协调控制系统
机组协调控制系统(CCS)
第一节 协调控制系统的基本概念 第二节 协调控制系统的基本方案分析 第三节 单元机组协调控制系统实例分析 第四节 协调控制系统的整定
2021/10/10
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第一节 协调控制系统的基本概念
一、基本概念
当前随着大型发电机组的日益增多，大容量机组的汽机和锅炉都是组成单元制热 力系统。
单元机组在处理满足负荷要求并同时维持机组主要运行参数稳定这两个问题时，
ADS指令 频差信号 值班员指令
PB
负荷指令
LD
机炉主控
处理回路
制器回路 Pμ
图11-1 单元机组协调控制系统组成原理示意图
2021/10/10
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由上图，协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两部分组成。 负荷指令处理回路接受中央调度所指令、值班员指令和频率偏差信号，通过选择和运 算，再根据机组的主辅机实际的运行情况，发出负荷指令。机炉主控制回路除接受负 荷指令信号外，还接受主蒸汽压力信号根据这两个信号的偏差，改变汽机调节阀的开 度和锅炉的燃烧率。
（２）方式II－－汽机根随锅炉而汽机输出功率可调方式 这种调节方式时，锅炉、汽机自动系统都投入，但机组不参加电网调频，调度所
也不直接改变机组的负荷。只有机组运行人员可以改变机组的给定功率，机组输出功 率能自动保持等于给定功率。
（３）方式III－－汽机跟随锅炉而机组输出功率不可调节方式 这时汽机运行正常，锅炉部分设备有故障，机组维持它本身实际输出功率，不接
是将机炉作为一个整体来看待的。然而汽机、锅炉实际上又是相对独立的，它们通过 各自的调节手段，如汽轮机调节阀开度、锅炉燃烧率，满足电网负荷的要求并保持机 组主要参数（主蒸汽压力）的稳定，但它们的能力不尽相同，差异较大。若在单元机 组控制系统的设计中，充分考虑它们的差异，以及各自的特点，采取某些措施（如引 入某些前馈信号、协调信号），让机炉同时按照电网负荷要求的变化，接收外部负荷 的指令，根据主要运行参数的偏差，协调地进行控制，从而在满足电网负荷要求的同 时保持主要运行参数的稳定。这样的控制系统称为协调控制系统。
协调控制
汽机主控投入条件
在CCS画面手动发出CCS请求DEH系统投遥控； 在DEH侧切换控制方式为阀控后，投入CCS（遥控）方式； 投入汽机主控。 DEH切遥控，DEH切遥控后汽机由负荷中心控制。
协调方式下汽机主控
锅炉主控投入自动，汽机主控自动由机跟炉切换到协调方式。在协 调方式下汽机主控负责调节机组功率。 汽机主控指令：f(pt) + ∫（MWs-MW）dt 其中： MWs为功率设定； MW为机组功率。
机组负荷指令控制 回路
机组负荷指令系统主要用于协调控制需要的目标负荷ULD由以下回路 组成：AGC控制的M/A操作器、目标负荷设定、负荷指令上下限设定、 负荷速率变化设定等回路。
锅炉主控
锅炉主控由两种方式 1、BF控制方式 方式为锅炉主控自动汽机主控手动。 锅炉主控指令的形成：∫（Ps-Pt）dt。 其中Ps 为压力设定值； Pt为机前压力。 投入BF方式后从指令形成可看出BF方式指令以直接能量作用输出。 2、协调方式下锅炉主控指令 在协调方式下锅炉主控指令切换到另外一路。 锅炉主控指令的形成：f(ULD)+df(ULD)/dt+df(pS)/dt+ f(t)*∫（Ps-Pt）dt。 其中ULD为目标负荷。微分为了提高机组动态响应特性。
协调控制投运
锅炉主控和汽机主控均投入自动。 分别以1%、1.5%的速率完成165～305MW的变负荷试验。 进入168计时前要求完成AGC和一次调频试验及RB试验（RB试验最好 在168前完成）。 内蒙电网公司要求机组AGC变负荷的速率为1.5％。 一次调频的死区2转、11转最大调频功率8％额定负荷26.4MW。 循环流化床协调控制特点（难点） DCS组态图逻辑图和现场情况不符，投运是要根据自己经验对逻辑 进行大量修改。 锅炉高负荷燃烧反应滞后；
协调控制系统
