齐磊

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摘 要 文章主要对电力系统机炉协调控制模型工作效益进行研究。本文综合系统资料分析了电力系统机炉仿真模型的构建框架并在上述基础上对电力系统机炉仿真模型功能板进行探究。文章以孤立电网频率动态仿真为主，结合控制仿真模型对电力系统机炉控制模型效益进行分析，对仿真结果进行验证。本文对电力系统机炉控制模型的完善具有一定的贡献性作用。

【关键词】机炉 控制模型 全过程 动态仿真

1 电力系统机炉仿真模型的构建

1.1 模型构建原则

电力系统机炉控制全仿真动态模型构建时需要对电力系统机电暂、动态进行全面分析，要严格依照系统电力仿真控制原则形成对应控制体系，其具体原则包括：

（1）动态过程：机炉工作中对负荷变化存在不同的响应，这种响应可以造成机炉工作延迟和滞后，常规仿真中无法对该延迟和滞后进行表现。因此，在进行电力系统机炉仿真模型构建时人员要对该内容进行考虑，要通过调配环节和汽机控制中心等对其暂态过程进行适当调节，把握好相应速度；

（2）常规设置：机炉仿真模型构建时常从正常运行状态出发，由该状态确定对应仿真模型结构。这种依照正常状态设置仿真模型可以明显提升系统设置的有效性、科学性和规范性，设置效益较为显著。与此同时，该设置时还要对常规性能进行把握，例如CCS控制时组态方式就需要从具体设备性能出发，与实际性能一致。

（3）接口设置：电力系统机炉控制全过程动态仿真设计时要对锅炉及汽轮机接口进行全面把握，要依照系统工作状态及模型惯性等对系统特征进行分析，由该系统性质设定对应接口，保证接口内容与工作需求一致。

1.2 模型构建内容

本次电力系统机炉控制模型动态仿真模型系统量主要包括：

（1）发电机电磁功率PE、AGC控制功率PAGC、机组设定功率PREF、发电机转速参考值ωREF、发电机转速参考值ω、主蒸汽压力PT、汽轮机调节级压力P1、汽机主控的输出信号TD、汽机主控的输出信号BD。

（2）调差率R、机组负载指令ULD、主蒸汽压力设定值PT0。

（3）汽机主控的输入信号STC、锅炉主控的输入信号SBC。

该模型构建时对系统信号、功率进行了全面考虑，从比例、积分和微分三个环节对系统功能进行了全面仿真构建。尤其是在机组功率协调控制中，人员以CCS进行功率设定，通过纯转速体系实现控制执行，PID被旁路，一次调频功能得到全面提升。

2 电力系统机炉仿真模型分析

2.1 仿真模型功能分析

（1）单元控制：该部分通过CCS和汽轮机调速器一次调频功能实现系统调频控制，形成机炉需求指令。系统中输入包括功率信号、转速信号等，输出为ULD信号。

（2）机炉主控：汽轮机主要以TD信号实现，通过该信号对机炉运行状态进行调整，形成对应机组功率指标，实现系统功率输出，而锅炉主要以BD信号实现。两者主控原理一致，基本控制效益与系统控制效益相同，都与CCS组态具有密切的关系。但上述两种主控前者BF状态下主要偏重于单元主控和功率偏差主控，TF状态下主要偏重于汽压主控，而后者恰恰相反。

（3）前馈控制：系统为了与实际工作状态一致常需要设置对应前馈环节，由该环节对状态运行进行调整，提升仿真中大惯性时间常数与机炉的一致性。电力系统机炉控制模型动态仿真模型中的前馈控制主要采用机组负荷需求指令前馈，由该指令控制系统开关、燃料信号，从而提升CCS的控制效益和范围。

（4）能量控制：系统在进行能量控制的过程中主要通过能量平衡原理实现，由该原理构建了对应的直接能量控制体系。该控制结构以机炉能量需求为核心，将机炉能量供求关系作为主体，形成了对应的一体化能量协调机制，其控制信号为能量平衡指标。

