INFIT在铁岭电厂6#机组AGC优化控制系统中的应用

朱小娟，高宠博

(1.沈阳工程学院 自动化学院,辽宁 沈阳 110136； 2.华电铁岭发电厂 热控分厂，辽宁 铁岭 112000)



INFIT在铁岭电厂6#机组AGC优化控制系统中的应用

朱小娟1，高宠博2

(1.沈阳工程学院 自动化学院,辽宁 沈阳 110136； 2.华电铁岭发电厂 热控分厂，辽宁 铁岭 112000)

针对华电铁岭电厂6#机组DCS系统中的负荷升降速率低、关键参数波动大及系统不能很好适应煤种变化等实际问题，通过有机融合预测控制技术、神经网络学习技术及自适应控制技术，将INFIT系统投入AGC优化控制系统中。投入INFIT系统后，经过多次反复升降试验，使得机组的主汽压力、过热度、主汽温度的控制平稳程度相比投入INFIT系统前有了非常明显的改善。

DCS；INFIT；AGC；优化

1 原DCS系统的运行性能

华电铁岭发电有限公司二期工程2×600 MW燃煤机组的6#机组锅炉是哈尔滨锅炉有限责任公司设计制造的，由日本三菱重工业株式会社提供技术支持。锅炉特点是超超临界式变压运行直流锅炉，采用П型布置，单炉膛，受热面全悬吊结构，平衡通风，固态排渣，高强螺栓连接全钢结构，锅炉设有固定膨胀中心。汽轮发电机组由哈尔滨汽轮机有限责任公司制造。 DCS采用I/A Series控制系统，由福克斯波罗公司提供。汽机控制系统由福克斯波罗公司提供。

AGC(Automatic Generation Control )是自动发电控制的简称，其控制目标是使由于负荷变动而产生的区域误差ACE( Area Control Error )不断减少直至为零。网调通过AGC可调整电网发电出力与电网负荷平衡，将电网频率偏差调节到零，保持电网频率为额定值。在控制区内分配发电出力，维持区域间联络线交换功率在计划值内；在控制区内分配发电出力，降低区域运行成本[1]。在6#机组AGC功能实现过程中，远动(RTU)为辽宁电力调度中心与6#机组的DCS建立了联络通道。远动接收网调的AGC控制信息，送至DCS；远动接收DCS送出的6#机组AGC投/切等状态量，送至网调。机组协调控制(CCS)系统的正常运行是AGC正常投运的基础[2]。

6#机组在投用原DCS控制时，机组的运行性能很差。从图1的运行曲线可以看出，6#机组投用原DCS协调控制时AGC的运行特点：

1)负荷控制：机组投入正常AGC运行时变负荷速率只能设为3 MW/min左右，且由于机组主汽压力控制很差，为了稳定汽压，很多时间机组实际负荷与负荷指令存在明显的偏差；

2)主汽压力控制：经常出现1.0 MPa以上的控制偏差，且长时间不能调节稳定，在启、停阶段，最大动态偏差达到1.5 MPa以上；

3)分离器温度(过热度)控制：存在明显的调节振荡(振荡幅度达到±15～±20℃)，且经历多个振荡周期不能调节稳定。

2 INFIT优化系统的运行性能

INFIT系统是针对现代火电机组存在负荷升降速率低、关键参数波动大及系统不能很好适应煤种变化等实际问题，通过有机融合预测控制技术、神经网络学习技术及自适应控制技术而设计研发的先进AGC优化控制系统。辽宁华电铁岭发电有限公司5#、6#机组AGC优化控制系统初次投入INFIT系统后，经过多次的调试及完善，使机组的AGC、协调、汽温控制系统稳态和动态性能均有了明显的提高[3，4]。