单元机组的特点和任务(1)单元制机组是一个相互关联的多变量控制对象,锅炉和汽轮发电机是一个不可分割的整体(2)锅炉和汽轮发电机的动态特性存在较大的差异. (3)具有参加电网一次调频的能力.协调控制系统作用保证机组出力适应电网的负荷变化要求、维持机组稳定运行.具体地说就是对外保证单元机组有较快的功率响应和有一定的调频能力，对内保证主蒸汽压力偏差在允许范围内.协调控制系统任务是协调地控制锅炉燃料量、送风量、给水量等，以及汽机调节阀门开度，使机组既能适应电网负荷指令的要求，又能保持单元机组在额定参数下安全、经济地运行.定压运行方式是指无论机组负荷怎样变动，始终维持主蒸汽压力以及主蒸汽温度为额定值，通过改变汽轮机调节气门的开度，改变机组的输出功率。
滑压运行方式则是始终保持汽轮机调节气门全开，在维持主蒸汽温度恒定的同时，通过改变主蒸汽压力改变机组的输出功率。
联合运行方式特性曲线1调峰：用电量多时多发电，用电量少时少发电。
a采用纯液压控制系统时（有自平衡能力）b采用功频电液控制系统时（无自平衡能力）μT不变μB不变PT机主控指令不变PB炉主控制指令不变输入量-μT汽轮机调节阀开度（外扰）、μB锅炉燃料量调节机构开度，锅炉燃烧率（内扰）输出量-PE单元机组的输出电功率、PT汽轮机前主蒸汽压力协调控制系统由哪几部分组成：主控系统、子系统、负荷被控对象单元机组负荷控制系统1.负荷指令处理回路（LDC）的作用对外部要求的负荷指令或目标负荷指令（电网调度分配指令ADS、运行人员手动指令，一次调频所要贡献的负荷指令）进行选择，并根据机组主辅机运行的情况加以处理，使之转变为机、炉设备负荷能力，安全运行所能接受的实际负荷指令P0。
2.机炉主控制器的作用根据锅炉和汽轮机的运行条件和要求，选择合适的负荷控制方式，按照实际负荷指令P0与实发功率信号PE的偏差和主汽压力的偏差△p以及其它信号进行控制运算，分别产生锅炉主控制指令PB和汽轮机主控指令PT 。
机组协调控制系统CCS
一、CCS控制系统简介。
协调控制系统CCS又称为单元机组的负荷控制系统,是将锅炉、汽机及辅机作为一个整体加以控制的十分复杂的多变量控制系统,该系统有机的、协调的控制锅炉的燃料、送风、给水以及汽机调节阀门开度,使各变量间的影响最小。
它是建立在汽机控制子系统和锅炉控制子系统基础上的主控系统和机、炉子控制系统组成的二级递阶控制系统。
处于调节级的主控系统是协调控制系统的核心,它对负荷指令进行运算处理形成控制决策,给出汽机负荷指令和锅炉负荷指令。
处于局部控制级的各子系统在机、炉主指令下分工协调动作,完成给定的控制任务。
单元机组协调控制系统的任务是:既要保证机组快速响应负荷需求,又能使机组的主要参数机前压力在变负荷的过程中保持相对稳定。
二、CCS协调控制系统的控制方式。
协调控制系统有以下五种控制方式：1、炉跟机方式（BF）。
当锅炉主控自动，汽机主控手动时为BF方式，锅炉主控控制机前压力，汽机调节机组功率。
2、机跟炉方式（TF）。
当汽机主控自动，锅炉主控手动时为TF方式，汽机主控控制机前压力；锅炉调节机组功率。
3、协调炉跟机方式（CCBF）。
当锅炉主控自动，汽机主控再投入自动时为CCBF方式，锅炉主控控制机前压力，汽机主控控制负荷。
4、协调机跟炉方式（CCTF）。
当汽机主控自动，锅炉主控再投入自动时为CCTF方式，汽机主控控制机前压力，锅炉主控控制负荷。
5、机炉手动方式。
汽机主控和锅炉锅主控均为手动方式，由锅炉调节压力，汽机改变调节汽门开度，调节实发功率。
控制方式之间通过负荷管理中心（LMCC）由运行人员实现无扰切换。
；每种方式下均有相应的调节器自动，其余的调节器跟踪。
协调方式下当因辅机故障发生RB时，锅炉主控自动将目标负荷降至正在运行的辅机所承担的负荷水平（即RB目标值），汽机主控则自动控制机前压力至设定值，RB结束后机组维持CCTF方式。
三、机组协调控制投入和切除条件及投、退协调控制的操作1、机组协调控制投入的条件：（1）机组负荷达到60%额定负荷以上，运行稳定。
协调控制系统
协调控制系统（CCS）1 系统简介CCS是一种连续的调节系统（Continuious Control System），被控的变量是模拟量。
单元机组的输出电功率与负荷要求是否一致反映了机组与外部电网之间能量供求的平衡关系；主汽压力反映了机组内部锅炉和汽轮发电机之间能量供求的平衡关系。
使机组对外保证有较快的负荷响应和一定的调频能力；对内保证主要运行参数（主蒸汽压力）稳定的系统称为协调控制系统（Coordinated Control System）。