（5）功率控制：系统在功率控制过程中主要以机组能量为标准，由该能量构建对应功率信号，如PT0、P1、PT等。系统由比例、微分系统中的前馈结构确定功率指标，依照该部分内容对功率进行叠加，最终形成燃烧指令。

（6）协调控制：系统在进行协调控制时主要通过以上几方面控制内容实现，由上述内容形成平衡体系，依照平衡结构变化状况发出协调指标。该控制过程中要先依照系统实际运行状态确定机炉组态方式，形成对应组态体系。

2.2 仿真模型效果分析

本次系统仿真过程中主要使用陕西电网数据，通过该电网对孤立网频率问题进行全面分析。电力系统机炉控制全过程仿真模型中依照本区域电网数据形成了对应机电暂态及中长期和常规机电暂态仿真两部分。

本次仿真故障环境为：电网送断面4回330kW输电线断开，电网30.0s时韩城机组运行状态发生转变，机组停止，陕西、甘肃、青海、宁夏电网解列。依照上述故障环境进行仿真分析，系统解列功率缺额大约为200MW，其具体出力变化状况见图1。

在上述仿真过程中系统32s前机组仿真状态基本没有发生转变，系统仿真状态持续稳定，而在该时间点后系统出现明显仿真状态转变：32.45s系统开始低周减载，负荷量逐渐减少，频率在一段时间后变化为49.4Hz左右，出力状况逐渐趋于稳定，系统功率特性与频率特性仿真效果非常显著。

3 总结

随着电力系统发展的不断深入，我国电网电机建设已经得到了本质发展，电力系统机炉控制效益已经得到了显著提升。我国电网电机中多为火电机组，该机组对电网频率较为敏感，在控制体系构建过程中需要把握好电网频率状况。只有真正适应电网调频需求，构建电网动态仿真，我国电力系统才能够得到长足进步和发展。如何通过全过程动态仿真确定电力系统机炉控制效益已经成为电力工作的重中之重。

参考文献

[1]宋新立，王成山，仲悟之，汤涌，卓峻峰，吴国旸，苏志达.电力系统全过程动态仿真中的自动发电控制模型[J].电网技术，2013，12：3439-3444.

[2]刘涛，叶小晖，吴国旸，苏志达，仲悟之，宋新立，黄永宁. 适用于电力系统中长期动态仿真的风电机组有功控制模型[J]. 电网技术，2014，05：1210-1215.

[3]吴国旸，宋新立，汤涌，仲悟之，刘涛，叶小晖.电力系统动态仿真中的安全稳定控制系统建模[J].电力系统自动化，2012，03：71-75.

[4]吴中芳.基于DSP的锅炉控制系统的研究[D].太原科技大学，2013.

作者单位

集宁师范学院 内蒙古自治区乌兰察布市012000endprint

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摘 要 文章主要对电力系统机炉协调控制模型工作效益进行研究。本文综合系统资料分析了电力系统机炉仿真模型的构建框架并在上述基础上对电力系统机炉仿真模型功能板进行探究。文章以孤立电网频率动态仿真为主，结合控制仿真模型对电力系统机炉控制模型效益进行分析，对仿真结果进行验证。本文对电力系统机炉控制模型的完善具有一定的贡献性作用。

【关键词】机炉 控制模型 全过程 动态仿真

1 电力系统机炉仿真模型的构建

1.1 模型构建原则

电力系统机炉控制全仿真动态模型构建时需要对电力系统机电暂、动态进行全面分析，要严格依照系统电力仿真控制原则形成对应控制体系，其具体原则包括：

（1）动态过程：机炉工作中对负荷变化存在不同的响应，这种响应可以造成机炉工作延迟和滞后，常规仿真中无法对该延迟和滞后进行表现。因此，在进行电力系统机炉仿真模型构建时人员要对该内容进行考虑，要通过调配环节和汽机控制中心等对其暂态过程进行适当调节，把握好相应速度；

（2）常规设置：机炉仿真模型构建时常从正常运行状态出发，由该状态确定对应仿真模型结构。这种依照正常状态设置仿真模型可以明显提升系统设置的有效性、科学性和规范性，设置效益较为显著。与此同时，该设置时还要对常规性能进行把握，例如CCS控制时组态方式就需要从具体设备性能出发，与实际性能一致。