2.1 INFIT系统各项变负荷试验性能

2.1.1 试验过程描述

6#机组以3～6 MW/min的速率进行了多次幅度为20 MW～50 MW幅度的反复升降试验，相应的试验曲线如图1～4所示。试验过程的简要描述如下：

1)图1: 6#机组负荷在355 MW～390 MW之间，以3 MW/min的速率进行了2～3次的20 MW幅度的来回升降试验和2～3次的30 MW幅度的来回升降试验，在多次20 MW幅度的来回升降试验中过热度最高为30.8℃，最低为26.6℃，平均的波动幅度约为±2℃；在多次30 MW幅度的来回升降试验中，过热度最高为33.8℃，最低为22.4℃，平均的波动幅度约为±4～±5℃。整个变负荷过程中主汽压力非常平稳，波动幅度仅约为±0.2 MPa。

图1 6#机组3 MW/min速率变负荷控制曲线

2)图2: 6#机组负荷在320 MW～370 MW之间，以5 MW/min的速率进行了2～3次的30～50 MW 幅度的来回升降试验，在多次20 MW幅度的来回升降试验中过热度最高为38.8～40℃，最低为20.4～24.5℃，平均的波动幅度约为±8～±10℃。整个变负荷过程中主汽压力非常平稳,波动幅度仅约为±0.3 MPa。

图2 6#机组5 MW/min速率变负荷控制曲线1

3)图3:变负荷率设定为5 MW/min，6#机组先在420～475 MW进行了几次30 MW～50 MW幅度的来回升降试验，后又结合停磨进行了从475 MW 到320 MW的大幅度降负荷试验。在30 MW～50 MW幅度的来回升降试验中过热度最高为32.8℃，最低为23.5℃，平均的波动幅度约为±4～±5℃。在从475 MW到320 MW的大幅度降负荷并结合停磨的试验过程中，由于停磨造成过热度下跌约12～13℃，但能较快速的回调至设定值附近，无调节振荡，除停磨阶段外的调节时段过热度最大波动幅度约为5～6℃。整个变负荷过程中主汽压力非常平稳。

图3 6#机组5 MW/min速率变负荷控制曲线2

4)图4: 6#机组负荷在430 MW～480 MW之间，以6 MW/min的速率进行了多次的幅度分别为30 MW、40 MW、50 MW的来回升降试验，在多次30 MW幅度的来回升降试验中过热度平均的波动幅度约为±2～±3℃；在多次40 MW～50 MW幅度的来回升降试验中，过热度平均的波动幅度约为±3～±4℃。整个变负荷过程中主汽压力非常平稳，波动幅度仅约为±0.2 MPa。

图4 6#机组6 MW/min速率变负荷控制曲线

2.1.2 试验中负荷控制性能的分析

从图1～4可以看出，机组实际负荷有较多的时间不能很好的跟踪负荷指令，经常出现10 MW以上的偏差并维持较长时间，这并不是因为INFIT系统的负荷控制性能不佳，而是在变负荷过程中一直存在一次调频的影响。

在图5中说明了图4中多次变负荷过程中的负荷变化与一次调频负荷的关系。由于东北电网频率调节水平较差，电网频率大部分时间均在±2 rpm 死区之外运行，从图8中也可以看出，仅有约1/3的时间一次调频负荷较小，仅为2～3 MW，在该阶段的机组实际负荷与负荷指令始终基本重合。在其它时段，经常存在10 MW以上的一次调频负荷，同样机组实际负荷也就会与负荷指令存在10 MW以上的偏差[5]。

图5 6#机组6 MW/min速率变负荷试验负荷控制性能说明

2.1.3 试验中机组整体控制稳定性的分析

从图1～4试验过程可以看出，在进行多次反复的30 MW～50 MW变负荷试验中，机组的整体控制稳定性始终是较好的，绝大部分时间过热度的波动能控制在±5℃的范围内，仅在少数工况下过热度波动会达到10～12℃，数次试验中的最高过热度为40℃，完全能满足机组正常运行的需求。

对比图1～4试验过程可以发现，以6 MW/min 速率进行来回升降负荷试验的控制性能与3 MW/min速率相近，而以5 MW/min速率进行来回升降负荷试验的控制性能要差一些。这主要是由于以5 MW/min速率进行试验时机组磨煤机的出力均接近上限，制粉能力明显下降，这对控制产生了较大影响。

