KR20180056303A - Pressure model predicting apparatus for boiler of power plant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치는, 발전소의 보일러 마스터 스텝 응답 시험을 통해 생성되는 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터를 그림 파일 형태로 저장하는 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터 생성부, 상기 그림 파일 형태로 입력되는 영상 정보를 판독하여 이에 포함된 각 신호들을 추출하는 비전 처리부, 상기 추출한 신호로부터 보일러 마스터의 스텝 입력에 대한 발전기 출력 신호와 주증기 압력 신호에 대한 평균 시상수와 평균 지연시간을 추정하는 시상수 및 지연시간 추정부, 상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터로부터 추정한 시상수(T)와 지연시간(Td)을 포함하는 1차 공정모델을 시간지연이 없는 n차의 1차 공정모델로 근사화하는 보일러 압력 모델 근사화부, 및 상기 근사화한 n차의 1차 공정모델에서 차수 n과 시상수를 산출하여 발전소 주요 제어 루프의 주증기 압력 설정 모델로 적용하는 보일러 압력 모델 적용부를 포함한다.The boiler pressure model estimating apparatus of a power plant includes a boiler master step response test trend data generating unit for storing boiler master step response test trend data generated through a boiler master step response test of a power plant in a picture file form, And an average delay time and an average time constant for the generator output signal and the main steam pressure signal for the step input of the boiler master are estimated from the extracted signals, The time-lapse and delay time estimating means and the first-order process model including the time constant (T) and the delay time (Td) estimated from the boiler master step response test trend data are approximated to the n-th order first- A boiler pressure model approximation unit, and an approximated n-th order primary process Calculating the order n and time constant Del to include parts of the boiler pressure applied to the model applied in the main steam pressure setting model of a power plant main control loop.
Description
본 발명은 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러 마스터 스텝 응답 시험의 트렌드를 그림 파일로 저장하고, 상기 트렌드의 그림 파일을 이용하여 보일러 마스터 신호, 발전기 출력 신호 및 주증기 압력 신호를 추출하며, 상기 추출한 데이터로부터 시상수와 지연시간을 추출하여 보일러 압력 설정 모델을 추정할 수 있도록 하는 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for estimating a boiler pressure model of a power plant, and more particularly, to a system and method for estimating a boiler pressure model of a power plant by storing a trend of a boiler master step response test as a drawing file, And extracting a time signal and a delay time from the extracted data to estimate a boiler pressure setting model.
일반적으로 한국 내 대부분의 발전소에서는 계획 예방 정비 공사 후 발전소의 공정 변화에 대한 제어 성능 저하를 막고, 안정적인 발전을 위해서 발전소 주요 제어 파라미터(예 : 발전기 출력, 주증기 압력, 주증기 온도, 재열 증기 온도 등)를 포함한 제어 루프에 대한 제어기 튜닝을 실시하고 있다. Generally, most of the power plants in Korea prevent deterioration of the control performance against the process change of the plant after the planned preventive maintenance, and the main control parameters of the plant (eg, generator output, main steam pressure, main steam temperature, reheat steam temperature Etc.) to control loops.
이때 상기 발전소 주요 제어 루프에 대한 제어기 튜닝은 부하 응동 시험(Load Swing Test)을 통한 주요 제어 파라미터의 변동 추이 관찰과 보일러 제어를 관장하는 보일러 마스터 신호에 대한 스텝 응답 시험(입력값이 어느 값에서 다른 값으로 그 레벨을 계단형으로 변화했을 때 출력측에 생기는 응답)을 통해 보일러 모델을 추정하고, 모델 추정 결과를 제어 로직에 반영함으로써 이루어진다. At this time, the controller tuning for the main control loop of the power plant is performed by observing the change of the main control parameters through the load swing test and the step response test for the boiler master signal controlling the boiler control The response of the output side when the level is changed in a stepwise manner), and the result of model estimation is reflected in the control logic.
이때 상기 보일러 마스터 신호는 발전기 출력 설정값에 따라 결정되어지며, 보일러 압력 제어기의 출력 등의 값에 의한 보정되어진다. At this time, the boiler master signal is determined according to the generator output set value, and is corrected by the output value of the boiler pressure controller or the like.