这种系统往往是将被控量与设定值进行比较，经调节器运算后输出控制信号，使被控量发生变化，最终使被控量等于或接近设定值，系统是一个闭合的回路。
所以又称其为闭环控制系统（Closed loop Control System）。
所以CCS术语有三种来源，但本质上并无很大区别。
狭义上讲，CCS只是指负荷协调控制系统，广义上讲，单元机组上所有的连续调节系统都属于CCS。
蒲圻电厂2×300MW单元机组，采用OVATION分散控制系统作为控制设备，自动化水平高、功能全。
2 系统基本范围单元机组模拟量控制系统由协调控制系统及控制子系统、辅助设备自动控制系统构成。
协调控制系统（CCS）主要包括机组负荷指令控制、汽机主控、锅炉主控、压力设定、频率校正、RB等控制回路。
它直接作用的执行级是锅炉控制系统和汽机控制系统。
协凋控制系统主要有4大控制子系统：给水控制系统、汽温控制系统、燃烧控制系统和汽机控制系统。
锅炉燃烧控制系统和汽机控制系统是协凋控制系统的执行级，给水控制系统通过主汽流量前馈信号与机组负荷指令进行协凋，汽温控制系统则通过煤量或风量前馈信号与锅炉燃烧指令进行协凋。
图3－1为我厂300MW机组协凋控制系统及控制子系统相互关系示意图。
汽包锅炉的给水控制系统由汽包水位控制系统和给水泵最小流量再循环控制系统组成。
低负荷下的单冲量汽包水位控制，主要由给水旁路阀控制。
30％负荷以上则采用三冲量汽包水位控制系统，电泵转速通过液力耦合器调整，汽泵通过BFPT控制器控制小机进汽，从而调节转速。
协调控制系统基础知识
协调控制系统基础知识1、单元机组协调控制系统的任务是什么？答：（1）根据机组的运行状态和调节任务选择调节负荷的方式和外部的负荷指令。
（2）对外部负荷指令进行处理，使之与机炉运行状态以及变负荷能力相适应，并发出机炉协调动作的指令，分别送到锅炉调节系统和汽机调节系统中去。
2、单元机组协调控制投入的顺序如何？答：在正常情况下，机组协调控制投入的顺序如下：（1）一、二、三级级减温水投入自动；（2）给水投入自动；（3）炉膛负压投入自动；（4）送风投入自动；（5）燃料量投入自动；（6）锅炉主控投入自动；（7）汽轮机主控投入自动；（8）协调控制投入自动。
3、协调控制系统一般设计有几种控制方式？答：协调控制系统一般设计有五种控制方式：（1）机炉协调控制方式；（2）汽机跟随控制，机组输出功率可调的方式；（3）汽机跟随控制，机组输出功率不可调的方式；（4）锅炉跟随控制，机组输出功率不可调的方式；（5）锅炉和汽机主控制器均处于手动控制方式。
其中“机跟炉，功率不可调整”的方式适应于汽机运行正常而锅炉部分设备不正常，因而使锅炉出力受到限制时的情况下使用。
4. 一个协调控制系统一般由几个部分组成？每一部分起什么作用？答：协调控制系统一般由功率指令处理装置和机炉主控制器两大部分组成。
其中，功率指令处理装置完成对负荷指令变化率和起始变化幅度的限制；计算出机组实际可能允许的出力，当机组负荷要求超过实际可能允许的出力时，对负荷要求进行限制，即进行最高负荷限制；当机组辅机发生故障时，为了保证机组正常运行，不管此时电网对机组负荷要求多大，都能把机组负荷降到适当水平。
另外，机炉主控制器的作用是接受负荷指令处理装置的功率给定指令，发出汽机调节阀开度及锅炉燃烧率指令，并能根据机组运行情况，对不同的控制方式进行切换。
5、单元机组协调控制系统中，为什么要采用调速汽阀过开措施来适应电网对机组的功率要求？答：单元机组协调控制系统中，因为中间再热式汽机在调节阀开度改变时，中、低压缸的功率变化有惯性，所以采取调速汽阀的动态过开，以适应电网对机组的功率的要求，提高汽机的负荷适应性。
协调控制系统
协调控制系统
（2）系统功能完善 除了在正常工况下的连续调节功能之外，
系统还设计有一整套逻辑控制系统。包括实 际功率给定逻辑，局部故障处理逻辑，运行 方式切换逻辑，以及显示报警、监督管理等 功能。系统可根据实际需要和设备状况，选 择不同的运行方式，比如机跟炉、炉跟机、 机炉协调方式；定压运行或滑压运行方式； 固定功率输出或可调功率方式；调频或非调 频方式等。适应不同运行工况对控制功能的 要求。
WT2(s)
WNM(s) M WPM(s)
+
NE
+ 输出功率
+
机前压力
+
PT
