制實現。PID計算時增加了機組負荷指令、水冷壁出口集箱溫度與鍋爐主控前饋作用，其中負荷指令目的是確保給水可以與燃料量變化同步，來確保煤水比維持在一定穩定狀態[2]。一般情況下，正常機組運行水與各磨組燃料量經驗比值穩定，一旦燃料量發生變化，煤水比發生變化，就會造成給水流量增加。

3 燃煤電廠協調控制系統設計方案分析

3.1 軟件系統設計

3.1.1 軟件架構

主要包括客戶端與服務端兩層結構，即C/S架構形式，可以通過兩端硬件環境優勢，合理分配任務管理內容，來控制系統運行成本。承擔服務端的為兩臺服務器，兩者之間能夠實現數據實時通訊，起到冗余作用，即便其中一臺服務器故障，系統也可以通過自動切換的方式轉移到另一臺服務器端，確保系統安全運行[3]。承擔客戶端的為操作員站，主要完成客戶端信息向服務器的傳遞，服務器為客戶端服務，此種架構形式可以充分發揮客戶操作員站處理能力，在客戶端處理后再傳送給服務器。

3.1.2 功能模塊

在對電廠協調控制系統進行設計時，可以將其與集控運行管理系統相結合，通過對各子系統運行狀態信息的分析，將其作為協調控制的基礎。基于此可以將整個系統的控制模塊分為將主控系統、汽機主控、鍋爐主控以及子系統等四部分，并且每個模塊又分為多個子模塊，來實現協調控制系統功能的正常運行。其中，結合燃煤電廠生產特點，重點為汽輪機與鍋爐主控系統，主要功能是維持鍋爐、汽輪發電機正常運行，在負荷變化率較大情況下，兩者之間能夠保證能量平衡，來確保主蒸汽壓力的穩定，由此可見兩者相互聯系、相互影響，如果一個出現故障勢必會對另一系統的正常運行產生影響。

3.2 硬件系統設計

3.2.1 網絡架構

主要包括現場控制層、系統服務層、檢測控制層三部分。第一，現場控制層。將現場控制站DPU與數據采集DPU站集中安裝在與主控室相鄰電子設備室內，主要負責接收傳感器、變送器傳輸的信號，并利用預先設定控制策略進行邏輯運算，將最終結果傳輸給現場執行器[4]。第二，系統服務層。即系統服務器，利用冗余網實現與監控層計算機、控制器連接，實現收據信息的接收與發送。第三，監測控制層。包括操作工程師站、操作員站等，主要實現與服務器的實時通訊，完成各項信息的傳輸。

3.2.2 功能模塊

（1）主控系統。對電網自動調度系統傳輸的ACC負荷指令，以及運行人員手動調整負荷指令進行限速、限幅處理。如果機組主要輔機出現運行問題，保證機組能夠自動進入相應控制系統，將負荷調整到相應目標值。

（2）鍋爐主控系統。可以在自動模式與手動模式下運行，與汽輪機主控系統在機組不同運行條件下來完成控制功能，指令間的鍋爐輸出與負載匹配關系。鍋爐主控系統具有主蒸汽壓力閉環控制能力，以及負荷質量前饋控制功能，來確保輸入能量符合電廠鍋爐節能要求。其中，前饋控制可以起到“一定概調”作用，即對鍋爐輸入、輸出量關系失衡狀態進行調整，確保將能量失衡限制在較小范圍內。

（3）汽機主控系統。汽機主控是協調控制系統的執行結構，主要負責協調整個汽輪機整體控制控制，完成各項指令的下達，確保汽機生產活動的正常開展，要求其一般情況下應處于自動狀態。汽機主控是機組級協調控制系統與DEH等系統的中間層控制系統，下達指令有由DEH來完成汽輪機調速汽門開度的控制，確保可以獲得足夠的蒸汽量，滿足機組負荷要求，并使得生產系統中鍋爐與汽輪機能夠處于一個相對平衡的狀態。其中，在機跟爐模式下，汽機控制對象為主蒸汽壓力，而主蒸汽壓力由負荷壓力函數生成。

4 結束語

燃煤電廠機組運行負荷不斷增加，對控制管理系統的要求也更為嚴格，基于生產實際需求，可以從集控運行管理與機組協調控制角度出發，做好兩者的研究分析，提高兩者相互聯系效果，提高所有子系統運行穩定性與可靠性。

參考文獻

[1]侍述成.300MW火電機組協調控制系統在LN2000DCS中的實現

[D].華北電力大學，2012.

[2]郝永利.600MW機組RB控制策略研究[D].華北電力大學，2012.

[3]朱傳鵬.1000MW超超臨界機組協調控制系統設計及其改進[D].燕山大學，2014.

[4]張鶴飛.600MW亞臨界機組協調控制系統仿真研究[D].上海交通大學，2013.

作者簡介：陳毅藝，男，廣東茂名人，學歷：本科，工作單位：廣東省粵電集團有限公司珠海發電廠，運行副值，研究方向：機組協調控制與集控運行。