즉 발전기 출력 설정값이 입력되면 발전기 출력에 맞는 연료량에 해당하는 보일러 마스터 신호가 생성되고, 보일러 압력의 설정값에 대한 편차에 대한 제어기 출력이 그 신호에 가산되어 보일러 마스터 신호로 작용하게 된다. That is, when the set value of the generator output is inputted, the boiler master signal corresponding to the fuel amount corresponding to the generator output is generated, and the controller output for the deviation of the set value of the boiler pressure is added to the signal to serve as the boiler master signal.
한편 보일러 마스터 신호가 작용하고, 보일러 마스터 신호에 의한 연료량 등의 변화에 의해 보일러 압력이 변화하는 데는 시간이 걸린다. 따라서 실제 주증기압력이 생성되기 전에 설정값이 변경되면 주증기압력 에러가 발생되고 보일러 마스터(즉, 보일러의 동작에 관련된 연료량, 공기량, 및 급수량 등을 제어하는 최상위 제어기)(미도시)가 과도한 정정동작을 해서 주증기압력의 에러를 더 크게 할 수 있으므로 보일러 마스터 신호에 기여하는 주증기 압력 제어기는 주증기 압력이 변동되는 시점에서 동작할 필요가 있다. On the other hand, it takes time for the boiler master signal to operate and the boiler pressure to change due to the change of the fuel amount due to the boiler master signal. Therefore, if the set value is changed before the actual main steam pressure is generated, a main steam pressure error occurs and the boiler master (i.e., the top controller that controls the amount of fuel, the amount of air, and the amount of water related to the operation of the boiler) The main steam pressure controller that contributes to the boiler master signal needs to operate at the point where the main steam pressure fluctuates.
즉 주증기압력이 생성되기 전에는 충분한 시간이 필요하고 압력이 생성되기 시작하면 발전기 출력 설정값에 맞는 주증기 압력 설정값이 변동되어 실제 주증기 압력이 설정값을 추종하도록 할 필요가 있다.That is, sufficient time is required before the main steam pressure is generated, and when the pressure starts to be generated, the main steam pressure set value corresponding to the generator output set value is changed so that the actual main steam pressure needs to follow the set value.
따라서 상기 주증기 압력의 제어 성능 개선을 위해서 보일러 마스터 신호에 영향을 주는 주증기 압력 제어기의 설정값인 주증기 압력 설정값에 보일러 압력 모델(또는 보일러 압력 설정 모델)(즉, 입력(예 : 연료)에 대하여 보일러 압력이 실시간으로 변하는 것이 아니라 시상수와 시간지연을 가지고 변하는 것을 고려한 것으로서, 입력에 대하여 실제 압력이 변하는 과정을 근사화하여 나타내는 모델)을 적용한다.Therefore, in order to improve the control performance of the main steam pressure, a boiler pressure model (or a boiler pressure setting model) (that is, an input (for example, a fuel ), The boiler pressure does not change in real time but takes into account the change with time constant and time delay, and a model which approximates the process of actual pressure change with respect to the input) is applied.
참고로 상기 보일러 압력 모델(또는 보일러 압력 설정 모델)은 보일러 마스터 스텝 응답 시험의 트렌드(즉, 그래픽으로 표현한 시간에 대한 보일러 응답 데이터의 변화 추이)로부터 보일러 마스터의 스텝 입력에 대한 주증기 압력과 발전기 출력의 응답을 시간 지연을 갖는 1차 공정모델로 추정한 후, 상기 추정한 시상수와 시간지연을 갖는 공정모델을 시간 지연이 없는 n개의 1차 공정모델로 근사화하여 활용한다. 이것은 제어 시스템에서 시간 지연에 대한 기능 블록에 대한 튜닝 기능이 없고, 구현하기에 어려운 점이 있기에 지연시간을 갖는 1차 공정모델을 n차의 시상수만 갖는 공정모델로 근사화하는 과정이다.For reference, the boiler pressure model (or the boiler pressure setting model) is calculated by subtracting the main steam pressure for the step input of the boiler master from the trend of the boiler master step response test (i.e., the change in the boiler response data with respect to the graphically expressed time) The output response is estimated with a first-order process model having a time delay, and then the process model having the estimated time-number and the time delay is approximated to n first-order process models without time delay and utilized. This is the process of approximating the first-order process model with delay time to the process model with only the nth order time constant since there is no tuning function for the function block for the time delay in the control system and it is difficult to implement.