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协调控制系统
工作过程：汽机调节器WT1(s)控制输出功率， 锅炉调节器WT2(s)控制汽压。当功率给定值 N0变化时，通过汽机调节器控制蒸汽调节阀 开度uT，改变汽机的进汽量，使输出功率NE 符合负荷要求。同时，调节阀开度uT的改变， 使机前压力PT发生变化，通过锅炉调节器改 变燃料量。
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协调控制系统
单元机组协调控制主控系统结构框图
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协调控制系统
负荷管理中心结构图
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协调控制系统
单元机组协调控制系统简化框图
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协调控制系统
4、主要特点 （1）系统结构先进
采用了递阶控制结构，在局部控制级的基础 上引入了机炉协调级，把锅炉、汽轮发电机组作 为一个整体进行控制。控制器设计主要采用了前 馈、反馈、补偿以及变结构控制等技术，并充分 地利用了机炉动态特性方面的特点，克服系统内 部耦合和非线性特性，获得优良的控制品质。同 时，又保留了控制器结构简单，易于工程实现和 参数整定，便于操作、维护等优点。并能直接接 收电网自动调度系统指令，为实现电网级自动调 度和协调控制奠定了基础。
协调控制系统的介绍及其优化策略
协调控制系统的介绍及其优化策略协调控制系统能够在复杂环境中按照设计要求完成相应功能，并尽可能达到最佳状态，因此受到了众多研究机构和企业的关注。
本文首先对协调控制系统及其基本构成因素作简要介绍；其次，对协调控制系统中常见的优化策略进行详细阐述；最后，介绍诸如经济最优化、仿真优化以及模糊系统等协调控制系统优化策略的应用实例，借此来强调协调控制系统的重要性及其实现最优化的可行性。
协调控制系统是指控制和调节系统的综合，它按一定的规律对系统的运行过程进行调节和控制，以达到所期望的调节目标或工作要求。
其基本构成因素主要包括：状态反馈、输入信号、控制输出、基本控制量/参数、控制器（包括调节器和控制放大器等）、调节器及模型等。
此外，协调控制系统还必须考虑动态特性，以便确定合理的参数设置，使其能够适应变化的环境和工况。
协调控制系统的优化策略主要有微分优化、梯度方法、质量优化、经济优化、仿真优化和模糊系统等。
其中，微分优化策略是利用该系统的状态函数和输出函数求解最佳调节器参数，从而实现对该协调控制系统的最佳控制；梯度优化则是通过不断改变参数，找到一组最佳参数，使系统功能达到最佳效果；质量优化则是利用质量搜索等技术，构建质量要素模型，以最低的质量代价达到预期的协调控制系统状态；经济最优化则是在达到协调控制系统的最佳状态的前提下，满足经济最优化要求；仿真优化则是利用仿真系统，建立控制环境，通过设计变量的不断变化，在最短时间内达到最佳目标；模糊系统优化则是基于模糊控制理论，通过设计规则和及时调整规则，实现协调控制系统的最佳状态。
由此可见，协调控制系统在复杂环境中能够按照设计要求完成相应功能，并尽可能达到最佳状态。
为此，政府和企业在一定的范围内应该充分发挥社会资源，加强对协调控制系统的研究和开发，推动多项有助于提高协调控制系统综合效率的计划或者技术，以期提高技术水平、实现最佳状态。
例如，经济最优化策略能够有效提高协调控制系统的运行效率，充分发挥社会资源的潜力；仿真优化策略能够有效降低协调控制系统的实施难度，并利用仿真系统有效减少实际调试时间；模糊系统优化策略则能够有效的提高协调控制系统的调整和控制精度，提高协调控制系统的灵活性和准确性。
协调控制系统
第一节机组运行控制方式1.单元机组协调控制系统（CCS），可根据运行状况和控制要求，选择机组负荷控制方式。
1.1.协调控制方式：机炉协调控制，能及时满足外界负荷需求，同时能自动维持主汽压力稳定。
1.2.炉跟机协调控制方式：适用于参加电网调峰、调频工况。
该方式下汽机控制系统（DEH）主要用于满足外界负荷需求，锅炉燃烧自动调节系统维持主汽压力稳定。
1.3.机跟炉协调控制方式：适用于机组带基本负荷工况。
