灵活性调峰下的超临界火电机组协调控制

灵活性调峰下的超临界火电机组协调控制

刘剑桥

河北涿州京源热电有限公司 河北 保定 072750

摘要：随着科技和大数据技术的快速发展，为加强对发电企业的生产监督，相关单位都提出平台化概念，同时上网竞价竞争越来越激烈，为指导服务生产运行，不同的数据采集系统和机组节能环保及控制优化装置层出不穷，这些都使得发电企业中各类上传数据越来越多。目前，国内发电机组数据主要通过主控ＤＣＳ系统分别独立地向各上级主站进行上传。直接读取ＤＣＳ系统数据，数据在收集、存储和使用过程中面临着诸多安全风险，使得ＤＣＳ系统网络安全存在巨大隐患，同时大量重复建设也造成资源的极大浪费。

关键词:火力发电厂;协调控制;预测控制

引言

随着我国人口规模的不断扩大，对于电力的需求量也在持续增加，为了保证可以向人们稳定地供应电力，必须保障发火电厂的正常运行。由于火电厂中有大量不同的设备，且工作环境内高危因素较多，在电气系统运行过程中容易出现各种安全事故，因此如何保证电气设备运行的安全性成为火电厂管理工作中的重点内容。安全管理工作不到位会增加安全事故的发生概率，一旦出现安全事故会威胁到人们的生命安全，造成严重的经济损失，对供电网络的工作也会造成影响，给人们的日常生活带来不便。

1存在的问题

1.1维护工作量繁重

ＤＣＳ系统的通信接口越来越多，数据采集的范畴越来越广，采集频率越来越高，数据类型越来越多，数据量越来越大，而每种通信种类不同、通信系统布置分散、业务升级导致现有产品与服务跟不上等因素加大了维护人员工作量。

1.2管理机构管理效果较差

随着火电厂生产规模的不断扩大，火电厂的电气设备规模也在不断更新扩大中。在复杂的供电系统中，一方面由于很多环节缺乏层层管控，责任没有得到明确，造成在电气设备安全运行管理工作落后。电气设备管理机构组织设置出现重复的问题，不同机构组织的具体工作职能以及责任没有明确的要求，无法对管理人员起到约束的作用，使得各个管理机构均未重视电气设备管理这一问题，使得电气设备没有接受及时的维修和检查。责任制度的缺失也使得安全事故责任人的明确出现了难度，在一定程度上会损害他人或者电厂的利益。另一方面，因为电气设备安全运行管理工作人员专业技术水平低,安全管理意识薄弱，这就导致了电气设备安全运行时，运行信息数据反馈的不及时、不准确，对电气设备安全运行情况也做不到时时掌握。这就造成在设备检修或排查中，不能及时发现设备隐患，当电气设备出现故障时无法立刻发现故障点，从而导致抢修时间的延长，不能做到电气设备出现故障及时报告、及时快速抢修。

1.3操作人员技能水平不高

尽管随着科技的不断进步，火电厂用到的设备也越来越智能，但是鉴于火电厂企业的专业性，对操作人员的专业水平提出了较高要求。一方面有些火电厂为了节约成本在招聘时没有考虑到专业性，致使在工作时由于技术水平不过关引发事故。另一方面由于技能的缺陷，认知的不到位使得在生产过程中存在违规操作的现象，尽管违规操作并不一定会导致安全事故的发生，但肯定是存在风险隐患的。据调查显示，很多的安全事故发生就是因为作业流程不规范导致的。