그러나 상기 보일러 마스터 스텝 응답으로부터 보일러 특성인 시상수와 지연 시간을 추정하는데 있어서, 기존에는 트렌드(즉, 그래픽으로 표현한 시간에 대한 보일러 응답 데이터의 변화 추이)를 이용하여 사용자(또는 관리자)마다 수동으로 시상수와 지연 시간을 추정하였다. 따라서 동일한 트렌드를 이용한다고 하더라도 사용자에 따라 시상수와 지연 시간의 추정 결과가 달라져서 보일러 압력 모델(또는 보일러 압력 설정 모델)에 대한 일관성이 떨어지는 문제점이 있으며, 계산상의 오류 가능성도 있어 개선이 필요한 상황이다. However, in estimating the time constant and the delay time as the boiler characteristics from the above-mentioned boiler master step response, it is conventionally known that the time constant (in other words, the change in the boiler response data with respect to the graphically expressed time) And delay time. Therefore, even if the same trend is used, there is a problem that the estimation result of the time constant and the delay time differs depending on the user, and the consistency of the boiler pressure model (or the boiler pressure setting model) is poor.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2013-0117661호(2013.10.28. 공개, 증기 발전소의 제어를 위한 모델 변수들을 결정하는 방법 및 장치, 증기 발생기용 제어 유닛 및 컴퓨터 프로그램 제품)에 개시되어 있다. The background of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0117661 (published Oct. 29, 2018, a method and apparatus for determining model parameters for controlling a steam power plant, a control unit for a steam generator, and a computer program product) have.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 보일러 마스터 스텝 응답 시험의 트렌드를 그림 파일로 저장하고, 상기 트렌드의 그림 파일을 이용하여 보일러 마스터 신호, 발전기 출력 신호 및 주증기 압력 신호를 추출하며, 상기 추출한 데이터로부터 시상수와 지연시간을 추출하여 보일러 압력 설정 모델을 일관적으로 추정할 수 있도록 하는 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a boiler master step response test, comprising the steps of: storing a trend of a boiler master step response test as a drawing file; The present invention provides an apparatus for estimating a boiler pressure model of a power plant that extracts an output signal and a main steam pressure signal and extracts a time constant and a delay time from the extracted data to consistently estimate a boiler pressure setting model.
본 발명의 일 측면에 따른 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치는, 발전소의 보일러 마스터 스텝 응답 시험을 통해 생성되는 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터를 그림 파일 형태로 저장하는 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터 생성부; 상기 그림 파일 형태로 입력되는 영상 정보를 판독하여 이에 포함된 각 신호들을 추출하는 비전 처리부; 상기 추출한 신호로부터 보일러 마스터의 스텝 입력에 대한 발전기 출력 신호와 주증기 압력 신호에 대한 평균 시상수와 평균 지연시간을 추정하는 시상수 및 지연시간 추정부; 상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터로부터 추정한 시상수(T)와 지연시간(Td)을 포함하는 1차 공정모델을 시간지연이 없는 n차의 1차 공정모델로 근사화하는 보일러 압력 모델 근사화부; 및 상기 근사화한 n차의 1차 공정모델에서 차수 n과 시상수를 산출하여 발전소 주요 제어 루프의 주증기 압력 설정 모델로 적용하는 보일러 압력 모델 적용부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for estimating a boiler pressure model of a power plant according to an aspect of the present invention includes a boiler master step response test test data generation unit for storing boiler master step response test data generated in response to a boiler master step response test of a power plant, ; A vision processor for reading image information input in the form of a picture file and extracting each signal included therein; A time constant and a delay time estimator for estimating an average time constant and an average delay time for the generator output signal and the main steam pressure signal from the extracted signal to the step input of the boiler master; A boiler pressure model approximation unit for approximating a first process model including a time constant (T) and a delay time (Td) estimated from the boiler master step response test trend data to an nth order process model without time delay; And a boiler pressure model application unit for calculating the order n and the time constant in the approximated n-th order primary process model and applying it as a main steam pressure setting model of the main control loop of the power plant.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 보일러 마스터 스텝 응답 시험의 트렌드의 그림 파일을 이용하여 보일러 마스터 신호, 발전기 출력 신호, 주증기 압력 신호를 추출하고, 상기 추출한 데이터로부터 시상수와 지연시간을 추출함으로써, 발전소 주요 제어 루프의 튜닝 데이터 계산에 일관성을 부여할 수 있고, 계산상 오류도 없으며, 제어 전문가가 아니더라도 활용 가능하여 보일러 압력 모델 튜닝의 활용도를 높일 수 있도록 한다.According to one aspect of the present invention, the present invention extracts a boiler master signal, a generator output signal, and a main steam pressure signal using a picture file of a trend of a boiler master step response test, extracts a time constant and a delay time from the extracted data, This makes it possible to provide consistency in the calculation of the tuning data of the main control loop of the power plant, without any computational errors, and to be utilized even if not a control expert, to enhance the utilization of the boiler pressure model tuning.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 부하 응동 시험과 보일러 마스터 스텝 응답 시험을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관련된 시간지연이 없는 n개의 1차 공정모델의 스텝 응답 특성 그래프를 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 보일러 마스터 스텝응답 시험에서 시상수와 시간지연을 추정하는 방법을 보인 예시도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 마스터 스텝 응답(Step Up & Step Down) 시험 트렌드를 보여주는 예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for estimating a boiler pressure model of a power plant according to an embodiment of the present invention; FIG.
