辅机故障减负荷过程中抗积分饱和的控制方法

摘要

本发明公开了一种辅机故障减负荷过程中抗积分饱和的控制方法，其不采用RB信号来触发，在手操器前面加了两个限幅器，根据指令与辅机出力进行比较来触发，当另一侧辅机发生跳闸或故障且本侧辅机在自动状态时，引起本侧出力突然增大，在本侧辅机出力允许的范围内时，不产生抗积分饱和动作，若是超过本侧出力时，则产生抗积分饱和功能，直至消除积分饱和。本发明在火电机组辅机故障时，能快速有效的降低负荷；在RB过程中直至复位之前的一段时间内，如若辅机问题或参数设置不当，此设计仍能产生抗积分饱和功能。若是辅机出力较大，低于单侧辅机的最大出力时，RB就不会触发控制器进行跟踪，避免系统的震荡；有利于维护辅机设备的安全运行。

权利要求

1.一种辅机故障减负荷过程中抗积分饱和的控制方法，其特征是，该控制方法不采用辅机故障减负荷信号来触发，在手操器前面相应的增加了限幅器，根据指令与辅机出力进行比较来触发，当另一侧辅机发生跳闸或故障且本侧辅机在自动状态时，引起本侧出力突然增大，在本侧辅机出力允许的范围内，不产生抗积分饱和动作，若是超过本侧出力，则产生抗积分饱和功能，直至消除积分饱和，具体实现方法如下：步骤1：当A、B侧都在自动状态时，平衡块输出x,两侧输出UA=y1=x1=x±z≤h1；

UB=y2=x2=xz≤h2;其中：UA表示辅机A指令；y1表示辅机A限幅之后的指令；x1表示辅机A限幅之前的指令；x表示控制器计算出的指令值；h1表示辅机A最大出力；UB表示辅机B指令；y2表示辅机B限幅之后的指令；x2表示辅机B限幅之前的指令；h2表示辅机B最大出力；z表示偏置指令，用以调整辅机出力的大小；σ表示一个正数，是经验值；

步骤2：若B侧辅机发生故障或跳闸且A侧辅机在自动状态时，引起A侧出力突然增大，在A侧辅机出力允许的范围内即x1-h1≤σ，不产生抗积分饱和动作，系统没有触发抗积分饱和功能，系统正常调节；若是超过本侧出力x1-h1＞σ时，则产生抗积分饱和功能，控制器进行反向跟踪，控制器跟踪输出为x=h1/2，然后根据减负荷的情况进行自动调整，完成抗积分饱和；

步骤3：若A侧辅机发生故障或跳闸且B侧辅机在自动状态时，引起B侧出力突然增大，在B侧辅机出力允许的范围内即x2-h2≤σ，不产生抗积分饱和动作，系统没有触发抗积分饱和功能，系统正常调节；若是超过本侧出力x2-h2＞σ时，则产生抗积分饱和功能，控制器进行反向跟踪，控制器跟踪输出为x=h2/2，然后根据减负荷的情况进行自动调整，完成抗积分饱和。

2.如权利要求1所述的辅机故障减负荷过程中抗积分饱和的控制方法，其特征是，所述步骤2或3中，根据减负荷的情况自动调整的方法如下：辅机跳闸后，系统计算出一个与之匹配的负荷指令，该指令传递给系统设定值sp，同时系统过程变量pv发生变化，控制器会根据新的sp和pv计算辅机的出力，从而完成抗积分饱和。

说明书

辅机故障减负荷过程中抗积分饱和的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种辅机故障减负荷过程中抗积分饱和的控制方法。

背景技术

[0002] 随着火力机组的大容量化，当机组的重要辅机发生故障时，对电网的影响和冲击也越来越大，机组的安全稳定运行关系着电网的安全，为了提高电厂和电网的稳定运行，当机组主要辅机故障跳闸造成机组实发功率受到限制时（协调控制系统在自动状态），为适应设备出力，协调控制系统强制将机组负荷减到尚在运行的辅机所能承受的负荷目标值。协调控制系统的该功能称为辅机故障减负荷（RUNBACK），简称RB，RB功能设计的目的是自动处理故障并自动将机组的负荷降至与当前运行设备允许出力对应的目标，维持机组的主要参数在允许的范围内，避免机组的保护动作，保证机组和电网的安全运行。

