阅读说明：本技术 基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法 (Differential calculation method based on real-time correction of boiler main steam pressure regulation deviation ) 是由 邹包产 刘永红 李云 赵宇 陈鹏原 郭楚珊 于 2020-04-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开的基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法,包括获取锅炉主蒸汽压力调节偏差的理论微分计算量；根据锅炉主蒸汽压力调节偏差大小与其变化方向,对理论微分计算量的微分调节幅值进行修正,得到限幅微分调节量；根据限幅微分调节量的正负值与锅炉主蒸汽压力调节偏差大小,对限幅微分调节量的微分调节衰减速率进行修正,得到限速微分调节量；之后对其增加高限和低限限幅功能,最终得到实际微分输出量。本发明的基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法,根据系统调节偏差大小、变化方向和变化速率综合判断实时自动校正微分调节作用量,提高微分调节作用适应性,真正达到超前控制,最终改善系统动态调节性能。(The invention discloses a differential calculation method based on real-time correction of boiler main steam pressure regulating deviation, which comprises the steps of obtaining theoretical differential calculated quantity of the boiler main steam pressure regulating deviation; according to the main steam pressure regulating deviation and the change direction thereof, the differential regulating amplitude of the theoretical differential calculated quantity is corrected to obtain amplitude limiting differential regulating quantity; according to the positive and negative values of the amplitude limiting differential regulating variable and the regulating deviation of the main steam pressure of the boiler, the differential regulating attenuation rate of the amplitude limiting differential regulating variable is corrected to obtain a speed limiting differential regulating variable; then, the high limit and low limit limiting functions are added to the differential output value, and finally the actual differential output value is obtained. The differential calculation method based on the boiler main steam pressure regulation deviation real-time correction comprehensively judges the real-time automatic correction differential regulation action quantity according to the system regulation deviation size, the change direction and the change rate, improves the adaptability of the differential regulation action, really achieves advanced control, and finally improves the dynamic regulation performance of the system.)

基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法

技术领域

本发明属于火力发电自动控制技术领域，具体涉及一种基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法。

背景技术

当前在火力发电自动控制技术工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例P、积分I、微分D，简称PID控制。其中，微分调节反映系统偏差信号的变化率，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，可以改善系统的动态性能，所以对于发电系统中大迟延、大惯性系统微分调节作用必不可少。但实际应用中微分调节只根据偏差变化速率计算，其动作幅值和衰减时间完全不考虑当前调节偏差，导致实际应用效果差，甚至部分区域微分调节作用影响系统安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法，提高了微分调节适应性，改善了系统动态调节性能。

本发明所采用的技术方案是：基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法，包括以下步骤：

步骤1：获取锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ的理论微分计算量D₀；

步骤2：根据锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ大小与其变化方向，对理论微分计算量D₀的微分调节幅值进行修正，得到限幅微分调节量D₁；

步骤3：根据限幅微分调节量D₁的正负值与锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ大小，对限幅微分调节量D₁的微分调节衰减速率进行修正，得到限速微分调节量D₂；

步骤4：对限速微分调节量D₂增加高限和低限限幅功能，最终得到实际微分输出量D。

本发明的特点还在于，

步骤1中获取的理论微分计算量其中：Δ为设定值SP减去实际值PV，k为微分调节增益、T为微分调节时间、s为拉普拉斯算子。

步骤2具体包括：

当锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ小于设定的调节偏差负向报警值ΔL，且锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ呈现出逐渐变大趋势，此时对理论微分计算量D₀乘以修正微分调节幅值函数f₁(Δ)，函数f₁(Δ)根据锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ确定，锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ越小则输出函数f₁(Δ)越小；

当锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ大于设定的调节偏差正向报警值ΔH，且锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ呈现出逐渐变小趋势，此时对理论微分计算量D₀乘以修正微分调节幅值函数f₂(Δ)，函数f₂(Δ)根据锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ确定，锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ越大则输出函数f₂(Δ)越小；

当锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ在调节偏差负向报警值ΔL和调节偏差正向报警值ΔH之间时，不进行系统校正，维持正常调节。

步骤3具体包括：

当限幅微分调节量D₁小于-0.1，且得到的限速微分调节量D₂不大于-0.01，限幅微分调节量D₁衰减时升速率切换至修正微分调节衰减速率函数f₃(Δ)，函数f₃(Δ)根据锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ确定，锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ越大则函数f₃(Δ)输出对应升速率越慢；

当限幅微分调节量D₁大于0.1，且得到的限速微分调节量D₂不小于0.01，限幅微分调节量D₁衰减时降速率切换至修正微分调节衰减速率函数f₄(Δ)，函数f₄(Δ)根据锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ确定，锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ越小则函数f₄(Δ)输出对应降速率越慢；

当限幅微分调节量D₁在-0.1至0.1之间时，升速率和降速率均切换至1，即不进行衰减速率限制。

函数f₁(Δ)、f₂(Δ)、f₃(Δ)和f₄(Δ)的取值范围均为0到1之间。

本发明的有益效果是：本发明的基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法，根据系统调节偏差大小、变化方向和变化速率综合判断实时自动校正微分调节作用量，提高微分调节作用适应性，真正达到超前控制，最终改善系统动态调节性能。