Figure 2 is an exemplary diagram illustrating the load response test and the boiler master step response test.
3 is an exemplary diagram showing a step response characteristic graph of n first-order process models without time delay according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of estimating a time constant and a time delay in a boiler master step response test according to an embodiment of the present invention; FIG.
5 and 6 are diagrams illustrating an example of a step-up and step-down test trend according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치의 일 실시예를 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a boiler pressure model estimating apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating an apparatus for estimating a boiler pressure model of a power plant according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 발전소의 보일러 압력 모델(또는 보일러 압력 설정 모델) 추정 장치는, 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터 생성부(110), 비전 처리부(120), 시상수 및 지연시간 추정부(130), 보일러 압력 모델 근사화부(140), 및 보일러 압력 모델 적용부(150)를 포함한다.1, the apparatus for estimating a boiler pressure model (or a boiler pressure setting model) of a power plant according to the present embodiment includes a boiler master step response test trend
상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터 생성부(110)는 현장 콘솔의 트렌드 시험 기능을 이용하여, 보일러 마스터 신호(일종의 발전소의 보일러 제어신호), 발전기 출력 신호, 보일러의 주증기 압력 신호를 트렌드(즉, 그래픽으로 표현한 시간에 대한 보일러 응답 데이터의 변화 추이)에 등록하고, 보일러 마스터(미도시)의 Step Up(예 : 지정된 스텝 비율(예 : 3%)로 보일러의 출력을 스텝 업)을 통해서 보일러 마스터 스텝 응답 시험을 수행한다.The boiler master step response test trend
그리고 상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터 생성부(110)는 상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터를 그림 파일(또는 이미지 파일) 형태로 내부 저장장치(미도시)에 저장한다.The boiler master step response test trend
참고로 도 2는 부하 응동 시험과 보일러 마스터 스텝 응답 시험을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 국내 대부분의 발전소에서는 계획 예방 정비 공사 후 발전소의 공정 변화에 대한 제어 성능 저하를 막고, 안정적인 발전을 위해서 발전소 주요 제어 루프(예 : 발전기 출력, 주증기 압력, 주증기 온도, 재열 증기 온도 등)에 대한 제어기 튜닝을 실시하고 있다. For reference, FIG. 2 is an example for explaining the load reaction test and the boiler master step response test. In most domestic power plants, the control performance against the process change of the power plant after the planned preventive maintenance is prevented, Controller tuning for major control loops (eg, generator output, main steam pressure, main steam temperature, reheat steam temperature, etc.).
이때 상기 발전소 주요 제어 루프에 대한 제어기 튜닝은 부하 응동 시험(Load Swing Test)을 통한 주요 제어 파라미터의 변동 추이 관찰과 보일러 제어를 관장하는 보일러 마스터 신호에 대한 스텝 응답 시험(입력값이 어느 값에서 다른 값으로 그 레벨을 계단형으로 변화했을 때 출력측에 생기는 응답)을 통해 보일러 모델을 추정하고, 모델 추정 결과를 제어 로직에 반영함으로써 이루어진다. At this time, the controller tuning for the main control loop of the power plant is performed by observing the change of the main control parameters through the load swing test and the step response test for the boiler master signal controlling the boiler control The response of the output side when the level is changed in a stepwise manner), and the result of model estimation is reflected in the control logic.