2.2 INFIT系统3 MW/min速率的AGC运行性能

分别选取了6#机组投入INFIT系统后的AGC运行曲线(10～28全天)和投入INFIT系统前的运行曲线(4～28全天、5～28全天)，如图6、7、8所示。

图中上半幅为机组负荷/负荷指令、主汽压力/主汽压力设定的曲线，下半幅为主汽温度/主汽温度设定、分离器温度/分离器温度设定的曲线。三幅曲线的数据量程设置一样，可以明显看出，在机组负荷波动幅度接近、变负荷率相同的情况下(均设为3 MW/min)，投入INFIT系统前后的主汽压力、主汽温度、过热度的稳定性改善非常明显。

图6 6#机组投入INFIT控制时的AGC运行曲线(10～28全天)

图7 6#机组投入DCS控制时的AGC运行曲线(4～28全天)

3 结 论

根据上述的分析可以得出 6#机组投入INFIT系统后整体运行情况如下：

1)投入INFIT系统后，同样以3 MW/min投入AGC运行，机组的主汽压力、过热度、主汽温度的控制平稳程度相比投入INFIT系统前有非常明显的改善。

图8 6#机组投入DCS控制时的AGC运行曲线(5～28全天)

2)投入INFIT系统后，从多次3～6 MW/min速率进行30 MW～50 MW幅度的连续三角波变负荷试验可以看出，在机组磨煤机有充分调节余量时，不论机组负荷率设为3 MW/min或者6 MW/min，机组控制均非常稳定(过热度波动仅为±3～±4℃)，完全满足以6 MW/min速率投入AGC的条件，并可将过热度定值设置在较高的水平上。但当磨煤机的出力接近上限时，由于制粉性能变差造成调节性能下降，过热度波动幅度可达到±8～±10℃，在此种工况下可以考虑适当降低变负荷率或者降低过热度运行[6，7]。

3)日常的合理操作对于INFIT系统的良好运行也较为关键，目前运行人员对于启停磨操作已较为注意。但在投用给煤机自动数量、避免燃料调节受限方面还需加以注意。

[1]李家坤，朱华杰.发电厂及变电站电气设备[M].武汉: 武汉理工大学出版社，2010.

[2]刘国旗.华北电网.2009年自动发电控制(AGC)运行工作分析报告[R].北京:华北电网有限公司, 2009.

[3]徐建中,陈益飞.INFIT系统在超超临界发电机组汽温和协调控制中的应用[J].江苏电机工程,2015,34(3):72-74.

[4]王士政.电网调度自动化与配网自动化技术[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

[5]尹 峰,朱北恒,李 泉.超临界机组协调控制特性与控制策略[J].中国电力,2008，40(3)：66-69.

[6]陆荣峰.600 MW锅炉燃烧调整及经济性分析[J].沈阳工程学院学报:自然科学版，2015, 11(1): 39-43.

[7]BELYAKOV II.Supercritical pressure boiler as the future of thermal power plant development[J].Teploenergetion,1995,1(8):9-12.

(责任编辑 魏静敏 校对 张 凯)

Application of INFIT for AGC Optimal Control System of 6#Unit in Tieling Power Plant

ZHU Xiao-juan1，GAO Chong-bo2

(1.School of Automation Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136; 2.Thermal Control Branch,Huadian Tieling Power Plant,Tileing 112000,Liaoning Province)

The original DCS control performance of the 6#unit in Huadian Tieling Power Plant is very poor such as slow load regulating rate,serious critical parameters fluctuation and poor response to the coal type changing.The INFIT system was put into AGC optimal system through rational fusion predictive control technology,neural network learning and adaptive control technology.Experimental results showed that the steady-state of steam temperature control system and dynamic performance were significantly improved.

DCS; INFIT; AGC; Optimal

2016-11-10

沈阳工程学院科技基金项目(LGXS-1515)

朱小娟(1977-)，女，陕西安康人，讲师，硕士。

高宠博(1993-)，男，辽宁铁岭人，助理工程师。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2017.02.016

TP273

A

1673-1603(2017)02-0174-05