（3）接口设置：电力系统机炉控制全过程动态仿真设计时要对锅炉及汽轮机接口进行全面把握，要依照系统工作状态及模型惯性等对系统特征进行分析，由该系统性质设定对应接口，保证接口内容与工作需求一致。

1.2 模型构建内容

本次电力系统机炉控制模型动态仿真模型系统量主要包括：

（1）发电机电磁功率PE、AGC控制功率PAGC、机组设定功率PREF、发电机转速参考值ωREF、发电机转速参考值ω、主蒸汽压力PT、汽轮机调节级压力P1、汽机主控的输出信号TD、汽机主控的输出信号BD。

（2）调差率R、机组负载指令ULD、主蒸汽压力设定值PT0。

（3）汽机主控的输入信号STC、锅炉主控的输入信号SBC。

该模型构建时对系统信号、功率进行了全面考虑，从比例、积分和微分三个环节对系统功能进行了全面仿真构建。尤其是在机组功率协调控制中，人员以CCS进行功率设定，通过纯转速体系实现控制执行，PID被旁路，一次调频功能得到全面提升。

2 电力系统机炉仿真模型分析

2.1 仿真模型功能分析

（1）单元控制：该部分通过CCS和汽轮机调速器一次调频功能实现系统调频控制，形成机炉需求指令。系统中输入包括功率信号、转速信号等，输出为ULD信号。

（2）机炉主控：汽轮机主要以TD信号实现，通过该信号对机炉运行状态进行调整，形成对应机组功率指标，实现系统功率输出，而锅炉主要以BD信号实现。两者主控原理一致，基本控制效益与系统控制效益相同，都与CCS组态具有密切的关系。但上述两种主控前者BF状态下主要偏重于单元主控和功率偏差主控，TF状态下主要偏重于汽压主控，而后者恰恰相反。

（3）前馈控制：系统为了与实际工作状态一致常需要设置对应前馈环节，由该环节对状态运行进行调整，提升仿真中大惯性时间常数与机炉的一致性。电力系统机炉控制模型动态仿真模型中的前馈控制主要采用机组负荷需求指令前馈，由该指令控制系统开关、燃料信号，从而提升CCS的控制效益和范围。

（4）能量控制：系统在进行能量控制的过程中主要通过能量平衡原理实现，由该原理构建了对应的直接能量控制体系。该控制结构以机炉能量需求为核心，将机炉能量供求关系作为主体，形成了对应的一体化能量协调机制，其控制信号为能量平衡指标。

（5）功率控制：系统在功率控制过程中主要以机组能量为标准，由该能量构建对应功率信号，如PT0、P1、PT等。系统由比例、微分系统中的前馈结构确定功率指标，依照该部分内容对功率进行叠加，最终形成燃烧指令。

（6）协调控制：系统在进行协调控制时主要通过以上几方面控制内容实现，由上述内容形成平衡体系，依照平衡结构变化状况发出协调指标。该控制过程中要先依照系统实际运行状态确定机炉组态方式，形成对应组态体系。

2.2 仿真模型效果分析

本次系统仿真过程中主要使用陕西电网数据，通过该电网对孤立网频率问题进行全面分析。电力系统机炉控制全过程仿真模型中依照本区域电网数据形成了对应机电暂态及中长期和常规机电暂态仿真两部分。

本次仿真故障环境为：电网送断面4回330kW输电线断开，电网30.0s时韩城机组运行状态发生转变，机组停止，陕西、甘肃、青海、宁夏电网解列。依照上述故障环境进行仿真分析，系统解列功率缺额大约为200MW，其具体出力变化状况见图1。

在上述仿真过程中系统32s前机组仿真状态基本没有发生转变，系统仿真状态持续稳定，而在该时间点后系统出现明显仿真状态转变：32.45s系统开始低周减载，负荷量逐渐减少，频率在一段时间后变化为49.4Hz左右，出力状况逐渐趋于稳定，系统功率特性与频率特性仿真效果非常显著。