상기와 같이 그림 파일(또는 이미지 파일) 형태로 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터가 생성되면, 상기 비전 처리부(120)는 상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터를 비전 처리하여, 보일러 마스터 신호, 발전기 출력 신호, 및 주증기 압력 신호에 대하여, 가로축의 시간 신호, 및 세로축의 각 신호별 신호 범위를 추출(또는 식별)한다. 즉, 본 실시예에서 상기 비전 처리부(120)는 파일 형태로 입력되는 영상 정보(본 실시예에서는 각 신호들의 그래프)를 판독하여 이에 포함된 각 신호들을 추출(또는 식별)한다. When the boiler master step response test trend data is generated in the form of a picture file (or an image file) as described above, the
참고로 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 마스터 스텝 응답(Step Up & Step Down) 시험 트렌드를 보여주는 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 상기 보일러 마스터 신호(일종의 제어 신호)(Boiler Master Demand)는 스텝(또는 계단형)으로 변하기 때문에 신호 식별이 가능하며, 상기 발전기 출력 신호(BLR Actual Load)와 주증기 압력 신호(Main Steam Press)는 신호 범위로 추출(또는 식별)이 가능하다.5 and 6 are diagrams illustrating an example of a step-up and step-down test trend according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the boiler master signal (a kind of control signal) Boiler Master Demand) can be identified step by step (or step), and the generator output signal (BLR Actual Load) and main steam pressure signal (Main Steam Press) can be extracted Do.
또한 상기 비전 처리부(120)에 비전 처리를 더 용이하기 위해 제작사 정보(예 : 트렌드의 기능, 외관, 특징 등 미리 내재화 가능)와 보일러 마스터, 발전기 출력, 주증기 압력에 대한 신호색, 신호범위, 및 시간범위를 추가로 제공하여 데이터 추출을 용이하게 할 수도 있다.In addition, in order to facilitate the vision processing in the
상기 시상수 및 지연시간 추정부(130)는, 상기 추출한 신호로부터 보일러 마스터의 스텝 입력에 대하여 발전기 출력과 주증기 압력 신호를 각각 시간지연을 갖는 1차 공정모델로 추정하여, 보일러 마스터 스텝 입력에 대한 발전기 출력 응답의 시상수와 지연 시간, 및 상기 보일러 마스터 스텝 입력에 대한 주증기 압력 신호 응답의 시상수와 지연 시간을 산출한다. The time constant and
이때 상기 발전기 출력과 주증기 압력 신호에 대한 신호 추출(또는 식별)이 어려울 경우를 고려하여, 발전기 출력 신호나 주증기 압력 신호의 어느 신호이던지 간에, 제1 신호에 대한 시상수와 지연 시간을 각각 TC1_UP, TD1__UP이라 하고, 제2 신호에 대한 시상수와 지연 시간을 각각 TC2_UP, TD2__UP이라 가정할 때, 각 신호에 대한 시상수와 지연시간은 도 4에서 도시된 스텝 응답 곡선의 최대 변화율 점에서의 접선을 이용하여 추정할 수 있다.The time constant and the delay time for the first signal are set to be T (t) and T (t), respectively, irrespective of whether the generator output signal or the main steam pressure signal is difficult to be extracted C1_UP and T D1_UP , and assuming that the time constant and the delay time for the second signal are T C2_UP and T D2_UP , respectively, the time constant and the delay time for each signal are represented by the maximum rate of change of the step response curve shown in FIG. Can be estimated by using the tangent line of FIG.
또한 상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터 생성부(110)는 현장 콘솔의 트렌드 시험 기능을 이용하여, 보일러 마스터 신호(일종의 발전소의 보일러 제어신호), 발전기 출력 신호, 보일러의 주증기 압력 신호를 트렌드(즉, 그래픽으로 표현한 시간에 대한 보일러 응답 데이터의 변화 추이)에 등록하고, 보일러 마스터(미도시)의 Step Down(예 : 지정된 스텝 비율(예 : 3%)로 보일러의 출력을 스텝 다운)을 통해서 보일러 마스터 스텝 응답 시험을 수행한다.Also, the boiler master step response test trend
그리고 상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터 생성부(110)는 상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험의 결과 트렌드 데이터를 그림 파일(또는 이미지 파일) 형태로 내부 저장장치(미도시)에 저장한다.The boiler master step response test trend
상기와 같이 그림 파일(또는 이미지 파일) 형태로 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터가 생성되면, 상기 비전 처리부(120)는 상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터를 비전 처리하여, 보일러 마스터 신호, 발전기 출력 신호, 및 주증기 압력 신호에 대하여, 가로축의 시간 신호, 및 세로축의 각 신호별 신호 범위를 추출(또는 식별)한다. When the boiler master step response test trend data is generated in the form of a picture file (or an image file) as described above, the
참고로 상기 보일러 마스터 신호(일종의 제어 신호)는 스텝(또는 계단형)으로 변하기 때문에 신호 식별이 가능하며, 상기 발전기 출력 신호와 주증기 압력 신호는 신호 범위로 추출(또는 식별)이 가능하다.For reference, the boiler master signal (a type of control signal) changes stepwise (or stepwise) so that signal identification is possible, and the generator output signal and the main steam pressure signal can be extracted (or identified) in the signal range.