附图说明

图1是本发明基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法的逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法，如图1所示，包括：

1.理论微分计算回路

根据火力发电机组锅炉主蒸汽压力设定值与实际值偏差Δ进行微分计算，计算公式为：其中：D₀为理论微分计算输出量；Δ为系统调节偏差，一般为设定值SP减去实际值PV；k为微分调节增益；T为微分调节时间；s为拉普拉斯算子。

2.微分调节幅值修正回路

通过综合判断锅炉主蒸汽压力偏差Δ大小与其变化方向，根据偏差Δ对微分调节幅值进行修正，得到限幅微分调节量D₁。主要包括如下回路：

1)当锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ小于调节系统人为设定的偏差调节负向报警值ΔL，且偏差Δ呈现出逐渐变大趋势，此时在理论微分计算回路中乘以修正函数f₁(Δ)从而自动校正理论微分计算量。函数f₁(Δ)根据输入偏差Δ确定，偏差Δ越小说明实际值偏离设定值越大，偏差Δ越小输出系数越小，通过函数f₁(Δ)校正使其微分反向调节作用减弱。例f₁(Δ)如下表：

f₁(Δ)＝k₁Δ+b₁，其中：f₁(Δ)为偏差△对应修正微分调节幅值函数；k₁为斜率；b₁为偏置；k₁、b₁根据不同系统调节特性和实时偏差Δ综合得出，最终满足f₁(Δ)修正系数在0到1之间。

2)当锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ大于调节系统人为设定的偏差调节正向报警值ΔH，且偏差Δ呈现出逐渐变小趋势，此时在理论微分计算回路中乘以修正函数f₂(Δ)从而自动校正理论微分计算量。函数f₂(Δ)根据输入偏差Δ确定，偏差Δ越大说明实际值偏离设定值越大，偏差Δ越大输出系数越小，通过函数f₂(Δ)校正使其反向调节作用减弱。例f₂(Δ)如下表：

f₂(Δ)＝k₂Δ+b₂，其中：f₂(Δ)为偏差△对应修正微分调节幅值函数；k₂为斜率；b₂为偏置；k₂、b₂根据不同系统调节特性和实时偏差Δ综合得出，最终满足f₂(Δ)修正系数在0到1之间。

3)当锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ在负向报警值ΔL和正向报警值ΔH之间时，系统修正系数为1.0不进行系统校正，维持正常调节。

3.微分衰减速率修正回路

根据火电机组锅炉主蒸汽压力调节系统当前压力偏差Δ对微分调节衰减速率进行修正，得到限速微分调节量D₂。主要包括如下回路：

1)当幅值校正后的限幅微分调节量D₁小于-0.1，且限速后的限速微分调节量D₂小于等于-0.01，此时微分限速功能块升速率切换至锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ对应函数f₃(Δ)。函数f₃(Δ)根据偏差Δ确定，偏差Δ越大说明实际压力值偏离设定值越大，偏差Δ越大函数f₃(Δ)输出升速率越慢，通过校正使其微分调节作用衰减速率减弱。例f₃(Δ)如下表：

f₃(Δ)＝k₃Δ+b₃，其中：f₃(Δ)为偏差△对应修正微分调节衰减速率函数；k₃为斜率；b₃为偏置；k₃、b₃根据不同系统调节特性和实时偏差Δ综合得出，最终满足f₃(Δ)升速率在0到1之间。

2)当幅值校正后的限幅微分调节量D₁大于0.1，且限速后的限速微分调节量D₂大于等于0.01，此时微分限速功能块降速率切换至锅炉主蒸汽压力调节偏差Δ对应函数f₄(Δ)。函数f₄(Δ)根据偏差Δ确定，偏差Δ越小说明实际值偏离设定值越大，偏差Δ越小函数f₄(Δ)输出对应降速率越慢，通过校正使其微分调节作用衰减速率减弱。例f₄(Δ)如下表：

f₄(Δ)＝k₄Δ+b₄，其中：f₄(Δ)为偏差△对应修正微分调节衰减速率函数；k₄为斜率；b₄为偏置；k₄、b₄根据不同系统调节特性和实时偏差Δ综合得出，最终满足f₄(Δ)降速率在0到1之间。

3)当幅值校正后的限幅微分调节量D₁大于等于-0.1小于等于0.1时，升速率、降速率均切至1，即不进行速率限制。

4.微分限幅

对限速微分调节量D₂增加上限H、下限L限幅功能，最终得到实际微分输出量D，防止微分作用动作幅度过大影响系统安全。

通过上述方式，本发明技术方案的特点为：

(1)在火力发电锅炉主蒸汽压力自动调节过程中，根据调节系统实时压力偏差Δ的大小和变化趋势对微分调节幅值进行自动校正，达到调节过程分区精确控制。

(2)在火力发电锅炉主蒸汽压力自动调节过程中，根据调节系统当前压力偏差Δ对微分调节衰减速率进行自动校正，提高微分调节作用适应性。

本发明一种基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法，据锅炉主蒸汽压力调节系统当前偏差Δ实时校正微分调节作用的幅值和衰减速率，提高微分调节作用适应性，真正达到超前控制，最终改善系统动态调节性能。