该方式下，首先由锅炉燃烧自动调节系统根据外界负荷需求对锅炉输入能量进行调节，DEH系统根据主汽压力变化情况再满足外界负荷需求。
1.4.当机组出力受汽机限制时，应采用锅炉跟随的控制方式。
1.5.当机组出力受锅炉限制时，应采用汽机跟随的控制方式。
1.6.手动方式：汽机DEH系统及锅炉燃烧自动调节控制系统均为手动方式的工况。
S系统与DEH系统运行方式间的控制关系：机组并网运行后，DEH系统有主汽压调节、负荷调节和阀位调节三种选择方式。
当CCS系统投入时，DEH选择遥控调节方式，受CCS系统统一管理并接受其阀位调节指令。
第二节 CCS功能及操作1.机组指令处理回路:机组指令处理回路是机组控制的前置部分，它接受AGC指令、一次调频指令和机组运行状态。
根据机组运行状态和调节任务，对负荷指令进行处理使之与运行状态和负荷能力相适应。
1.1.机组负荷的设定1.1.1.自动调度系统AGC来的负荷指令。
AGC指令由省调远方给定，当机组发生RUNUP/RUNDOWN、RUNBACK，退出AGC控制。
1.1.2.操作员的CCS画面上设定的负荷指令。
根据机组运行参数的偏差、辅机运行状况，保持机组/电网，锅炉/汽机和机组各子控制回路间的协调及能量平衡。
1.2.负荷变化率的设定1.2.1.操作员在CCS画面上设定的增、减负荷变化率；1.2.2.锅炉侧燃烧率决定的增、减负荷变化率的限制指令；1.3.负荷最大、最小值的设定1.3.1.由负荷回路中的小值选择器来的设定协调控制方式下的最大值310MW；1.3.2.由负荷回路中的大值选择器来的设定协调控制方式下的最小值；1.3.3.当发生快速减负荷（RUNBACK）时，负荷的最大值由主要辅机掉闸的情况来决定；1.4.协调控制方式下的闭锁增、闭锁减1.4.1.当运行出现下列情况之一，闭锁负荷的增加：1.4.1.1.机组指令达上限（运行人员设定）；1.4.1.2.燃料指令达上限；1.4.1.3.送风指令达上限；1.4.1.4.一次风机指令达上限；1.4.1.5.引风指令达上限；1.4.1.6.汽机阀位闭加（DEH）；1.4.1.7.给水指令达上限。
协调控制系统课件
。
03
绿色化
随着环保意识的提高，协调控制系统正朝着绿色化方向发展，通过优化
能源配置、降低能耗和提高资源利用率，实现可持续发展。
技术挑战
1 2
安全性
协调控制系统的安全性是一个重要的技术挑战， 需要采取有效的安全措施，确保系统的数据安全 和稳定运行。
实时性
协调控制系统需要具备实时性，能够快速响应各 种工况变化，保证系统的稳定性和效率。
协调控制系统课件
• 协调控制系统概述 • 协调控制系统的原理 • 协调控制系统的关键技术 • 协调控制系统的应用案例 • 协调控制系统的发展趋势与挑战 • 总结与展望
目录
Part
01
协调控制系统概述
定义与特点
定义
协调控制系统是用于协调和整合多个子系统的复杂控制系统，以确保整个系统达到预期 的性能和目标。
通过一个中央控制器对各个子系统进行集中控制，实现协调控制 。
分散式协调控制系统
各个子系统具有独立的控制器，通过相互之间的通信实现协调控制 。
混合式协调控制系统
结合集中式和分散式的优点，既实现集中控制，又保证子系统的独 立性。
Part
03
协调控制系统的关键技术
通信技术
通信协议
采用统一的通信协议，确保各子 系统之间的信息传输的准确性和 实时性。
特点
具有高度的集成性、动态性、实时性和适应性，能够根据环境和系统状态的变化进行自 我调整，实现整体性能的最优化。
协调控制系统的应用领域
智能制造
用于协调和优化生产过程 中的各个环节，提高生产 效率和产品质量。
交通控制
用于协调城市交通流量， 优化交通信号灯的控制， 减少交通拥堵。
电力系统
协调控制系统
协调控制系统（CCS）CCS系统既协调控制系统，单元机组的协调控制系统是根据锅炉和汽机动态特性的特点，组织起来的负荷调节系统。
使汽压在允许范围内变化的前提下，尽快的使机组适应电网负荷的需求，该系统担负着单元机组生产过程中的汽、水、煤、油、风烟等诸系统的主要过程变量的调节任务。
接受来自中调的遥控指令（ADS）或本机设定的负荷指令，对机组进行负荷控制。
CCS的主体部分分为各个闭环的模拟调节子系统，这些控制系统本身还具有完善的逻辑控制功能，自动的执行系统的切换、操作、跟踪、保护、监视等任务。