상기 시상수 및 지연시간 추정부(130)는, 상기 추출한 신호로부터 보일러 마스터의 스텝 입력에 대하여 발전기 출력과 주증기 압력 신호를 각각 시간지연을 갖는 1차 공정모델로 추정하여, 보일러 마스터 스텝 입력에 대한 발전기 출력 응답의 시상수와 지연 시간, 및 상기 보일러 마스터 스텝 입력에 대한 주증기 압력 신호 응답의 시상수와 지연 시간을 산출한다. The time constant and
이때 상기 발전기 출력과 주증기 압력 신호에 대한 신호 추출(또는 식별)이 어려울 경우를 고려하여, 발전기 출력 신호나 주증기 압력 신호의 어느 신호이던지 간에, 제1 신호에 대한 시상수와 지연 시간을 각각 TC1_DN, TD1__DN이라 하고, 제2 신호에 대한 시상수와 지연 시간을 각각 TC2_DN, TD2__DN이라 가정할 때, 각 신호에 대한 시상수와 지연시간은 도 4에서 도시된 스텝 응답 곡선의 최대 변화율 점에서의 접선을 이용하여 추정할 수 있다.The time constant and the delay time for the first signal are set to be T (t) and T (t), respectively, irrespective of whether the generator output signal or the main steam pressure signal is difficult to be extracted C1_DN , and T D1_DN , respectively, and assuming that the time constant and the delay time for the second signal are T C2_DN and T D2 _N D , respectively, the time constant and the delay time for each signal are the maximum rate of change of the step response curve shown in FIG. Can be estimated by using the tangent line of FIG.
한편 상기와 같이 보일러 마스터 스텝 응답 시험을 통해서 보일러 마스터 Step Up과 보일러 마스터 Step Down에 대한 시상수와 지연시간이 각기 산출되면, 상기 시상수 및 지연시간 추정부(130)는 상기 각기 산출한 시상수와 지연시간의 평균을 취해(TC = (TC1_UP + TC2_UP + TC1_DN +TC2_DN)/4, TD = (TD1_UP + TD2_UP + TD1_DN +TD2_DN)/4) 평균 시상수(TC)와 평균 지연시간(TD)을 산출한다. Meanwhile, when the time constant and the delay time for the boiler master Step Up and the boiler master Step Down are respectively calculated through the boiler master step response test as described above, the time constant and the
상기와 같이 평균 시상수(TC)와 평균 지연시간(TD)이 산출되면, 상기 보일러 압력 모델 근사화부(140)는 상기 평균 시상수(TC)와 평균 지연시간(TD)을 이용하여 n개(또는 n차)의 시간지연이 없는 1차 공정모델로 추정하여, 차수 n과 시상수 T를 추정한다.When the average time constant T C and the average delay time T D are calculated as described above, the boiler pressure
참고로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 관련된 시간지연이 없는 n개의 1차 공정모델의 스텝 응답 특성 그래프를 보인 예시도로서, 보일러의 특성을 파악하는 방법은, 보일러 마스터의 스텝 응답 시험 트렌드 데이터를 이용하여 보일러의 특성을 1차 공정 모델로 추정하여 파악할 수 있다.3 is a graph showing a step response characteristic graph of n first-order process models without time delay related to an embodiment of the present invention. As a method for determining the characteristics of a boiler, a step response test The trend data can be used to estimate and characterize the characteristics of the boiler as the first process model.
이때 상기 1차 공정모델은, 시상수, 공정 이득, 및 지연시간 값을 포함하며, FOPDT(First Order Plus Dead Time) 모델이라 부른다. In this case, the primary process model includes a time constant, a process gain, and a delay time value, and is called a FOPDT (First Order Plus Dead Time) model.