3 总结

随着电力系统发展的不断深入，我国电网电机建设已经得到了本质发展，电力系统机炉控制效益已经得到了显著提升。我国电网电机中多为火电机组，该机组对电网频率较为敏感，在控制体系构建过程中需要把握好电网频率状况。只有真正适应电网调频需求，构建电网动态仿真，我国电力系统才能够得到长足进步和发展。如何通过全过程动态仿真确定电力系统机炉控制效益已经成为电力工作的重中之重。

参考文献

[1]宋新立，王成山，仲悟之，汤涌，卓峻峰，吴国旸，苏志达.电力系统全过程动态仿真中的自动发电控制模型[J].电网技术，2013，12：3439-3444.

[2]刘涛，叶小晖，吴国旸，苏志达，仲悟之，宋新立，黄永宁. 适用于电力系统中长期动态仿真的风电机组有功控制模型[J]. 电网技术，2014，05：1210-1215.

[3]吴国旸，宋新立，汤涌，仲悟之，刘涛，叶小晖.电力系统动态仿真中的安全稳定控制系统建模[J].电力系统自动化，2012，03：71-75.

[4]吴中芳.基于DSP的锅炉控制系统的研究[D].太原科技大学，2013.

作者单位

集宁师范学院 内蒙古自治区乌兰察布市012000endprint

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摘 要 文章主要对电力系统机炉协调控制模型工作效益进行研究。本文综合系统资料分析了电力系统机炉仿真模型的构建框架并在上述基础上对电力系统机炉仿真模型功能板进行探究。文章以孤立电网频率动态仿真为主，结合控制仿真模型对电力系统机炉控制模型效益进行分析，对仿真结果进行验证。本文对电力系统机炉控制模型的完善具有一定的贡献性作用。

【关键词】机炉 控制模型 全过程 动态仿真

1 电力系统机炉仿真模型的构建

1.1 模型构建原则

电力系统机炉控制全仿真动态模型构建时需要对电力系统机电暂、动态进行全面分析，要严格依照系统电力仿真控制原则形成对应控制体系，其具体原则包括：

（1）动态过程：机炉工作中对负荷变化存在不同的响应，这种响应可以造成机炉工作延迟和滞后，常规仿真中无法对该延迟和滞后进行表现。因此，在进行电力系统机炉仿真模型构建时人员要对该内容进行考虑，要通过调配环节和汽机控制中心等对其暂态过程进行适当调节，把握好相应速度；

（2）常规设置：机炉仿真模型构建时常从正常运行状态出发，由该状态确定对应仿真模型结构。这种依照正常状态设置仿真模型可以明显提升系统设置的有效性、科学性和规范性，设置效益较为显著。与此同时，该设置时还要对常规性能进行把握，例如CCS控制时组态方式就需要从具体设备性能出发，与实际性能一致。

（3）接口设置：电力系统机炉控制全过程动态仿真设计时要对锅炉及汽轮机接口进行全面把握，要依照系统工作状态及模型惯性等对系统特征进行分析，由该系统性质设定对应接口，保证接口内容与工作需求一致。

1.2 模型构建内容

本次电力系统机炉控制模型动态仿真模型系统量主要包括：

（1）发电机电磁功率PE、AGC控制功率PAGC、机组设定功率PREF、发电机转速参考值ωREF、发电机转速参考值ω、主蒸汽压力PT、汽轮机调节级压力P1、汽机主控的输出信号TD、汽机主控的输出信号BD。

（2）调差率R、机组负载指令ULD、主蒸汽压力设定值PT0。

（3）汽机主控的输入信号STC、锅炉主控的输入信号SBC。

该模型构建时对系统信号、功率进行了全面考虑，从比例、积分和微分三个环节对系统功能进行了全面仿真构建。尤其是在机组功率协调控制中，人员以CCS进行功率设定，通过纯转速体系实现控制执行，PID被旁路，一次调频功能得到全面提升。