CCS系统的硬件构成采用上海新华控制系统公司的XDPS-400分散控制系统。
该系统配置采用冗余措施，提高系统的可靠性，通过人机接口设备，操作员接口站（MMI）可以对各个闭环回路进行操作、调整，对各参数的在线监视以及报警显示、打印等，同时还设置手操器对各个回路进行操作。
重要辅机的调节如：#1——#3给水泵勺管调节；AB侧送风机动叶调节；AB侧引风机静叶调节；AB侧一次风机入口挡板调节。
1．机炉协调控制系统1．1 运行方式1．1．1 BASE方式这是最基本的运行方式，由运行人员手操控制燃料和汽机调门开度，此时锅炉主控在手动方式,DEH在就地控制方式1．1．2 锅炉基本方式（锅炉调负荷，汽机调主汽压力——机跟炉或机调压运行方式），该方式通常用于炉侧出力收到限制或炉侧自动系统未投运的工况，锅炉来响应机组负荷指令的变化或由运行人员手操控制燃料量，汽机主控自动将机前压力作为控制目标。
它可以分为锅炉基本手动和锅炉基本自动俩种方式。
“锅炉基本手动”方式：锅炉主控手动调节负荷，DEH投入遥控调节机前压力；“锅炉基本自动”方式：锅炉主控投入自动维持负荷，DEH投入遥控调节机前压力。
1．1．3 汽机基本方式（汽机调负荷，锅炉调主汽压力——炉跟机运行方式）分汽机基本手动和汽机基本自动两种方式。
“汽机基本手动”方式：DEH在就地方式，由运行人员手动体调节负荷，锅炉主控在自动方式调节机前压力；“汽机基本自动”方式：DEH投入遥控调节负荷，锅炉主控投入自动调节机前压力。
协调控制系统
一、协调控制系统功能说明1. 系统简介机、炉协调控制系统就是根据机、炉的运行状态和控制要求，选择适应机组控制的运行方式。
具体要求就是快速适应大范围负荷变化率，在整个负荷变化范围内要求机组有良好的负荷适应能力，机组主要运行参数在负荷变化过程中保持相对稳定，保证机组在整个负荷变化范围内有较高的效率，即锅炉、汽机和主要辅机（送风机、引风机、一次风机、给煤机、给水泵等）参数保持较小范围的波动且能快速适应机组负荷变动。
2. 系统控制原理300MW机组协调控制系统的主控制系统是由机组“负荷管理中心”和机炉主控制器两部分组成。
机炉主控制器接受机组“负荷管理中心”送来的机组负荷指令，该指令具有最大/最小负荷限制和变化率限制。
负荷指令经机炉主控制器的作用，分别对锅炉和汽机控制系统送出指令，使机组的输出功率适应负荷指令的要求，同时保持机前压力为给定值。
机炉主控制器有四种控制方式，它们之间可以自动或手动切换。
我公司机炉协调控制具有四种控制方式,如下图:工作模式锅炉主控汽机主控调频基本方式手动手动无BF 自动、调压手动无TF 手动自动、调节主汽压力无CCS 调压、负荷指令前馈调压、调功、频率校正、主汽压力设定值校正输出有基本方式（BASE）：指锅炉、汽机主控均处于手动控制方式，由操作员设定汽机主汽门阀位指令和锅炉燃料指令来控制机前压力和机组负荷。
如果汽机控制在“非远操方式”时，汽机主汽阀门开度交给DEH系统控制，汽机主控输出跟踪主汽门阀位反馈。
锅炉跟随（BF）：是汽机局部故障时的一种辅助运行方式，此时汽机主控在手动方式，由操作员手动设定汽机调门开度指令，控制机组负荷。
锅炉主控在自动方式，该方式下机组负荷响应快，但以牺牲主汽压力为代价，不管是内扰还是外扰的影响，动态过程压力波动相对较大，系统抗干扰能力较差，因此锅炉侧引入了汽机主汽阀门指令前馈，对外扰有一定的抑制作用。
汽机跟随（TF）:是在锅炉局部故障时或启、停磨煤机等工况变动大时的一种辅助运行方式，此时锅炉主控在手动控制方式，由操作员手动设定燃料指令，汽机主控自动调整机前压力，该方式下动态过程压力波动较小，机组运行稳定，但是机组负荷响应慢。
协调控制系统
2、控制量与被控量关系的选择
被控参数压力的控制： 被控参数压力的控制： 在多个被控参数选择上首选汽轮机调门控制压 力。 被控参数温度的控制： 被控参数温度的控制： 在直流锅炉中影响中间点温度 中间点温度的主要因素是锅 在直流锅炉中影响中间点温度的主要因素是锅 炉的“ 给水量增加， 炉的“燃料/水”比。给水量增加，使汽化点 向出口端移动，过热区段缩短， 向出口端移动，过热区段缩短，因此蒸汽温度 下降。 燃料量增加， 下降。而燃料量增加，则使汽化点向入口端移 过热区段加长，主汽温度则上升。 动，过热区段加长，主汽温度则上升。
二、超临界机组协调控制策略