여기서 입력을 u(t), 출력을 y(t), 입력 u(t)의 라플라스 변환을 U(s), 출력 y(t)의 라플라스 변환을 Y(s)라고 할 경우, 상기 1차 공정모델은 아래의 수학식 1과 같이 표현할 수 있으며, 여기서 K는 공정 이득, T는 시상수, Td는 지연시간을 의미한다. If the Laplace transform of the input u (t), the output y (t), the input u (t) is U (s) and the Laplace transform of the output y (t) is Y (s) The model can be expressed as
상기와 같이 추정한 1차 공정모델은, 제어 시스템에서 구현이 가능하고, 또한 튜닝이 가능해야 하기 때문에, 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터로부터 추정한 상기 수학식 1의 시상수(T)와 지연시간(Td)을 포함하는 1차 공정모델을 아래의 수학식 2와 같은 시간지연이 없는 n개의 1차 모델로 근사화 한다. 수학식 2에서 n은 n차를 의미하며, Tc는 수학식 1의 시간지연 Td 와 시상수 T를 1차 공정모델을 시간지연이 없는 n차의 1차 모델로 근사화한 모델의 시상수를 의미한다.Since the primary process model estimated as described above can be implemented in the control system and can be tuned, the time constant (T) and the delay time (T) estimated from the boiler master step response test trend data of Equation Td) is approximated to n primary models with no time delay as shown in Equation (2) below. In Equation (2), n denotes the n-th order, and Tc denotes the time constant of the model obtained by approximating the time delay Td and the time constant T of Equation (1) to the first-order model of the n-th order without the time delay.
상기 시간지연이 없는 n개의 1차 모델에 대한 스텝 응답을 그래프로 도시하면 도 3에 도시된 바와 같다.FIG. 3 is a graph showing the step responses for the n primary models without the time delay.
여기서 차수 n이 크면 클수록 시간 지연이 있는 1차 공정모델의 스텝 응답과 유사하게 되는데, n 값이 클수록 제어 시스템에 제어 로직 구현시 1차 필터가 많이 들어가야 하고, 복잡도를 고려하면 3차가 무난한 것으로 판단되기에 3차로 근사화 한다.Here, the larger the order n, the similar to the step response of the first-order process model with time delay. The larger the n value is, the more the first-order filter is required to implement the control logic in the control system. To be approximated three times.
따라서 상기 보일러 압력 모델 적용부(150)는 상기 취한 n 과 시상수(T)를 곱한 후 3(즉, 일반화한 개수)으로 나누어( 시상수 = (n*T)/3 ) 시상수를 구한 후, 주증기 압력 모델(또는 보일러 압력 모델)을 포함하는 보일러 마스터 제어로직(미도시)의 보일러 설정압력의 1차 함수의 파라미터로서 활용한다.Therefore, the boiler pressure
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 보일러 마스터 스텝응답 시험에서 시상수와 시간지연을 추정하는 방법을 보인 예시도로서, 상기 비전 처리부(120)에서 비전 처리된 스텝 응답 곡선의 최대 변화율 점에서의 접선을 이용한다. 4 is a diagram illustrating a method of estimating a time constant and a time delay in a boiler master step response test according to an embodiment of the present invention. Use a tangent line.
이때 최대 변화율 점에서의 접선은 지연시간(Td)에서 초기값을 가지며, 시간(T + Td)에서 최종값을 가진다. At this time, the tangent line at the maximum rate of change has an initial value at the delay time Td and a final value at the time (T + Td).
따라서 상기 최대 변화율 점에서의 접선을 이용하여 시상수와 지연시간을 추정할 수 있고, 상기와 같이 시상수와 지연시간이 추정되면 상기 수학식 2의 시간 지연이 없는 n 개의 1차 모델로 추정하여 도 4의 보일러 압력 설정 모델에 활용하고 튜닝을 시행한다.Accordingly, the time constant and the delay time can be estimated using the tangent line at the maximum change rate point. If the time constant and the delay time are estimated as described above, n first-order models without the time delay of Equation (2) The boiler pressure setting model is used and the tuning is performed.
