一种火电机组AGC变负荷控制方法与流程

本发明涉及火电机组发电控制，尤其是涉及一种火电机组agc变负荷控制方法。

背景技术：

1、火电机组作为电网调峰调频的主力，其自动发电控制（agc）性能直接关系到电网的安全稳定运行。在agc模式下，机组需频繁、快速地响应电网负荷指令。现有协调控制系统（ccs）处理agc指令的典型方式是：将电网下发的目标负荷指令通过斜坡限制器生成平滑的目标轨迹，并按固定速率或分段固定速率进行变负荷调节。同时，针对受热面（如屏式过热器、高温再热器）的壁温超温问题，普遍采用基于实时温度阈值的保护逻辑，即当实测壁温超过报警值时触发报警或硬闭锁增负荷指令。

2、然而，上述现有技术在实际应用中存在以下缺陷：第一，由于锅炉燃烧系统与受热面之间存在显著的热惯性和纯滞后，当壁温报警触发时，即便立即停止增加燃料，管壁温度仍会因热惯性继续上升，导致“事后控制”失效，易引发爆管事故。第二，硬闭锁逻辑会造成负荷指令阶跃突变，引发主汽压力、温度等关键参数大幅波动，恶化agc考核指标（如kp），甚至诱发机组振荡。第三，固定的变负荷速率无法根据壁温的实时逼近速度进行动态调整，在安全裕度充足时响应偏慢，而在裕度不足时又因响应过快而导致超温，无法充分利用安全裕度。第四，壁温、汽温、水位等各类安全约束的保护逻辑各自为政，缺乏一个统一的“安全门控”与速率协调机制，容易产生控制冲突。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种火电机组agc变负荷控制方法。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种火电机组agc变负荷控制方法，该方法包括：

3、实时采集火电机组的运行数据，运行数据至少包括受热面壁温、燃料量、实际负荷；

4、将运行数据输入预设的壁温热惯性预测模型，计算壁温预测值；

5、根据壁温预测值与预设安全限值之间的预测裕度，生成柔性修正系数；

6、根据柔性修正系数确定agc负荷指令的运行状态；运行状态包括正常状态、限速状态、冻结状态和回退状态；

7、若处于正常状态或限速状态，将电网要求的变负荷速率乘以柔性修正系数，得到实际变负荷速率，并基于实际变负荷速率对目标负荷指令进行限速处理，生成agc输出指令；

8、若处于冻结状态，将agc输出指令保持为当前值；

9、若处于回退状态，以预设的回退速率将agc输出指令向降负荷方向回退。

10、结合第一方面，将运行数据输入预设的壁温热惯性预测模型，计算壁温预测值的步骤，包括：

11、计算当前壁温变化率与预设的预测步长的乘积，得到壁温在当前趋势下的外推增量；

12、将外推增量叠加到当前壁温上，得到当前趋势延续下的预估壁温值；

13、根据设定历史时长内的燃料变化率序列，计算燃料变化率对壁温的滞后影响贡献值；

14、将当前壁温、外推增量以及燃料变化率的滞后影响贡献值三者相加，得到壁温预测值。

15、结合第一方面，根据设定历史时长内的燃料变化率序列，计算燃料变化率对壁温的滞后影响贡献值的步骤，包括：

16、对燃料变化率序列中的每一时刻的燃料变化率，赋予一个随时间回溯而指数衰减的权重系数，权重系数的衰减速率由金属热惯性时间常数确定；

17、将每一时刻的燃料变化率与其对应的权重系数相乘后，在回溯积分窗口内进行累加积分，得到积分结果；

18、将积分结果与燃料-壁温敏感系数的乘积，得到燃料变化率经热惯性滞后环节对壁温的贡献值。

19、结合第一方面，根据壁温预测值与预设安全限值之间的预测裕度，生成柔性修正系数的步骤，包括：

20、计算壁温安全限值与壁温预测值的差值，并将差值作为预测裕度；

21、基于预测裕度与安全缓冲阈值的比较关系，确定柔性修正系数。

22、结合第一方面，基于预测裕度与安全缓冲阈值的比较关系，确定柔性修正系数的步骤，包括：

23、若预测裕度大于或等于安全缓冲阈值，柔性修正系数取值为1；

24、若预测裕度介于0至安全缓冲阈值之间时，基于预测裕度、安全缓冲阈值，计算柔性修正系数；

25、若预测裕度小于或等于0，柔性修正系数取值为0。

26、结合第一方面，基于预测裕度、安全缓冲阈值，计算柔性修正系数的步骤，包括：

27、计算预测裕度与安全缓冲阈值的商；

28、计算商的幂函数，得到柔性修正系数；

29、其中，幂函数中的幂指数为大于0的实数。

30、结合第一方面，基于实际变负荷速率对目标负荷指令进行限速处理，生成agc输出指令，包括：

31、将目标负荷指令和实际变负荷速率输入斜坡限制器；

32、斜坡限制器以实际变负荷速率为单位时间内的变化量上限，对目标负荷指令进行限速处理，生成并输出限速后的agc输出指令。

33、结合第一方面，根据柔性修正系数确定agc负荷指令的运行状态，包括：

34、当柔性修正系数大于或等于第一阈值时，进入正常状态；

35、当柔性修正系数介于第二阈值与第一阈值之间时，进入限速状态；

36、当柔性修正系数小于或等于第二阈值时，进入冻结状态或回退状态。

37、结合第一方面，当柔性修正系数小于或等于第二阈值时，进入冻结状态或回退状态，包括：

38、若柔性修正系数小于或等于第二阈值的持续时间未超过预设保持时间，进入冻结状态；

39、若柔性修正系数小于或等于第二阈值的持续时间超过预设保持时间，或者壁温预测值达到或超过预设壁温安全限值，进入回退状态。

40、结合第一方面，该方法还包括：

41、实时计算壁温预测偏差，预测偏差为当前壁温与当前时刻之前预测步长时刻所预测的当前壁温值之间的差值；

42、判断机组是否处于变负荷活跃期，若燃料变化率的绝对值大于预设阈值且传感器信号正常，则启动参数更新；

43、采用递推最小二乘法，以指数遗忘因子对历史数据赋予递减权重，在线更新燃料-壁温敏感系数和金属热惯性时间常数；

44、对更新后的燃料-壁温敏感系数和金属热惯性时间常数进行一阶低通滤波平滑处理，并施加物理边界硬限幅，使其保持在预设的合理常数范围内；

45、根据平滑限幅后的燃料-壁温敏感系数和金属热惯性时间常数，迭代更新壁温预测值。

46、本发明实施例带来了以下有益效果：本技术提供一种火电机组agc变负荷控制方法，通过预测未来壁温并依据其偏离安全限值的程度生成连续柔性修正系数，动态调整变负荷速率，将传统的超温越限后硬性切除方式，转变为基于预测趋势的提前主动干预，在壁温逼近限值前提前降速，从而有效抑制壁温峰值、避免滞后超温爆管；同时，修正系数连续变化消除了负荷阶跃，使主汽压、汽温过渡平稳，改善agc考核指标，减少机组振荡与人工干预。这样，在安全裕度充足时全速响应，裕度紧张时柔性降速，实现了安全性与快速性的最佳平衡，且仅需在dcs中增设逻辑模块，工程简便，经济效益显著。

47、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

48、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。