超临界机组的控制基本策略： 超临界机组的控制基本策略： 1. 系统中强化了燃烧率的作用； 系统中强化了燃烧率的作用； 2. 增大机前压力的波动幅度以充分利用机组的 蓄能； 蓄能； 3. 降低机组对负荷指令的响应速度来改善控制 效果。 效果。 超临界机组协调控制系统的负荷指令运算回 路和亚临界机组基本相同， 路和亚临界机组基本相同，最大不同是锅炉 控制侧。 控制侧。下面予以简介
1、锅炉主控制器结构
（1）协调控制方式下锅炉主控制指令计算
当机组切换到协调方式下运行， 当机组切换到协调方式下运行，机组的主蒸汽压力和 负荷是由锅炉、 负荷是由锅炉、汽轮机协调控制
（2）锅炉处于跟踪方式下的锅炉主控制指令 计算。锅炉跟踪方式，即汽轮机侧是手动调节功率， 计算。锅炉跟踪方式，即汽轮机侧是手动调节功率，
合理的协调系统控制方案是： 合理的协调系统控制方案是：采用燃料控制中间点 温度，给水控制负荷、汽轮机控制机组压力。 温度，给水控制负荷、汽轮机控制机组压力。
3. 控制特点
直流锅炉在稳定运行期间,为得到稳定的 控制,须维持某些比率为常数,在启动和低 负荷运行时,要大幅度地改变这些比率,以 得到宽范围的控制。这些比率是： 得到宽范围的控制。这些比率是： （1）给水量/蒸汽量 给水量（即煤水比） （2）热量输入/给水量（即煤水比） （3）喷水流量/给水流量
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递阶的结构：各子系统处于不同级别的层次中， 并具有不同的职能。
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协调控制系统
协调控制级上的协调控制器要对下一级中的 若干个控制器进行协调。
协调的过程是一个多目标决策的过程，也是 一个全局优化的过程。
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4、主要特点
（1）系统结构先进 采用了递阶控制结构，在局部控制级的基础上引入 了机炉协调级，把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进 行控制。控制器设计主要采用了前馈、反馈、补偿以及 变结构控制等技术，并充分地利用了机炉动态特性方面 的特点，克服系统内部耦合和非线性特性，获得优良的 控制品质。同时，又保留了控制器结构简单，易于工程 实现和参数整定，便于操作、维护等优点。并能直接接 收电网自动调度系统指令，为实现电网级自动调度和协 调控制奠定了基础。
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1、机组与电网需求的协调
机组与电网需求的协调主要是机组最 快的响应电网负荷的要求，包括了电网 AGC控制和电网一次调频控制两个方面。 目前华东电网已实现了电网调度对电厂机 组的负荷调度和一次调频控制。
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分解—协调：分解就是把大系统化为若干子系 统，以便进行分块的处理与控制，求得各子系统的 局部最优解；而协调则是从系统的全局出发，合理 地调整各子系统之间的关系，求得各子系统之间的 和谐与统一，进而得到整个大系统的最优解。
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二、协调控制系统的功能和主要含义
协调控制系统是我国在80年代引进的火 电站控制理念，主要设计思想是将锅炉和汽 机作为一个整体，完成对机组负荷、锅炉主 汽压力的控制，达到锅炉风、水、煤的协调 动作。
对于协调控制系统而言包含三层含义：
机组与电网需求的协调、锅炉汽轮机协调以 及锅炉风、水、煤子系统的协调。
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3、单元机组协调控制系统结构
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单元机组协调控制系统可认为是一种二级递阶 控制系统。
上位级：机炉协调级，单元机组主控系统，是 整个系统的核心部分。
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单元机组协调控制主控系统结构框图