상기와 같이 본 실시예는 트렌드의 그림 파일을 이용하여 보일러 마스터 신호, 발전기 출력 신호, 주증기 압력 신호를 추출하고, 추출한 데이터로부터 시상수와 지연시간을 추출함으로써, 발전소 주요 제어 루프의 튜닝 데이터 계산에 일관성을 부여할 수 있고, 계산상 오류도 없으며, 제어 전문가가 아니더라도 활용 가능하여 보일러 압력 모델 튜닝의 활용도를 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the present embodiment extracts the boiler master signal, the generator output signal, and the main steam pressure signal using the trend file, extracts the time constant and the delay time from the extracted data, and calculates the tuning data of the main control loop It is possible to increase the utilization of the boiler pressure model tuning by making it possible to provide consistency, there is no calculation error, and it can be utilized even if it is not a control expert.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, I will understand the point. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.
110 : 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터 생성부
120 : 비전 처리부
130 : 시상수 및 지연시간 추정부
140 : 보일러 압력 모델 근사화부
150 : 보일러 압력 모델 적용부110: Boiler master step response test trend data generator
120: vision processor
130: time constant and delay time estimating unit
140: Boiler pressure model approximation part
150: Boiler pressure model application part
Claims (4)
상기 그림 파일 형태로 입력되는 영상 정보를 판독하여 이에 포함된 각 신호들을 추출하는 비전 처리부;
상기 추출한 신호로부터 보일러 마스터의 스텝 입력에 대한 발전기 출력 신호와 주증기 압력 신호에 대한 평균 시상수와 평균 지연시간을 추정하는 시상수 및 지연시간 추정부;
상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터로부터 추정한 시상수(T)와 지연시간(Td)을 포함하는 1차 공정모델을 시간지연이 없는 n차의 1차 공정모델로 근사화하는 보일러 압력 모델 근사화부; 및
상기 근사화한 n차의 1차 공정모델에서 차수 n과 시상수를 산출하여 발전소 주요 제어 루프의 주증기 압력 설정 모델로 적용하는 보일러 압력 모델 적용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치.
Boiler master step response test generated by the plant boiler master step response test boiler master step response test trend data generating part storing trend data in the form of picture file;
A vision processor for reading image information input in the form of a picture file and extracting each signal included therein;
A time constant and a delay time estimator for estimating an average time constant and an average delay time for the generator output signal and the main steam pressure signal from the extracted signal to the step input of the boiler master;
A boiler pressure model approximation unit for approximating a first process model including a time constant (T) and a delay time (Td) estimated from the boiler master step response test trend data to an nth order process model without time delay; And
And a boiler pressure model application unit for calculating the order n and the time constant in the approximated n-th order primary process model and applying it as a main steam pressure setting model of the main control loop of the power plant Device.
상기 보일러 마스터 스텝 응답 시험 트렌드 데이터에 포함된, 보일러 마스터 신호, 발전기 출력 신호, 및 주증기 압력 신호에 대하여, 가로축의 시간 신호, 및 세로축의 각 신호별 신호 범위를 추출하는 것을 특징으로 하는 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치.
2. The image processing apparatus according to claim 1,
Extracts the time signal on the horizontal axis and the signal range for each signal on the vertical axis with respect to the boiler master signal, the generator output signal, and the main steam pressure signal included in the boiler master step response test trend data. Boiler pressure model estimator.
비전 처리를 더 용이하기 위해 제작사 정보와 보일러 마스터, 발전기 출력, 주증기 압력에 대한 신호색, 신호범위, 및 시간범위 중 적어도 하나 이상을 추가로 제공받아 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치.
2. The image processing apparatus according to claim 1,
The signal is extracted by further receiving at least one or more of the manufacturer information and the signal color, the signal range, and the time range for the boiler master, the generator output, the main steam pressure, and the time range for easier vision processing. Pressure model estimator.
보일러 마스터 스텝 응답 시험을 통해서 보일러 마스터 Step Up과 보일러 마스터 Step Down에 대한 시상수와 지연시간이 각기 산출하고, 상기 각기 산출한 시상수와 지연시간의 평균을 취해 평균 시상수(TC)와 평균 지연시간(TD)을 산출하는 것을 특징으로 하는 발전소의 보일러 압력 모델 추정 장치.The apparatus as claimed in claim 1, wherein the time constant and the delay time estimating unit
Through the boiler master step response test, the time constant and the delay time for the boiler master step up and the boiler master step down are calculated, and the average time constant (T C ) and the average delay time T D ) of the boiler is calculated.
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