[0003] 在RB发生瞬间及RB发生过程中的一段时间内，由于辅机跳闸，过程变量瞬间发生大幅度变化，系统控制器极易发生积分饱和，这是因为由于平衡块的作用，如图1，正常情况下平衡块输出x,两侧输出UA=y1=x1=x±z；UB=y2=x2=xz，突然一侧辅机跳闸，由于平衡块和偏置逻辑的功能，会把跳闸侧辅机的指令叠加到未跳闸侧辅机的指令上，使偏置z=x,产生x1=2x(或x2=2x)的过程变量，这个变量可能会产生超过辅机最大出力的一个指令，这时候未跳闸侧辅机若要回调，则必须要经过一个空行程的回调，这个空行程便产生了饱和，在饱和区域会使自动调节失去控制作用，这就需要RB控制功能设计合理，重要的是控制器具有抗积分饱和功能，否则引起调节不及时，引起机组跳机，对电力生产及电网安全极为不利。一个好的RB逻辑设计是能够使系统能够经受得起大幅度的波动并保持在可控范围内。

[0004] 常见的RB工况有一次风机跳闸、送引风机跳闸、给水泵跳闸、空预器及磨煤机跳闸等。以下是火力机组中常规的抗积分饱和方法如图1所示，以A侧为例，在RB发生瞬间，触发控制器产生跟踪数值，数值为，但是辅机B跳闸后，输出为零，故此时控制器跟踪数值变为，此时偏置逻辑也被强制输出为，手操器输出为，完成抗积分饱和功能。

[0005] 在火力发电机组中，常用的RB抗积分饱和逻辑设计是当RB发生时，把RB信号引入到逻辑当中以实现抗积分饱和的功能，图1这种设计只能实现RB发生瞬间的抗积分饱和，但在RB过程中直至复位之前的一段时间内，若辅机出力较小或参数设置不当，仍会出现积分饱和现象，此时可能会导致反向调节时间慢，其次，若是辅机出力较大，没有发生饱和现象，此时RB信号仍然会动作，产生一个反向跟踪信号，会使系统有震荡，对调节不利。

发明内容

[0006] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种辅机故障减负荷过程中抗积分饱和的控制方法。

[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0008] 一种辅机故障减负荷过程中抗积分饱和的控制方法，该控制方法不采用RB信号来触发，在手操器前面相应的增加了限幅器，根据指令与辅机出力进行比较来触发，当另一侧辅机发生跳闸或故障且本侧辅机在自动状态时，引起本侧出力突然增大，在本侧辅机出力允许的范围内，不产生抗积分饱和动作，若是超过本侧出力，则产生抗积分饱和功能，直至消除积分饱和，具体实现方法如下：

[0009] 步骤1：当A、B侧都在自动状态时，平衡块输出x,两侧输出UA=y1=x1=x±z≤h1；UB=y2=x2=xz≤h2; 其中：UA表示辅机A指令；y1表示辅机A限幅之后的指令；x1表示辅机A限幅之前的指令；x表示控制器计算出的指令值； h1表示辅机A最大出力；UB表示辅机B指令；y2表示辅机B限幅之后的指令；x2表示辅机B限幅之前的指令；h2表示辅机B最大出力；z表示偏置指令，用以调整辅机出力的大小；s表示一个正数，是经验值；

[0010] 步骤2：若B侧辅机发生故障或跳闸且A侧辅机在自动状态时，引起A侧出力突然增大，在A侧辅机出力允许的范围内即x1-h1??s，不产生抗积分饱和动作，系统没有触发抗积分饱和功能，系统正常调节；若是超过本侧出力x1-h1＞s时，则产生抗积分饱和功能，控制器进行反向跟踪，控制器跟踪输出为x=h1/2，然后根据减负荷的情况进行自动调整，完成抗积分饱和；

[0011] 步骤3：若A侧辅机发生故障或跳闸且B侧辅机在自动状态时，引起B侧出力突然增大，在B侧辅机出力允许的范围内即x2-h2??s，不产生抗积分饱和动作，系统没有触发抗积分饱和功能，系统正常调节；若是超过本侧出力x2-h2＞s时，则产生抗积分饱和功能，控制器进行反向跟踪，控制器跟踪输出为x=h2/2，然后根据减负荷的情况进行自动调整，完成抗积分饱和。

[0012] 所述步骤2或3中，根据减负荷的情况自动调整的方法如下：辅机跳闸后，系统计算出一个与之匹配的负荷指令，该指令传递给系统设定值sp，同时系统过程变量pv发生变化，控制器会根据新的sp和pv计算辅机的出力，从而完成抗积分饱和。