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负荷管理中心结构图
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单元机组协调控制系统简化框图
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（2）系统功能完善 除了在正常工况下的连续调节功能之外， 系统还设计有一整套逻辑控制系统。包括实际 功率给定逻辑，局部故障处理逻辑，运行方式 切换逻辑，以及显示报警、监督管理等功能。 系统可根据实际需要和设备状况，选择不同的 运行方式，比如机跟炉、炉跟机、机炉协调方 式；定压运行或滑压运行方式；固定功率输出 或可调功率方式；调频或非调频方式等。适应 不同运行工况对控制功能的要求。
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2、锅炉汽轮机的协调
锅炉汽轮机的协调被认为是机组的协调，
主要是协调控制锅炉与汽轮机，提高机组对电 网负荷调度的响应性和机组运行的稳定性。从 协调控制系统而言，对汽包锅炉和直流锅炉都 具有相同的控制概念，但由于两种炉型在汽水 循环上有很大的差别，导致控制系统具有很大 的差别。
3、锅炉协调 锅炉协调主要考虑锅炉风、水、煤之间的
协调。
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三、单元机组协调控制系统
1、定义
把锅炉和汽轮发电机组作为一个整体进行控制， 采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、 联锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多 种控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要 求的综合控制系统。
局部控制级：包括锅炉燃料控制系统，风量控 制系统，汽轮机功率/ 频率调节系统，以及直流锅 炉的给水控制系统。
单元机组主控系统产生指挥机炉控制器动作的 锅炉指令和汽机指令。局部控制级的控制器执行主 控系统发出的指令，完成指定的控制任务。
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N北orth方Chi联na E合lectri电c Po力wer U有nive限rsity责任公司热控协理调论控制培系统训班
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2007年7月1日
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协调控制系统
协调控制系统
第一节 概 述 第二节 机组动态特性 第三节 协调控制策略 第四节 协调控制系统的组成 第五节 协调控制系统实例分析
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第一节 概 述
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一、协调控制
从大系统理论出发，协调控制是一种解决大系 统控制问题的基本策略。
大系统：由若干相互关联子系统组成的复杂系 统。
充分利用了机炉对象特性方面的特点，采用了前 馈、补偿、多变量解耦等控制策略，使控制系统具有 合理、可靠、易于维护调整等优点。
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2、主要思想
汽轮机、锅炉协调控制系统概念的引出，主要 在于汽轮机和锅炉对于机组的负荷与压力具有完全 不同的控制特性，汽轮机以控制调门开度实现对压 力、负荷的调节，具有很快的调节特性，而锅炉利 用燃料的燃烧产生的热量使给水流量变为蒸汽，其 控制燃料的过程取决于磨煤机、给煤机、风机的运 行，对压力、负荷的调节具有很慢的调节特性。因 此协调控制系统就是要以优良的控制策略实现对锅 炉-汽轮机的统一控制。以达到锅炉-汽轮机组对负 荷响应的快速性和对压力控制的稳定性。