火電廠過程控制系統(tǒng)仿真建模研究.pdf

1、自動發(fā)電控制(AGC：AutomaticGenerationControl)是現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項基本和重要功能，是建立在電網(wǎng)調(diào)度自動化能量管理系統(tǒng)(EMS)與發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)間閉環(huán)控制的一種先進(jìn)的技術(shù)手段。當(dāng)前，電力市場的競爭愈演愈烈，電網(wǎng)為了自身的安全和經(jīng)濟(jì)效益，對火電廠單元機(jī)組提出了一系列嚴(yán)格的調(diào)頻和調(diào)峰的范圍和速度的要求，競價上網(wǎng)的市場原則迫使火電廠必須最大限度地挖掘機(jī)組潛力，提高效率，減少人員，降低成本，這就要求電

2、廠實現(xiàn)自動發(fā)電控制(AGC)。 本文主要以火電機(jī)組的自動發(fā)電控制系統(tǒng)為例，研究借助Matlab軟件采用先進(jìn)辨識算法及模糊控制方法對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)和自動發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真及其優(yōu)化。傳統(tǒng)的物理模型參數(shù)都是依據(jù)設(shè)備的額定參數(shù)計算得到的，但是隨著機(jī)組的運(yùn)行，無論是機(jī)組性能還是設(shè)備參數(shù)都會有所改變，致使模型與實際過程誤差很大。針對該問題，文中提出了一種機(jī)理建模與基于數(shù)據(jù)的建模(系統(tǒng)辨識)相結(jié)合的建模方法，并利用主

3、元素分析法對龐大的火電廠DCS系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，找出影響控制過程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，結(jié)合物理機(jī)理簡化模型，從而在不影響辨識精度的同時，降低建模難度。 由于火電廠控制系統(tǒng)十分復(fù)雜，存在大量遲延、非線性、耦合等因素，經(jīng)典的辨識方法無法對其進(jìn)行辨識。因此，本文研究引入對模型描述不敏感的、具有隨機(jī)搜索特性的遺傳算法辨識模型參數(shù)。確定遺傳算法辨識精度的重要因素之一是適應(yīng)度函數(shù)的選取，本文采用不同的適應(yīng)度函數(shù)辨識同一待辨識模型，找出合適的適

4、應(yīng)度函數(shù)，以提高辨識精度。由于遺傳算法存在過早收斂(早熟)的缺點，容易使辨識結(jié)果陷入局部最優(yōu)解，這與初始種群的選取有很大關(guān)系；同時，初始種群的確定對搜索速度和運(yùn)算結(jié)果精度都有很大影響，因此本文提出一種搜索空間分割法求取初始種群；并針對控制系統(tǒng)模型自身的特點，提出采用子空間辨識的運(yùn)算結(jié)果做為遺傳算法初始種群，以提高迭代速度和辨識精度。 仿真模型建立后，以日立HIACS-5000DCS系統(tǒng)為例，結(jié)合電廠SAMA圖，研究對電廠的控制系

5、統(tǒng)進(jìn)行Simulink仿真，從而建立一種模型與控制系統(tǒng)相結(jié)合的綜合仿真模型，使基于Matlab的電廠全仿真模型的建立成為可能。 針對AGC系統(tǒng)使用的PI控制器參數(shù)調(diào)節(jié)困難、魯棒性差、很難得到系統(tǒng)最佳參數(shù)等缺點，本文研究采用模糊PID控制器代替原來的經(jīng)典PID控制器，使PID參數(shù)在運(yùn)行過程中經(jīng)過邏輯運(yùn)算自行調(diào)節(jié)，達(dá)到更好的控制效果，同時研究了模糊控制器參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。 綜上所述，本文的建模、仿真、辨識及優(yōu)化研究，無論