[0013] 本发明的有益效果：

[0014] 1、火电机组辅机故障时，能快速有效的降低负荷，维护机组安全和电网安全。

[0015] 2、在RB过程中直至复位之前的一段时间内，如若辅机问题或参数设置不当，此设计仍能产生抗积分饱和功能。

[0016] 3、若是辅机出力较大，低于单侧辅机的最大出力时，RB就不会触发控制器进行跟踪，避免系统的震荡，有利于调节。

[0017] 4、有利于维护辅机设备的安全运行。

附图说明

[0018] 图1为火力机组中常规RB控制方案；

[0019] 图2为本发明采用的方案；

[0020] 图3 为B侧辅机跳闸控制方案流程图；

[0021] 其中：sp:系统设定值；pv:系统过程变量； RB：RB置位信号； UA：辅机A指令； UB：辅机B指令； TS：跟踪切换； TR：跟踪值。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

[0023] 在一个实际的数字量PID控制系统中，控制量的变化因受执行机构或执行元件的物理和机械特性的约束（如阀门开度）而限制在一定有效行程范围内

[0024] Umin≤U≤Umax

[0025] 当输出的控制量在这个范围内时，系统正常调节，一旦控制量超出这个限制范围，执行机构的动作不再是控制系统的计算量，当反调时控制量需要相当一段时间脱离饱和区，因此造成系统大幅度超调，对系统调节不利，积分饱和增加了系统调节的时间。

[0026] 如图2所示是本发明所采用控制方案，其不采用RB信号来触发，在手操器前面加了两个限幅器，根据指令与辅机出力进行比较来触发，当另一侧辅机发生跳闸或故障且本侧辅机在自动状态时，引起本侧出力突然增大，在本侧辅机出力允许的范围内时（x1-h1??s），不产生抗积分饱和动作，若是超过本侧出力（x1-h1＞s）时，则产生抗积分饱和功能，直至消除积分饱和，具体功能实现如下解释：

[0027] 当A、B侧都在自动状态时，正常情况下：平衡块输出x,两侧输出UA=y1=x1=x±z≤h1；UB=y2=x2=xz≤h2。

[0028] 以B侧跳闸为例，流程图如图3所示，此时若是B侧辅机发生故障或跳闸，此时由于平衡块和偏置逻辑的功能使z=x,由于x1=x±z，故x1=2x,此时，若是x1≤h1,即x1-h1??s，系统没有触发抗积分饱和功能，则y1=x1，系统正常调节；若是x1>h1,即x1-y1>s(s>0)，触发抗积分饱和功能，控制器进行反向跟踪，又由于y1最大只能输出h1,即y1=h1,则使控制器跟踪输出为x=h1/2，又因为z= h1/2,所以y1=h1,保持辅机的最大出力，完成抗积分饱和功能，同时控制器根据减负荷的情况进行自动调整，即辅机跳闸后，系统计算出一个与之匹配的负荷指令，这个指令会影响或传递给sp，同时系统状态因辅机跳闸会改变，从而影响pv，控制器会根据新的sp和pv计算辅机的出力，从而进入到新的平衡状态。

[0029] 同样若是A侧辅机发生故障或跳闸且B侧辅机在自动状态时，引起B侧出力突然增大，在B侧辅机出力允许的范围内即x2-h2??s，不产生抗积分饱和动作，系统没有触发抗积分饱和功能，系统正常调节；若是超过本侧出力x2-h2＞s时，则产生抗积分饱和功能，控制器进行反向跟踪，控制器跟踪输出为x=h2/2，又因为z= h2/2,所以y2=h2,保持辅机的最大出力，然后根据减负荷的情况进行自动调整，即辅机跳闸后，系统计算出一个与之匹配的负荷指令，这个指令会影响或传递给sp，同时系统状态因辅机跳闸会改变，从而影响pv，控制器会根据新的sp和pv计算辅机的出力，从而进入到新的平衡状态。

[0030] RB控制对提高机组的自动处理故障功能尤其在大型发电厂有着广泛的应用，如果RB功能设计不当，会引发辅机跳闸后机组参数运行不当而影响机组稳定运行，甚至发生跳机事故。因此，完善的RB功能设计对提高机组行可靠性和电网的安全稳定运行具有重要的意义。这种临界值比较法抗积分饱和功能同辅机的最大出力结合起来，并能实现在整个RB过程中的动态控制功能，使系统更加的稳定和健壮。

[0031] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。