2 电力系统机炉仿真模型分析

2.1 仿真模型功能分析

（1）单元控制：该部分通过CCS和汽轮机调速器一次调频功能实现系统调频控制，形成机炉需求指令。系统中输入包括功率信号、转速信号等，输出为ULD信号。

（2）机炉主控：汽轮机主要以TD信号实现，通过该信号对机炉运行状态进行调整，形成对应机组功率指标，实现系统功率输出，而锅炉主要以BD信号实现。两者主控原理一致，基本控制效益与系统控制效益相同，都与CCS组态具有密切的关系。但上述两种主控前者BF状态下主要偏重于单元主控和功率偏差主控，TF状态下主要偏重于汽压主控，而后者恰恰相反。

（3）前馈控制：系统为了与实际工作状态一致常需要设置对应前馈环节，由该环节对状态运行进行调整，提升仿真中大惯性时间常数与机炉的一致性。电力系统机炉控制模型动态仿真模型中的前馈控制主要采用机组负荷需求指令前馈，由该指令控制系统开关、燃料信号，从而提升CCS的控制效益和范围。

（4）能量控制：系统在进行能量控制的过程中主要通过能量平衡原理实现，由该原理构建了对应的直接能量控制体系。该控制结构以机炉能量需求为核心，将机炉能量供求关系作为主体，形成了对应的一体化能量协调机制，其控制信号为能量平衡指标。

（5）功率控制：系统在功率控制过程中主要以机组能量为标准，由该能量构建对应功率信号，如PT0、P1、PT等。系统由比例、微分系统中的前馈结构确定功率指标，依照该部分内容对功率进行叠加，最终形成燃烧指令。

（6）协调控制：系统在进行协调控制时主要通过以上几方面控制内容实现，由上述内容形成平衡体系，依照平衡结构变化状况发出协调指标。该控制过程中要先依照系统实际运行状态确定机炉组态方式，形成对应组态体系。

2.2 仿真模型效果分析

本次系统仿真过程中主要使用陕西电网数据，通过该电网对孤立网频率问题进行全面分析。电力系统机炉控制全过程仿真模型中依照本区域电网数据形成了对应机电暂态及中长期和常规机电暂态仿真两部分。

本次仿真故障环境为：电网送断面4回330kW输电线断开，电网30.0s时韩城机组运行状态发生转变，机组停止，陕西、甘肃、青海、宁夏电网解列。依照上述故障环境进行仿真分析，系统解列功率缺额大约为200MW，其具体出力变化状况见图1。

在上述仿真过程中系统32s前机组仿真状态基本没有发生转变，系统仿真状态持续稳定，而在该时间点后系统出现明显仿真状态转变：32.45s系统开始低周减载，负荷量逐渐减少，频率在一段时间后变化为49.4Hz左右，出力状况逐渐趋于稳定，系统功率特性与频率特性仿真效果非常显著。

3 总结

随着电力系统发展的不断深入，我国电网电机建设已经得到了本质发展，电力系统机炉控制效益已经得到了显著提升。我国电网电机中多为火电机组，该机组对电网频率较为敏感，在控制体系构建过程中需要把握好电网频率状况。只有真正适应电网调频需求，构建电网动态仿真，我国电力系统才能够得到长足进步和发展。如何通过全过程动态仿真确定电力系统机炉控制效益已经成为电力工作的重中之重。

参考文献

[1]宋新立，王成山，仲悟之，汤涌，卓峻峰，吴国旸，苏志达.电力系统全过程动态仿真中的自动发电控制模型[J].电网技术，2013，12：3439-3444.

[2]刘涛，叶小晖，吴国旸，苏志达，仲悟之，宋新立，黄永宁. 适用于电力系统中长期动态仿真的风电机组有功控制模型[J]. 电网技术，2014，05：1210-1215.

[3]吴国旸，宋新立，汤涌，仲悟之，刘涛，叶小晖.电力系统动态仿真中的安全稳定控制系统建模[J].电力系统自动化，2012，03：71-75.

[4]吴中芳.基于DSP的锅炉控制系统的研究[D].太原科技大学，2013.

作者单位

集宁师范学院 内蒙古自治区乌兰察布市012000endprint