2火电机组协调控制

2.1构建智能控制平台

智慧电厂的数据通过各个采集设备传送到控制系统和管理系统中，系统将接收的数据进行加工和整理，形成控制信号，实现自学习、自适应的功能，同时向管理人员提供管理信息，并通过页面形式展现出来。因此，智慧电厂最重要的是数据、数据处理、基于数据的反馈。当前，火力发电厂的数据是呈“金字塔”形自下而上由生产层向管理层进行传输，生产和管理之间的数据传输是单向的，数据只能由生产层向管理层传输，管理层数据不能向生产系统传输，生产数据和管理数据分别在不同的数据平台上运行。在生产层，普遍存在多种控制系统，底层数据不能被有效整合利用。另外，控制过程是基于实时的运行数据，控制过程绝大多数采用的是基于传统的经典控制理论，对于历史数据的分析、判断以及对历史数据分析的结果还没有被真正应用到控制系统中，可以说控制系统没有根据历史数据进行“思考”和“学习”的能力。因此，要实现发电过程的智慧化，必须要建立智能控制平台，构建控制层的数据库，建立实现电厂自分析、自诊断、自学习、自适应的数据基础。通过构建智能控制平台，进一步扩大生产数据采集范围、完善生产过程控制功能，在生产层设计智慧发电的“大脑”，把目前部分操作人员的操作能力移植到智慧发电的“大脑”中，同时，在智能控制平台上根据大数据、机器学习等技术构建发电设备、系统的精确模型，充分掌握被控对象的特征，对数据进行深度开发利用，对不同的控制设备采用有针对性的控制策略，使其具备分析、诊断、学习、决策和提高的能力，从而实现智慧化发电目的。另外，在智能控制平台上，应用先进的高级控制策略及控制算法，使得发电过程的控制效果更理想，最终实现机器操作代替人工操作。

2.2数据预处理技术

数据预处理是在海量数据中提取出可用特征，建立宽表，创建数据仓库。数据预处理是建模成功的关键，包括数据清洗、数据集成、数据变换、数据规约等。电站机组设备多、参数多、数据冗余、数据类型多、高噪声不完整等因素影响数据质量，且生产过程数据具有实时性特点，只有剔除实时数据流中的异常数据才能保证建模数据的准确性。而机组运行参数复杂高维，具有相关性、非线性、时变性等特点，可进一步通过特格式清洗模块对原始数据中多种不同配置格式进行统一，特别是对非结构化数据，需定义每个字段的含义、位置及统一分隔符，同时剔除记录不完整的坏数据，保证数据的格式统一，最后导入ＨＤＦＳ文件系统进行存储。

2.3模拟量控制分系统

模拟量控制分系统主要负责汇总收集所检测的相关电信号信息。所设计的模拟量控制分系统包括机组负荷指令系统、锅炉主控系统（BM）、汽机主控系统（TM）等部分，其中，组负荷指令系统是整个分系统的上层部分，会根据发电厂中电网的实际负荷情况，自动地向下一级（BM和TM）系统发送相应的锅炉负荷指令和送风量指令。锅炉主控系统（BM）和汽机主控系统（TM）在接收到相应指令后，执行对锅炉及汽机的实时控制，以调节锅炉的燃烧率，整个过程为自动调节控制，无人员参与。而子控制回路级则负责对送风机、给水、排水、蒸汽温度、磨煤机等设备运行回路的控制。由此，完成采集电信号的模拟量输入及输出控制。

结语

对于火电厂的管理工作而言，如何对电气设备实施有效的安全运行管理是管理工作中较难的一个步骤，需要管理人员从管理制度、管理人员、培训以及技术等多个方面对安全管理工作进行完善，以此来提高安全管理的有效性。在信息技术快速发展的社会背景下，在安全管理工作中应当积极引进各类信息化和智能化技术，可以对电气设备运行参数进行收集，自动评估电气设备运行存在的安全隐患，进而能够让技术人员及时排除安全隐患，为后续电气设备的运行提供重要保障。当前部分火电厂仍然缺少安全管理意识，忽视了电气设备安全管理的重要性，政府有关部门也应当进行积极宣传，加强电厂安全管理工作的监督。

参考文献:

［1］刘志远．火电厂计算机控制［M］．北京:中国电力出版社，2017:154－155．

［2］席裕庚．预测控制［M］．北京:国防工业出版社，2020:316－320．

［3］李国勇．智能控制及其MATLAB实现［M］．北京:电子工业出版社，2020:316－320．