PDF《基于 电网“两个 细则”的PI控制器优化整定》

92 电机与控制学报第17卷 要求. 电厂的AGC实施过程是一个PI调控过程[1] .通常, PI控制能够较快速地跟随指令并且达到消除残 差的效果, 是电厂热工过程中最常用的一种控制手 段.现阶段对于AGC运行方式的优化控制都集中于 整个电厂宏观上的协调优化控制策略的改进[2-5] , 或 者是采用智能化的控制手段进行优化控制[5] .目前 对于电网的优化主要集中在规划方法上面, 有基于 数学模型的优化[6-9] , 有基于智能算法的优化[10] .很 少有文献研究通过PI的优化整定来实现机组更好地 跟踪AGC指令.本文从理论上对AGC性能指标进行 分析, 提出了一种适用于AGC机组考核的PI优化整 定方法. 本文主要设计思路如下: 首先根据 两个细则 对于电厂AGC的性能考核指标定义阶跃响应模型的 综合调节性能指标kp .然后采用内模控制策略, 通 过控制器参数的调节来对kp 进行优化.考虑到系 统频域特性的优化, 给出了PI控制参数的优化整定 方法.最后将该方法应用于典型的再热凝汽式汽轮 机模型进行仿真验证, 控制效果表明, 该方法能得到 较好的AGC指标而且控制效果也很理想.

1 AGC性能指标的定义 1.1 AGC机组调节过程 如图1所示, 这是网内某台机组一次典型的AGC机组设点控制过程. 图中, Pmin,i是机组可调的下限出力, Pmax,i 是其 可调的上限出力, PNi 是其额定出力, Pdi 是其启停磨 临界点功率[11-12] . 图1AGC机组设点控制 Fig.

1 AGC set point control 1.2 各类性能指标的具体计算方法 两个细则 定义了两类AGC补偿考核指标, 即可用率、调节性能. 1.2.1 可用率 反映机组AGC功能良好可用状态,即KA = tagc tmon (1) 式中:tagc表示可投入AGC时间,tmon 表示月有效 时间. 1.2.2 调节性能 目前考虑调节速率、调节精确度与响应时间等 三个因素的综合体现. 1)调节速率 vi,j = ? ? ? ? ? ? ? PEi,j ? PSi,j TEi,j ? TSi,j , Pdi,j / ∈ (PEi,j, PSi,j), PEi,j ? PSi,j (TEi,j ? TSi,j) ? Tdi,j , Pdi,j ∈ (PEi,j, PSi,j). (2) 式中: vi,j是第i台机组第j次调节的调节速率(MW/min);

PEi,j 是其结束响应过程时的出力 (MW);

PSi,j 是其开始动作时的出力(MW);

TEi,j 是结束的时刻(min);

TSi,j 是开始的时刻(min);

Pdi,j 是其启停磨临界点的功率(MW);

Tdi,j 是启 停磨实际消耗的时间(min) . Ki,j

1 =

2 ? vN,i vi,j . (3) 式中, vN,i为机组i标准调节速率, 单位是MW/min. 2)调节精确度 ?Pi,j = ∫ TEi,j TSi,j |Pi,j(t) ? Pi,j| * dt TEi,j ? TSi,j . (4) 其中: ?Pi,j为第i机组在第j计算时段内的调节偏差 量(MW);

Pi,j(t) 为其在该时段内的实际出力;

Pi,j 为该时段内的设点指令值;

TEi,j 为该时段终点时刻;

TSi,j 为该时段起点时刻. Ki,j

2 =

2 ? ?Pi,j ?Po . (5) 式中, ?Po 为调节允许的偏差量, 为机组额定有功功 率的1%. 3)响应时间 tup i,j = T1 ? T0, tdown i,j = T6 ? T5, Ki,j

3 =

2 ? ti,j tb . (6) 式中, ti,j为机组i第j次AGC机组的响应时间.tb为 机组标准响应时间. 第10 期 孟庆伟等:基于电网 两个细则 的PI控制器优化整定

93 4)调节性能综合指标 每次AGC动作时按下式计算AGC调节性能 Ki,j p = Ki,j

1 * Ki,j

2 * Ki,j

3 . (7) Ki,j p 是一个综合的性能指标, 其值越大, 说明机 组的AGC调节性能越好, 电厂在AGC上所得到的补 偿利润也就越好.

2 调节性能定义 根据 两个细则 中对于AGC调节指标计算 的定义, 将AGC机组的控制过程概括为一次阶跃AGC指令的负荷响应.由于可用率与控制过程 关系不是很密切, 因此重点考虑调节性能指标.一 次典型的阶跃响应过程如图2所示, 基于此, 定义如 下的性能指标的计算. 1)调节速度 v = 0.9 tr ? td , (8) k1 =