火电机组控制系统性能评估及优化

作     者：黄青岭 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：司风琪;江晓明

授予年度：2020年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：确定性指标 无量纲IAE 随机性指标 超差性能因子指标 控制优化 

摘      要：我国火电机组主要通过定期扰动试验的方式,进行模拟量控制系统的控制性能评估。在当前火电机组参与灵活调峰的背景下,要求火电机组控制系统具有更优的控制性能。采用定期扰动试验方式已无法满足控制系统性能评估的要求,此时开展基于在线运行数据的全量控制回路性能评估具有重要意义。本文以某660MW燃煤机组的模拟量控制系统为研究对象,对控制性能评估技术进行了研究,主要内容如下:首先,对于确定性指标,提出了基础评估指标的在线算法和适用于设定值曲线变化的无量纲误差积分指标。选择#2高加水位控制的四次阶跃试验进行了基础指标的计算,最大超调量在8-12mm范围内,稳态判定标准越小,稳定时间越长。选择送风控制数据计算无量纲绝对值误差积分指标,三次实验的计算结果在0.57-0.82之间,避免了绝对值误差积分计算结果随样本数量增大快速增大,计算结果准确捕捉了数据的变化特征。其次,对于随机性指标,提出了非平稳数据下优选采用周期和样本数量的最小方差指标计算方法,还提出了基于超差的超差性能因子指标。以某火电机组二级过热汽温为对象,随机性指标的两次计算结果有效区分了不同的控制效果,当允许误差阈值分别取±3℃、±4℃和±5℃时,超差性能因子分别为0.57、0.80和0.93。结果表明允许误差越大,超差性能因子指标越优。进而,提出了一种参数优化方法和前馈策略优化方法。其中,参数优化方法基于递推最小二乘模型辨识和粒子群优化算法,并跟据性能评估指标设计优化目标。前馈策略优化主要通过压缩最近邻使数据分布更加均匀,采用遗传算法优化参数。以该机组#2高加水位控制为对象,仿真实验结果显示误差带和方差均降低50%以上,性能指标有了明显提升。在前馈策略改进中,超调量和衰减率降幅达100%,方差、稳定时间等指标降幅在50%左右。结果表明,优化后整体偏差明显变小,有效解决了水位波动大的问题。最后,依托某电力集团公司提供的数据接口和计算资源开发了软件平台。实现了火电机组控制系统性能评估及优化的在线运行。